日前，“世界集成電路大會”在合肥市舉辦，Imagination Technologies副總裁兼中國區(qū)總經理劉國軍在“全球化時代汽車芯片生態(tài)論壇”上發(fā)表了題為“面向汽車的異構計算”的主題演講，介紹了Imagination對當前汽車市場和產業(yè)正在發(fā)生的、以智能化為特征的重大技術變革的看法，以及公司提供的完整的異構計算IP解決方案，從而幫助中國芯企業(yè)面向自動駕駛（AD）、先進駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和新一代智能座艙等應用開發(fā)技術領先的汽車芯片。

汽車產業(yè)正在成為多項國策的交匯點

從一百多年前人類發(fā)明了汽車，到近年來全球汽車產業(yè)廣泛興起的對電氣化、網絡化、智能化和共享化等“新四化”，汽車中的電子系統(tǒng)以及相關芯片的價值比例在不斷提升，其所扮演的角色也從傳統(tǒng)的以信息娛樂和電氣感測及控制為主，擴展到更多依靠新一代車內外網絡、視頻等高通量傳感和基于圖形處理器（GPU）等硬件數據加速器的計算等先進功能。Imagination的GPU技術和硅知識產權（IP）產品長期以來推動了其中的許多創(chuàng)新，搭載Imagination的IP產品的汽車芯片累計出貨量已超過3億顆，一直在汽車應用領域中保持著GPU IP市場份額第一。基于其先進的、獲得車規(guī)認證的GPU IP，Imagination推出的諸如汽車人機界面（HMI）和硬件虛擬化等技術受到了全球芯片設計企業(yè)、汽車電子一級供應商（tier-1）和主機廠的廣泛歡迎。而隨著中國汽車行業(yè)在全球汽車產業(yè)中異軍突起，以及新舊造車勢力加速引入智能技術，再加上集成電路產業(yè)在車用計算架構與能力、以及安全性等方面不斷形成突破，汽車行業(yè)也在迎來百年未有的大變局。近十年來，中國汽車產業(yè)規(guī)模不斷攀上新臺階，根據中國汽車工業(yè)協會的統(tǒng)計，2022年1-10月，中國汽車產銷分別完成2224.2萬輛和2197.5萬輛，同比分別增長7.9%和4.6%；不僅產銷量已穩(wěn)居全球第一，而且也成為了全球最具活力的汽車市場。

劉國軍認為：在過去幾年中，我們不僅看到中國汽車產業(yè)產銷量的快速提升，而且看到國產新能源汽車等創(chuàng)新產品快速發(fā)展并勇奪全球出口第一；同時中國智能網聯汽車產業(yè)化快速發(fā)展，技術創(chuàng)新和市場應用都取得重大突破。因此，中國汽車產業(yè)正在成為推動中國先進制造實現高質量發(fā)展，促進集成電路產業(yè)加快發(fā)展和實現“雙碳”可持續(xù)發(fā)展目標等多項國策的交匯點。同時，Imagination正在與越來越多的中國汽車芯片企業(yè)合作，以其完整的IP產品和豐富的汽車產業(yè)應用經驗，攜手補齊中國汽車供應鏈中芯片的薄弱環(huán)節(jié)。

