深挖 | 蘋果、Imagination再度牽手，傳遞了哪些新技術(shù)信號？

一、Imagination與蘋果重新簽訂協(xié)議

2020年1月2日，芯片IP廠Imagination Technologies宣布已與蘋果公司達成新的多年期授權(quán)協(xié)議，以代替之前于2014年2月6日首次宣布的一項多年使用許可協(xié)議。根據(jù)新簽訂的協(xié)議，蘋果公司可以使用Imagination更廣泛的知識產(chǎn)權(quán)（IP），并交納授權(quán)費用。

Imagination公司總部位于英國，專精于開發(fā)晶片和軟體IP（知識產(chǎn)權(quán)）。該公司的繪圖、運算、視覺和人工智慧，以及連接技術(shù)可實現(xiàn)優(yōu)異PPA（功率、效能和面積）、強韌的安全性、快速的上市時程和更低的整體擁有成本。內(nèi)建Imagination IP的產(chǎn)品已被全球數(shù)十億人用於他們的手機、汽車、家庭和工作場所。
作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體科技企業(yè)，Imagination Technologies的先進技術(shù)和半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)（IP）產(chǎn)品被廣泛地應(yīng)用于創(chuàng)建各種系統(tǒng)級芯片（SoC），這些SoC驅(qū)動了移動設(shè)備、人工智能、汽車電子、安防設(shè)備、消費性和嵌入式電子產(chǎn)品。其獨到的架構(gòu)技術(shù), IP 內(nèi)核，軟件支持及系統(tǒng)解決方案能支持客戶快速地在市場中推出完整且差異化的SoC平臺。

二、合作10年后蘋果與Imagination分手，后者股價大跌，蘋果走向自研GPU

Imagination 是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的IP供應(yīng)商，尤其是在GPU相關(guān)IP方面，更表現(xiàn)出色，也是蘋果多年來的合作伙伴，他們從 2007 年的第一代 iPhone 開始就為蘋果提供技術(shù)授權(quán)。2017年，蘋果公司宣布逐步停止使用 Imagination Technologies 的移動 GPU技術(shù)，這家英國繪圖芯片設(shè)計公司的未來當時處于危險中。
2017年4月，Imagination 表示未來15個月至 2 年蘋果將不再使用公司技術(shù)。當時，蘋果公司占Imagination營收一半以上，這則消息也導(dǎo)致Imagination股價暴跌。最后，Imagination于2017年9月被Canyon Bridge Capital Partners以5億英鎊收購。凱橋資本的控股股東為中國國新控股有限責任公司。
此外，Imagination出售旗下位于美國的嵌入式處理器分部MIPS給Tallwood MIPS，價格是6500萬美元。MIPS是是一種采取精簡指令集（RISC）的處理器架構(gòu)，廣泛地用于汽車和家用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理器。同樣在2017年9月，蘋果在其新一代的A11芯片上用上了自研的GPU。
2018年，蘋果開始在iPhone 8和iPhoneX使用自己的繪圖芯片，也就是GPU，并逐步擺脫Imagination。之后蘋果發(fā)布的 iPhone XS和Apple Watch Series 4仍采用自己設(shè)計的GPU。不過蘋果在 iPad和 Apple TV 等其他產(chǎn)品繼續(xù)使用 Imagination GPU。
AnandTech認為，去年發(fā)布的A12的GPU部分在設(shè)計上，其實和Imagination的Rogue架構(gòu)依然很像，蘋果雖然宣稱這次GPU是自研的，但應(yīng)該仍然是架構(gòu)級授權(quán)。

三、再度牽手，Imagination近兩年的技術(shù)突飛猛進
遭到蘋果取消使用GPU專利授權(quán)，Imagination在技術(shù)方面仍舊取得顯著成績，GPU的影響力排在全球第二，電子發(fā)燒友對近兩年Imagination在技術(shù)方面的成就做了詳細分析，去年12月份發(fā)布IMG A系列占領(lǐng)移動GPU中的頭部位置。這些技術(shù)成為蘋果與Imagination再度合作的關(guān)鍵因素。

