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日前，首次由工業(yè)和信息化部、安徽省人民政府聯(lián)合主辦的“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(jīng)理劉國軍在“全球化時(shí)代汽車芯片生態(tài)論壇”上發(fā)表了題為“面向汽車的異構(gòu)計(jì)算”的主題演講，介紹了Imagination對當(dāng)前汽車市場和產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生的、以智能化為特征的重大技術(shù)變革的看法，以及公司提供的完整的異構(gòu)計(jì)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(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和新一代智能座艙等應(yīng)用開發(fā)技術(shù)領(lǐng)先的汽車芯片。
汽車產(chǎn)業(yè)正在成為多項(xiàng)國策的交匯點(diǎn)
從一百多年前人類發(fā)明了汽車，到近年來全球汽車產(chǎn)業(yè)廣泛興起的對電氣化、網(wǎng)絡(luò)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(guān)芯片的價(jià)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(kuò)展到更多依靠新一代車內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)、視頻等高通量傳感和基于圖形處理器（GPU）等硬件數(shù)據(jù)加速器的計(jì)算等先進(jìn)功能。
Imagination的GPU技術(shù)和硅知識產(chǎn)權(quán)（IP）產(chǎn)品長期以來推動了其中的許多創(chuàng)新，搭載Imagination的IP產(chǎn)品的汽車芯片累計(jì)出貨量已超過3億顆，一直在汽車應(yīng)用領(lǐng)域中保持著GPU IP市場份額第一?；谄湎冗M(jìn)的、獲得車規(guī)認(rèn)證的GPU IP，Imagination推出的諸如汽車人機(jī)界面（HMI）和硬件虛擬化等技術(shù)受到了全球芯片設(shè)計(jì)企業(yè)、汽車電子一級供應(yīng)商（tier-1）和主機(jī)廠的廣泛歡迎。
而隨著中國汽車行業(yè)在全球汽車產(chǎn)業(yè)中異軍突起，以及新舊造車勢力加速引入智能技術(shù)，再加上集成電路產(chǎn)業(yè)在車用計(jì)算架構(gòu)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(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷攀上新臺階，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，2022年1-10月，中國汽車產(chǎn)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(chǎn)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(rèn)為：在過去幾年中，我們不僅看到中國汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)銷量的快速提升，而且看到國產(chǎn)新能源汽車等創(chuàng)新產(chǎn)品快速發(fā)展并勇奪全球出口第一；同時(shí)中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新和市場應(yīng)用都取得重大突破。因此，中國汽車產(chǎn)業(yè)正在成為推動中國先進(jìn)制造實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展和實(shí)現(xiàn)“雙碳”可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)等多項(xiàng)國策的交匯點(diǎn)。同時(shí)，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(chǎn)品和豐富的汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，攜手補(bǔ)齊中國汽車供應(yīng)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(gòu)創(chuàng)新
與其他智能化應(yīng)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(jìn)，以及智能座艙新一代人機(jī)界面等更完美的用戶體驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算已經(jīng)成為必然，因此，Imagination不斷引領(lǐng)行業(yè)去提供功能越來越強(qiáng)大的GPU來滿足新的渲染和計(jì)算需求。
而與其他智能化應(yīng)用不同的是，汽車系統(tǒng)中越來越復(fù)雜的傳感/控制/娛樂系統(tǒng)，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的汽車與環(huán)境和云端的互動與協(xié)同，以及與汽車的智能化相伴而來的、對安全性、實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性和可編程性的嚴(yán)苛需求，并不是僅靠添加處理器或者數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)算力的快速提升，又需要根據(jù)需求開發(fā)新的計(jì)算架構(gòu)。
“智能化使汽車的架構(gòu)變得越來越復(fù)雜，新的架構(gòu)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(qiáng)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(shí)，該架構(gòu)還需要支持對來自雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭等傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)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(shí)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(biāo)，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(gòu)計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新，以克服現(xiàn)有計(jì)算模式對硬件資源堆疊的過度依賴，越來越多的軟件在實(shí)時(shí)性、安全性和效率等方面帶來的挑戰(zhàn)，市場競爭及消費(fèi)者對成本快速上升的擔(dān)憂，同時(shí)還需兼顧汽車現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)與未來創(chuàng)新的融合和擴(kuò)展。
Imagination給出了完整的異構(gòu)計(jì)算解決方案
Imagination針對汽車智能化的需求和異構(gòu)計(jì)算的興起，提供了包括高性能GPU、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（NNA）、CPU和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理器（EPP）等全系列的IP產(chǎn)品，而且還為汽車芯片開發(fā)商提供了其在汽車應(yīng)用領(lǐng)域中幾十年來沉淀的豐富經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)知識，Imagination的每一個(gè)產(chǎn)品系列都會沿著汽車的安全性和功能安全性標(biāo)準(zhǔn)去做相應(yīng)的開發(fā)，從而幫助下游的芯片設(shè)計(jì)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(guān)認(rèn)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(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)行異構(gòu)計(jì)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(shù)，以幫助芯片設(shè)計(jì)企業(yè)在底層支持智能汽車的異構(gòu)計(jì)算，如可以在同一顆芯片上實(shí)現(xiàn)多個(gè)完全隔離的多核GPU功能的HyperLane GPU硬件虛擬化技術(shù)，可以幫助芯片設(shè)計(jì)企業(yè)以更高的安全性和更短的集成時(shí)間來形成差異化的優(yōu)勢。
利用這些IP和技術(shù)組合，國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)企業(yè)可以針對應(yīng)用市場的算力需求，實(shí)現(xiàn)智能汽車多重組合化異構(gòu)計(jì)算，如利用Imagination大獲成功的GPU 硬件虛擬化技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)一芯多屏，利用HyperLane隔離和調(diào)度技術(shù)可虛擬出多達(dá)8個(gè)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(gè)lane不僅可以發(fā)揮GPU 渲染能力，而且還可以通過OpenCL與NNA結(jié)合實(shí)現(xiàn)超高性能計(jì)算，包括機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能計(jì)算，以及諸如ADAS等應(yīng)用。
展望未來
劉國軍表示，Imagination完整的IP組合可以支持國內(nèi)智能汽車芯片開發(fā)商在架構(gòu)層面上實(shí)現(xiàn)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(kuò)展性結(jié)合軟件定義的方法可以對自動駕駛和ADAS等細(xì)分場景得到最優(yōu)架構(gòu)性支持。
劉國軍總結(jié)道：“隨著中國汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力的大幅增強(qiáng)，自主的先進(jìn)芯片將是支持產(chǎn)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(shè)計(jì)企業(yè)的全力支持，推動中國汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，賦能整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈在汽車產(chǎn)業(yè)百年大變局到來之際站上潮頭?！?/p>