2,000 TOPS/50 Watt：智能汽車需要多重架構創(chuàng)新

與其他智能化應用相同的是，汽車的智能駕駛等級從L2到L5自動駕駛的演進，以及智能座艙新一代人機界面等更完美的用戶體驗，也都必須依靠算力的不斷快速提升，采用GPU等硬件加速器來實現異構計算已經成為必然，因此，Imagination不斷引領行業(yè)去提供功能越來越強大的GPU來滿足新的渲染和計算需求。而與其他智能化應用不同的是，汽車系統(tǒng)中越來越復雜的傳感/控制/娛樂系統(tǒng)，車聯網技術帶來的汽車與環(huán)境和云端的互動與協同，以及與汽車的智能化相伴而來的、對安全性、實時性、可擴展性和可編程性的嚴苛需求，并不是僅靠添加處理器或者數據處理加速器就可以完成。因此，汽車的智能化發(fā)展既需要引入GPU等加速器來實現算力的快速提升，又需要根據需求開發(fā)新的計算架構。“智能化使汽車的架構變得越來越復雜，新的架構不僅要整合車輛中已有的ECU單元，而且還要管理不斷增多和增強的域控制器（domain controller）和區(qū)域控制器（zone controller），”劉國軍表示。與此同時，該架構還需要支持對來自雷達、激光雷達和攝像頭等傳感器的實時數據處理，并且還要兼顧算力與功耗、算力與散熱等制約因素，同時還要面對越來越大的屏幕/抬頭顯示、4K甚至8K等更高分辨率和60Hz等更高幀率……

面對汽車行業(yè)專家提出的2,000 TOPS/50 Watt算力需求目標，汽車芯片制造商和解決方案提供商必須去思考多重的異構計算架構創(chuàng)新，以克服現有計算模式對硬件資源堆疊的過度依賴，越來越多的軟件在實時性、安全性和效率等方面帶來的挑戰(zhàn)，市場競爭及消費者對成本快速上升的擔憂，同時還需兼顧汽車現有經驗與未來創(chuàng)新的融合和擴展。

Imagination給出了完整的異構計算解決方案

Imagination針對汽車智能化的需求和異構計算的興起，提供了包括高性能GPU、神經網絡加速器（NNA）、CPU和以太網數據包處理器（EPP）等全系列的IP產品，而且還為汽車芯片開發(fā)商提供了其在汽車應用領域中幾十年來沉淀的豐富經驗和行業(yè)知識，Imagination的每一個產品系列都會沿著汽車的安全性和功能安全性標準去做相應的開發(fā)，從而幫助下游的芯片設計企業(yè)去開發(fā)符合車規(guī)要求和性能需求的芯片，并快速通過相關認證。除了提供在汽車市場中保持最高占有率的多核GPU IP和高性能的NNA IP供芯片設計企業(yè)進行異構計算組合，Imagination還針對汽車和其他市場的需求開發(fā)很多差異化的技術，以幫助芯片設計企業(yè)在底層支持智能汽車的異構計算，如可以在同一顆芯片上實現多個完全隔離的多核GPU功能的HyperLane GPU硬件虛擬化技術，可以幫助芯片設計企業(yè)以更高的安全性和更短的集成時間來形成差異化的優(yōu)勢。

利用這些IP和技術組合，國內芯片設計企業(yè)可以針對應用市場的算力需求，實現智能汽車多重組合化異構計算，如利用Imagination大獲成功的GPU 硬件虛擬化技術不僅可以實現一芯多屏，利用HyperLane隔離和調度技術可虛擬出多達8個lane，創(chuàng)造比軟件虛擬化更高的性能、效率和安全性。這些虛擬出來的多個lane不僅可以發(fā)揮GPU 渲染能力，而且還可以通過OpenCL與NNA結合實現超高性能計算，包括機器學習和人工智能計算，以及諸如ADAS等應用。

展望未來

劉國軍表示，Imagination完整的IP組合可以支持國內智能汽車芯片開發(fā)商在架構層面上實現創(chuàng)新，利用Imagination的GPU +NNA+ CPU不但提供了大算力而且擁有足夠的靈活性和可擴展性結合軟件定義的方法可以對自動駕駛和ADAS等細分場景得到最優(yōu)架構性支持。

劉國軍總結道：“隨著中國汽車產業(yè)創(chuàng)新能力的大幅增強，自主的先進芯片將是支持產業(yè)快速提升競爭力的重要推動力，Imagination將通過對汽車芯片設計企業(yè)的全力支持，推動中國汽車產業(yè)實現高質量發(fā)展，賦能整個產業(yè)鏈在汽車產業(yè)百年大變局到來之際站上潮頭。”