1、PVR3C三重壓縮
無論是智能手機、TV還是汽車，都要有大量的數(shù)據(jù)需要SoCs來處理，而且這種趨勢只會朝著一個方向來發(fā)展。TV已經(jīng)從高清（HD）演變成4K，無論你相不相信，現(xiàn)在8K電視已經(jīng)開始面市了。與此同時，我們的手機也集成了更多的傳感器，它們采集周圍環(huán)境的信息，此外手機的通信方式也從4G發(fā)展為5G，這造就了更大的數(shù)據(jù)流量。這些給存儲帶寬和存儲容量帶來越來越大的壓力，這無疑會影響到電池的使用壽命。與此同時在競爭日益激烈的市場上，制造商也面臨著降低成本的壓力。

為此Imagination在GPU設(shè)計中采用了三種技術(shù)，稱為PVR3C三重壓縮——紋理壓縮（PVRTC和ASTC）、幾何壓縮（PVRGC）和圖像壓縮（PVRIC）。


PVRTC和PVRGC都會影響GPU的內(nèi)部操作，而PVRIC則負責將最終圖像從GPU傳輸?shù)斤@示控制器。PVRIC3已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于其他第三方IP模塊中，比如ISPs、顯示控制器、2D內(nèi)核和視頻編碼/解碼，因此它是一項經(jīng)過驗證的技術(shù)。

2、PVRIC4技術(shù)控制存儲帶寬成本
Imagination展現(xiàn)了在GPU設(shè)計方面的領(lǐng)先地位，它擁有獨特的功能，進一步推動了其目前已經(jīng)非常高效的架構(gòu)設(shè)計，并且為設(shè)備制造商帶來了真正的好處。它幫助降低了帶寬和以及50%的內(nèi)存占用，有效地降低了功耗。因此隨著SoC需求的不斷增加PVRIC4技術(shù)將幫助低成本市場更好的控制存儲/帶寬成本，對于高端市場而言而能夠幫助有效的控制功耗。其帶來的結(jié)果是價格更便宜的產(chǎn)品、更高的利潤率以及更長的電池壽命。

3、第九代圖形處理器系列PowerVR 9XEP、9XMP和9XTP
Imagination宣布推出第九代圖形處理器系列新品PowerVR 9XEP、9XMP和9XTP。這三款全新的Series9 GPU將支持智慧型手機、汽車信息娛樂產(chǎn)品、機頂盒和電視等產(chǎn)品具有領(lǐng)先的圖形和流暢的圖形化用戶接口。并代表了PowerVR有史以來最佳的GPU產(chǎn)品組合，它們覆蓋了從入門級到高端市場，并結(jié)合了效率的改進和新功能，從而提供了卓越的性能。



Imagination推出了PowerVR新品，即IMG A系列GPU IP，包括AXE，AXM和AXT，可以滿足不同應(yīng)用場景和性能的需求。IMG A系列可覆蓋從面向入門級市場的每時鐘周期處理1個像素（1 PPC）的組件，一直到用于高性能設(shè)備的速度高達每秒2萬億次浮點運算（2 TFLOP）的內(nèi)核，甚至到針對云應(yīng)用的、速度超越該數(shù)值的多核解決方案。


4、Imagination光線追蹤技術(shù)

