芯东西（公众号：aichip001）
作者 | 高歌
编辑 | Panken
芯东西11月5日报道(dao)，今(jin)天，英(ying)国(guo)IP厂商Imagination推出了其旗舰级GPU IP产品IMG CXT和光(guang)线追(zhui)踪架构PowerVR Photon。Imagination称，这是行(xing)业中首个(ge)针对移(yi)动(dong)端优化的光(guang)线追(zhui)踪架构。
IMG CXT通过专用的光(guang)线加速集群（RAC）承担此前的光(guang)线追踪任务，在(zai)提升芯片性能的同(tong)时，降(jiang)低了芯片功耗(hao)，使其在(zai)移动端有能力(li)实现光(guang)线追踪效果。
会上(shang)，Imagination中(zhong)国(guo)区(qu)董事长白农、副(fu)总(zong)裁兼中(zhong)国(guo)区(qu)总(zong)经理刘国(guo)军(jun)、中(zhong)国(guo)区(qu)战(zhan)(zhan)略市场与(yu)生(sheng)态副(fu)总(zong)时昕等(deng)人和(he)芯东西等(deng)媒体进行了深入地交流和(he)探讨，分(fen)享了IMG CXT具(ju)体采用的光线追(zhui)踪(zong)技术、不同等(deng)级(ji)光线追(zhui)踪(zong)技术的区(qu)别等(deng)产品细节，以及(ji)Imagination的整体战(zhan)(zhan)略与(yu)运营情况。
▲IMG CXT多(duo)核架(jia)构
一、集成专用硬件，提升GPU计算和纹理性能
Imagination中国(guo)区战略(lve)市场与生态高(gao)级副总时昕(xin)分享了IMG CXT和PowerVR Photon如何做到了当(dang)前最高(gao)等(deng)级的移动光线追踪。
对于(yu)推(tui)出的IMG CXT，时(shi)昕(xin)谈道:“这(zhei)是一个(ge)革命(ming)性的时(shi)刻”。此前，为了明确不同性能、效率(lv)下(xia)的光线追(zhui)踪表现，Imagination建(jian)立了光线追(zhui)踪等级(ji)(ji)系统（RTLS），确立了从0级(ji)(ji)到5级(ji)(ji)共6个(ge)等级(ji)(ji)的光线追(zhui)踪功(gong)能。
▲光线追踪等级系统（RTLS）
目前，采用Photon架构的(de)(de)IMG CXT处于RTLS的(de)(de)第4级(ji)。相比于3级(ji)光线追踪方案(an)，第四级(ji)产品(pin)可(ke)以(yi)分析所(suo)有的(de)(de)传播中的(de)(de)光线，并创建多(duo)组相干光线，共(gong)同针对场景进行(xing)(xing)测试，可(ke)以(yi)带来更多(duo)的(de)(de)并行(xing)(xing)测试和更高的(de)(de)效率(lv)。
相(xiang)较于之(zhi)前BXT MC1 GPU来(lai)说，CXT RT3内核新集(ji)成了(le)3个光(guang)线(xian)加速集(ji)群（RAC），该(gai)RAC包含光(guang)线(xian)存(cun)储（Ray Store）、光(guang)线(xian)任务调度器（Ray Task Scheduler）和相(xiang)干性聚集(ji)器（Coherency Gatherer）等。
通过将(jiang)此前着色器(qi)完成(cheng)的(de)很多工作迁移到(dao)这(zhei)些专用集群中，GPU芯片(pian)的(de)计算和纹理(li)性(xing)能(neng)(neng)提升了50%，几何性(xing)能(neng)(neng)也提升了50%，单核AI性(xing)能(neng)(neng)6TOPS。
但(dan)IMG CXT GPU能够在有限的功耗预算下，以高帧率提供(gong)逼(bi)真的光线(xian)追踪阴影、反射、全局(ju)照(zhao)明(ming)和环境光遮蔽效(xiao)果。
▲采(cai)用(yong)光(guang)线(xian)追(zhui)踪(zong)技术（上）和(he)没有(you)采(cai)用(yong)光(guang)线(xian)追(zhui)踪(zong)技术的(de)图(tu)像(xiang)差别（下(xia)）
而通过(guo)4个CXT RT3内(nei)核(he)的(de)加持下，其功(gong)耗(hao)效(xiao)率比现有光(guang)线追(zhui)踪(zong)(zong)解决方案高2.5倍，32位浮点光(guang)栅性(xing)能为(wei)9TFLOPS，光(guang)线追(zhui)踪(zong)(zong)性(xing)能为(wei)7.8GRay/s。
此(ci)外，CXT完全支持Vulkan的光(guang)(guang)线(xian)追踪(zong)技(ji)(ji)术，包括光(guang)(guang)线(xian)查(cha)询和光(guang)(guang)线(xian)管(guan)(guan)线(xian)两种技(ji)(ji)术。简单来说，光(guang)(guang)线(xian)管(guan)(guan)线(xian)需(xu)要从(cong)光(guang)(guang)源出发(fa)，追踪(zong)最后进(jin)入(ru)画面(mian)的光(guang)(guang)线(xian)；而光(guang)(guang)线(xian)查(cha)询则是从(cong)画面(mian)反(fan)向入(ru)手推导，相对光(guang)(guang)线(xian)管(guan)(guan)线(xian)技(ji)(ji)术需(xu)要推导的光(guang)(guang)线(xian)条(tiao)数更少(shao)，功(gong)耗更低(di)，但也更难实现。
二、从硬件入手研发光线追踪，已具备L5级技术实力
时昕提到Imagination在GPU领域(yu)的时间已经超(chao)过(guo)35年，是(shi)唯一一家非美(mei)国(guo)核心专利持有(you)公司。在这一领域(yu)，其总共有(you)2680专利和申(shen)请(qing)。
