大模型快速發(fā)展，GPU IP有何作用

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李彎彎）隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，GPU作為重要的算力支撐時常被提及。國內(nèi)外重要的GPU芯片公司也為人熟知，包括英偉達、AMD、英特爾，景嘉微、海光信息、天數(shù)智芯、摩爾線程等。

事實上，除此之外還有一些GPU IP公司也為GPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出很大貢獻，包括Imagination、Arm、芯原科技等。在當前備受關(guān)注的大模型方面，這些公司的產(chǎn)品也起到一定支持作用。

Imagination

Imagination的GPU IP產(chǎn)品包括IMG A系列、IMG CXT、IMG DXT等多個系列，每個系列有不同的特點和應用場景。IMG A系列，是Imagination有史以來性能最強大GPU IP產(chǎn)品，IMG A系列被設(shè)計為可應用于與各種場景的GPU，是多種垂直應用領(lǐng)域的終極解決方案。

該系列產(chǎn)品覆蓋從入門級市場的每時鐘周期處理1個像素（1 PPC）的組件，到高性能設(shè)備的速度高達每秒2萬億次浮點運算（2 TFLOP）的內(nèi)核，以及針對云應用的、速度超越該數(shù)值的多核解決方案。

IMG CXT，搭載首個針對移動端優(yōu)化的PowerVR Photon光線追蹤架構(gòu)，為移動端游戲玩家和開發(fā)者提供桌面級光線追蹤功能的體驗。實現(xiàn)了光線追蹤性能的大幅提升，支持在移動設(shè)備中以高幀率實現(xiàn)逼真的光線追蹤陰影、反射、全局照明和環(huán)境遮蔽等效果。

IMG DXT是新一代面向移動端的高性能GPU IP，為移動設(shè)備用戶帶來先進的圖形技術(shù)。提供三款配置，包括DXT-8-256、DXT-48-1536和DXT-72-2304，分別針對主流、高端和旗艦移動設(shè)備。旗艦產(chǎn)品DXT-72-2304具有72 GTexels/s和2.5 TFLOP FP32算力，與上一代產(chǎn)品相比，其最大單核性能提升了50%。

Imagination的GPU IP產(chǎn)品廣泛應用于移動設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)中心、桌面和云游戲等多個領(lǐng)域。通過提供高性能的圖形渲染和數(shù)據(jù)處理能力，為各種應用場景提供了強大的支持。

Imagination的GPU IP高性能、可擴展性和低功耗的特性，使得在支持大模型的應用上具有優(yōu)勢。如IMG DXD，其多核配置提供了強大的計算能力，5 TFLOPS FP32和144 GTexel/s，能夠在大模型的應用上起到支持作用。

Arm

Arm的GPU IP產(chǎn)品系列主要包括Mali系列和Immortalis系列。Mali系列GPU IP是Arm的長期主力產(chǎn)品，擁有從入門級到旗艦級的完整產(chǎn)品線。Mali系列包括Mali-G710、Mali-G610、Mali-G510、Mali-G310等多個型號，分別定位于不同性能和價格的市場段。

Mali系列GPU基于Valhall GPU架構(gòu)，并持續(xù)優(yōu)化和提升性能。例如，Mali-G710號稱綜合性能提升20%、機器學習性能提升35%、紋理性能提升50%、能效提升20%。

Immortalis系列是Arm在2022年推出的全新旗艦級GPU IP產(chǎn)品，旨在提供終極的移動3D體驗。Immortalis GPU基于Mali設(shè)計，并引入了硬件光線追蹤功能，這是首款在移動端支持此功能的GPU。

Immortalis GPU采用10-16核設(shè)計，性能比上一代Mali GPU高15%。其光線追蹤單元旨在提高效率，只占用約4%的著色器核心面積，卻能帶來300%的性能提升。

目前，Immortalis系列已經(jīng)推出了Immortalis-G715和Immortalis-G720等型號。Immortalis-G720是Arm目前性能和能效表現(xiàn)最為出色的GPU，與上一代產(chǎn)品相比，其性能和能效分別提高了15%，系統(tǒng)級效率更躍升了40%。

Arm的GPU IP產(chǎn)品廣泛應用于移動設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)中心、桌面和云游戲等多個領(lǐng)域。它們能夠支持各種計算任務，如圖形渲染、物理模擬、圖像處理、機器學習和人工智能等。

Arm的GPU IP高性能計算、能效優(yōu)化和生態(tài)系統(tǒng)支持方面特點，使其在大模型的應用方面具有優(yōu)勢。Arm的GPU IP，如Mali系列和Ethos系列，已被多家公司采用，并成功應用于大模型訓練和推理中。

在大模型訓練方面，Arm的GPU IP被廣泛應用于深度學習、自然語言處理等領(lǐng)域。通過與合作伙伴共同開發(fā)定制化的解決方案，Arm GPU IP為這些領(lǐng)域的研究者和開發(fā)者提供了強大的計算能力支持。

在云端推理方面，Arm的GPU IP同樣發(fā)揮了重要作用。通過提供高性能的云端計算資源，Arm GPU IP支持了多種大模型應用的實時推理需求。

芯原股份

芯原股份的GPU IP系列產(chǎn)品，以其高性能、靈活性和廣泛的應用范圍，成為市場上備受矚目的產(chǎn)品。芯原可擴展的Vivante圖形處理器（GPU）IP系列應用廣泛，包括從低功耗的小型物聯(lián)網(wǎng)MCU到面向汽車和計算機應用的功能強大的SoC。設(shè)計可滿足各種芯片尺寸和功耗預算，是具成本效益的優(yōu)質(zhì)圖形處理器解決方案。

芯原科技此前還詳細介紹了其GPGPU-AI IP為核心的AI芯片定制解決方案。其以Tensor Core和GPGPU/GPU為主，提供了一個靈活的架構(gòu)。

芯原GPGPU-AI處理器上有芯原通用的軟件棧，在上層可以支持標準的應用接口，下層可以適配芯原各種各樣的算力IP，算力IP有圖形處理器、并行計算處理器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器。芯原GPGPU-AI分幾個層次擴展的算力，可以支持異構(gòu)計算，包括矢量計算、標量計算和張量處理單元，還可以支持大模型，高帶寬計算需求，同時基于在AI領(lǐng)域有多年的積累，可對數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)搬移和計算有針對性的優(yōu)化，另外還有專門針對大模型的帶寬壓縮技術(shù)。

芯原的GPU IP已被廣泛應用于桌面顯卡、車載信息娛樂、工業(yè)顯示、物聯(lián)網(wǎng)及可穿戴設(shè)備、大規(guī)模并行計算等領(lǐng)域。

寫在最后


可以看到，GPU IP在多個領(lǐng)域都有廣泛應用，包括科學計算、大數(shù)據(jù)分析、深度學習和人工智能、游戲服務器、圖像處理、圖形渲染和動畫制作、視頻處理和圖像識別等。

當然，GPU IP也在不斷發(fā)展和演進中，未來，專用加速IP與通用GPU的融合或許是GPU技術(shù)未來發(fā)展的一個亮點，這種融合將使GPU更具多功能性，更好地處理特定工作負載。高速DRAM和緩存技術(shù)的不斷演進也將推動GPU的性能提升，使其能夠更有效地處理復雜的計算任務，如支持大模型的訓練和部署。