2019年5月10日 – Imagination Technologies提供其PowerVR光線追蹤技術(shù)授權(quán)，從而使采用光學(xué)建模技術(shù)來實現(xiàn)的最前沿真實圖像渲染能夠被集成到圖形處理器（GPU）中，并用于移動設(shè)備、汽車、服務(wù)器和其他市場。該項技術(shù)是PowerVR正在向前演進的GPU路線圖的一部分，用以提供最佳的功耗、性能和面積（PPA）解決方案。
PowerVR光線追蹤IP采用一種高效的每秒處理數(shù)十億束光線(“gigarays”)的架構(gòu)方案，它使得系統(tǒng)級芯片（SoC）設(shè)計制造商能夠在功耗和熱量處于可控范圍內(nèi)的前提下提供具有光線追蹤能力的芯片成為現(xiàn)實，這種技術(shù)是一種理想的可以為傳統(tǒng)GPU添加逼真的、基于光線追蹤的光、陰影和透明度的方案，甚至可以創(chuàng)建完整的光線追蹤解決方案。
5、第十代PowerVR圖形處理架構(gòu)IMG A系列
2019年12月3日，Imagination 宣布推出其第十代PowerVR圖形處理架構(gòu)IMG A系列（IMG A-Series），可以支持汽車電子（包括輔助駕駛/自動駕駛）、AIoT、計算、數(shù)字電視/機頂盒/數(shù)字電視盒（DTV / STB / OTT）、移動設(shè)備和服務(wù)器等應(yīng)用。Imagination對該產(chǎn)品寄予厚望，首席執(zhí)行官Ron Black稱：“自15年前推出首款移動PowerVR GPU以來，IMG A系列是我們最重要的GPU新品，并且是有史以來最出色的移動GPU IP。”
Imagination在達到和ARM、高通GPU相當性能的前提下，面積更小、功耗更低。IMG A系列在相同的時鐘和半導(dǎo)體工藝上，比正在出貨的PowerVR設(shè)備性能提高了2.5倍，機器學(xué)習處理速度提高了8倍，且功耗降低了60%。據(jù)稱，與當前可用的其它GPU IP相比，IMG A在性能、功耗、帶寬和面積上都有優(yōu)化，并且具有包括確保50%的圖像壓縮數(shù)據(jù)等特異性優(yōu)勢。



四、蘋果再次與Imagination合作的原因
1、自研GPU不如預(yù)期
早在2017年蘋果開始使用自研芯片時，Imagination就表示研發(fā)GPU會很困難，作為一家在移動GPU市場占有大量份額，在GPU領(lǐng)域有著大量技術(shù)專利，而這些專利又是未來蘋果設(shè)備的關(guān)鍵，從這個新合作表明，蘋果的自研GPU似乎不如預(yù)期。


2、三星也在開發(fā)自己的GPU給蘋果造成壓力

根據(jù)南韓媒體《BusinessKorea》報導(dǎo)，繪圖芯片的重要性是除了在智能手機上不可或缺的重要零組件之外，還是發(fā)展人工智慧（AI）的關(guān)鍵設(shè)備。因此，自 2018年開始，就有消息指出，三星計劃開發(fā)自家的繪圖芯片，并且搭載在三星的 Galaxy系列智能手機。事實上，由當前三星在美國奧斯汀研發(fā)中心新的征才內(nèi)容中可發(fā)現(xiàn)，目前該中心正在征求具備繪圖芯片開發(fā)專業(yè)知識的員工，因此這項計劃的確在進行中。
報導(dǎo)進一步指出，目前正使用 ARM 架構(gòu)繪圖芯片的三星，搭配自家 Exynos 處理器時，因架構(gòu)的繪圖芯片占據(jù)太多 Exynos處理器空間。與高通或蘋果處理器相較，三星 Exynos 處理器性能相對落后。為改善這情況，三星期望在 2020 年與 ARM合約到期之后，開始使用自家研發(fā)的繪圖芯片，并在 Galaxy S 系列智慧手機搭載測試。
而除了藉由自行研發(fā)的繪圖芯片來改善自家的 Exynos處理器效能之外，三星自行研發(fā)的繪圖芯片還有一個重要目的，那就是搶攻人工智慧及自駕車的芯片市場。報導(dǎo)表示，這兩塊市場都是未來半導(dǎo)體發(fā)展的重要區(qū)塊，尤其，是在目前由輝達（NVIDIA）主導(dǎo)的自駕車市場，根據(jù)市場研究調(diào)查機構(gòu) IHS Markit 的預(yù)測，市場規(guī)模將由 2018 年的 256 億美元，成長至 2023 年的 355 億美元，成長率高達 35.8%，這也是三星希望能積極搶攻的市場

五、下代iPhone或?qū)⑹褂肐magination GPU
我們熟知的是蘋果主要盈利產(chǎn)品仍然是iPhone，盡管由于智能手機市場增長放緩，蘋果公司也曾試圖通過推出諸如Apple Arcade和Apple TV +之類的服務(wù)來彌補虧損，但iPhone的地位是預(yù)計目前不會被超越。毫無疑問，Imagination公司將會看到與Apple合作開發(fā)可能表現(xiàn)更好的芯片潛力，這意味著今年iPhone 12系列可能會采用PowerVR GPU。


（電子發(fā)燒友綜合報道）