而(er)早在2014年，Imagination就研(yan)发了行业中首个光(guang)线追(zhui)踪硅架构(gou)，并(bing)演示了代号为“Plato”的GR6500测试芯片(pian)。
但是由于该(gai)产(chan)品的(de)(de)生(sheng)态和(he)技(ji)术(shu)上的(de)(de)不成熟，Imagination并(bing)没有将这一技(ji)术(shu)推向(xiang)市场。而(er)是在一致发展、完善和(he)优化该(gai)架构。
时昕(xin)称，此前有些移(yi)动端光线(xian)追踪(zong)方(fang)案往往局限于软件调教(jiao)，不具备(bei)相(xiang)应的硬件能力。
Imagination的(de)技术前瞻(zhan)副(fu)总裁(cai)Kristof Beets也通过线上的(de)方式参与了(le)本次活(huo)动(dong)，他认(ren)为基(ji)于软件的(de)移动(dong)端(duan)光(guang)线追踪技术可能在Demo中可以(yi)展(zhan)现出(chu)较为良好的(de)效果，但是在真实地游戏体(ti)验中，基(ji)于软件的(de)光(guang)追方案可能会(hui)占用(yong)大量运算资源，占用(yong)较高的(de)功(gong)耗。
他还透露，事实上当前Imagination已能够研(yan)发(fa)(fa)具(ju)有(you)5级性能的(de)光线(xian)追踪方案，但是通过和游戏开发(fa)(fa)者等行业(ye)人(ren)士交谈(tan)，Imagination发(fa)(fa)现(xian)市场并没有(you)做好相应的(de)准备，行业(ye)缺少(shao)适应这一(yi)技术的(de)移动端3D引擎和内(nei)容，需要(yao)以4级光线(xian)追踪技完成对市场的(de)培育后在(zai)进行新(xin)的(de)发(fa)(fa)布。
在IP设(she)计(ji)流程(cheng)中，Imagination和很多(duo)软件(jian)、芯片厂商(shang)(shang)都有过合作，具备灵(ling)活、开放的商(shang)(shang)业模式，但是(shi)本次并没有某(mou)家公(gong)司进入IP的核心(xin)设(she)计(ji)流程(cheng)。
此外，Imagination还推出了PVRTune工具(ju)，该工具(ju)可以让(rang)开发者查看底层的光(guang)线追踪计数(shu)(shu)器，例(li)如每秒的光(guang)线数(shu)(shu)、包(bao)围盒(he)测(ce)试器负载、缓存命(ming)中(zhong)率(lv)、每秒遍历（递归）的光(guang)线数(shu)(shu)。事实上(shang)，IMG CXT GPU IP已经被提供给很(hen)多芯片厂(chang)商，但是时昕并(bing)没有透露具(ju)体的客户名(ming)字。
▲PVRTune工具
三、工程师人数占比达8成，主要布局四大领域
刘国军也分享了(le)Imagination的(de)经营和战略布局。
他提到(dao)在2017年的时候，Imagination的员工(gong)为(wei)六七百人(ren)，当前Imagination在全球拥有超过(guo)800名员工(gong)，其中80%以上为(wei)工(gong)程师。
凭借(jie)强劲的研(yan)发(fa)实力，2020年(nian)，Imagination营收(shou)达1.25亿美(mei)元，年(nian)收(shou)入增长44%，在移(yi)动GPU和汽(qi)车GPU的市场份(fen)额分别为37%和45%。
当(dang)前，Imagination拥有GPU、RISC-V CPU、AI专用人(ren)工(gong)智能(neng)硬件(jian)和网络(luo)解决(jue)方法四大产线。
其中(zhong)在GPU领域(yu)，Imagination的产品分别为专(zhuan)注成本(ben)的XE/XM GPU和(he)高(gao)端(duan)高(gao)性能、光(guang)线追(zhui)踪XT GPU和(he)安全领域(yu)（汽(qi)车(che)）的XS GPU。在AI专(zhuan)用硬(ying)件领域(yu)，Imagination具有NNA高(gao)性能低(di)功耗神经网络加速器。据刘国(guo)军透(tou)露，Imagination的主要战略重心(xin)则集(ji)中(zhong)在汽(qi)车(che)、移动和(he)消(xiao)费(fei)、数据中(zhong)心(xin)/桌面(mian)和(he)计算领域(yu)。
结语：移动端光追成蓝海，功耗、面积为最大桎梏
随(sui)着(zhe)智能手机终端技术的不断(duan)进步，其在(zai)当前(qian)生活中的占比也越(yue)来(lai)越(yue)高(gao)，同时消费者对于(yu)便(bian)捷(jie)地移(yi)动端产品要求也越(yue)来(lai)越(yue)高(gao)。
最近一段时间以(yi)来(lai)，已有(you)不少(shao)厂家瞄准移动(dong)端(duan)光(guang)线(xian)追踪这(zhei)一技术，力图(tu)在(zai)(zai)移动(dong)端(duan)复刻PC技术。在(zai)(zai)会后芯东西和(he)Imagination专家的(de)(de)交流(liu)来(lai)看，移动(dong)端(duan)主要(yao)的(de)(de)技术瓶颈(jing)仍为在(zai)(zai)功(gong)耗(hao)、芯片(pian)面积(ji)限制情况下的(de)(de)性能(neng)问(wen)题。而等级越高的(de)(de)光(guang)线(xian)追踪解决(jue)方案，其功(gong)耗(hao)也应当越低，以(yi)实(shi)现(xian)移动(dong)端(duan)的(de)(de)桌面级体验(yan)。
