刘国军：Imagination支持中国创“芯” 推动汽车百年大变革

日前，“世界集成电路大会”在合肥市举办，Imagination Technologies副总裁兼中国区总经理刘国军在“全球化时代汽车芯片生态论坛”上发表了题为“面向汽车的异构计算”的主题演讲，介绍了Imagination对当前汽车市场和产业正在发生的、以智能化为特征的重大技术变革的看法，以及公司提供的完整的异构计算IP解决方案，从而帮助中国芯企业面向自动驾驶（AD）、先进驾驶员辅助系统（ADAS）和新一代智能座舱等应用开发技术领先的汽车芯片。

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汽车产业正在成为多项国策的交汇点

从一百多年前人类发明了汽车，到近年来全球汽车产业广泛兴起的对电气化、网络化、智能化和共享化等“新四化”，汽车中的电子系统以及相关芯片的价值比例在不断提升，其所扮演的角色也从传统的以信息娱乐和电气感测及控制为主，扩展到更多依靠新一代车内外网络、视频等高通量传感和基于图形处理器（GPU）等硬件数据加速器的计算等先进功能。Imagination的GPU技术和硅知识产权（IP）产品长期以来推动了其中的许多创新，搭载Imagination的IP产品的汽车芯片累计出货量已超过3亿颗，一直在汽车应用领域中保持着GPU IP市场份额第一。基于其先进的、获得车规认证的GPU IP，Imagination推出的诸如汽车人机界面（HMI）和硬件虚拟化等技术受到了全球芯片设计企业、汽车电子一级供应商（tier-1）和主机厂的广泛欢迎。而随着中国汽车行业在全球汽车产业中异军突起，以及新旧造车势力加速引入智能技术，再加上集成电路产业在车用计算架构与能力、以及安全性等方面不断形成突破，汽车行业也在迎来百年未有的大变局。近十年来，中国汽车产业规模不断攀上新台阶，根据中国汽车工业协会的统计，2022年1-10月，中国汽车产销分别完成2224.2万辆和2197.5万辆，同比分别增长7.9%和4.6%；不仅产销量已稳居全球第一，而且也成为了全球最具活力的汽车市场。

刘国军认为：在过去几年中，我们不仅看到中国汽车产业产销量的快速提升，而且看到国产新能源汽车等创新产品快速发展并勇夺全球出口第一；同时中国智能网联汽车产业化快速发展，技术创新和市场应用都取得重大突破。因此，中国汽车产业正在成为推动中国先进制造实现高质量发展，促进集成电路产业加快发展和实现“双碳”可持续发展目标等多项国策的交汇点。同时，Imagination正在与越来越多的中国汽车芯片企业合作，以其完整的IP产品和丰富的汽车产业应用经验，携手补齐中国汽车供应链中芯片的薄弱环节。

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2,000 TOPS/50 Watt：智能汽车需要多重架构创新

与其他智能化应用相同的是，汽车的智能驾驶等级从L2到L5自动驾驶的演进，以及智能座舱新一代人机界面等更完美的用户体验，也都必须依靠算力的不断快速提升，采用GPU等硬件加速器来实现异构计算已经成为必然，因此，Imagination不断引领行业去提供功能越来越强大的GPU来满足新的渲染和计算需求。而与其他智能化应用不同的是，汽车系统中越来越复杂的传感/控制/娱乐系统，车联网技术带来的汽车与环境和云端的互动与协同，以及与汽车的智能化相伴而来的、对安全性、实时性、可扩展性和可编程性的严苛需求，并不是仅靠添加处理器或者数据处理加速器就可以完成。因此，汽车的智能化发展既需要引入GPU等加速器来实现算力的快速提升，又需要根据需求开发新的计算架构。“智能化使汽车的架构变得越来越复杂，新的架构不仅要整合车辆中已有的ECU单元，而且还要管理不断增多和增强的域控制器（domain controller）和区域控制器（zone controller），”刘国军表示。与此同时，该架构还需要支持对来自雷达、激光雷达和摄像头等传感器的实时数据处理，并且还要兼顾算力与功耗、算力与散热等制约因素，同时还要面对越来越大的屏幕/抬头显示、4K甚至8K等更高分辨率和60Hz等更高帧率……

面对汽车行业专家提出的2,000 TOPS/50 Watt算力需求目标，汽车芯片制造商和解决方案提供商必须去思考多重的异构计算架构创新，以克服现有计算模式对硬件资源堆叠的过度依赖，越来越多的软件在实时性、安全性和效率等方面带来的挑战，市场竞争及消费者对成本快速上升的担忧，同时还需兼顾汽车现有经验与未来创新的融合和扩展。

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Imagination给出了完整的异构计算解决方案

Imagination针对汽车智能化的需求和异构计算的兴起，提供了包括高性能GPU、神经网络加速器（NNA）、CPU和以太网数据包处理器（EPP）等全系列的IP产品，而且还为汽车芯片开发商提供了其在汽车应用领域中几十年来沉淀的丰富经验和行业知识，Imagination的每一个产品系列都会沿着汽车的安全性和功能安全性标准去做相应的开发，从而帮助下游的芯片设计企业去开发符合车规要求和性能需求的芯片，并快速通过相关认证。除了提供在汽车市场中保持最高占有率的多核GPU IP和高性能的NNA IP供芯片设计企业进行异构计算组合，Imagination还针对汽车和其他市场的需求开发很多差异化的技术，以帮助芯片设计企业在底层支持智能汽车的异构计算，如可以在同一颗芯片上实现多个完全隔离的多核GPU功能的HyperLane GPU硬件虚拟化技术，可以帮助芯片设计企业以更高的安全性和更短的集成时间来形成差异化的优势。

利用这些IP和技术组合，国内芯片设计企业可以针对应用市场的算力需求，实现智能汽车多重组合化异构计算，如利用Imagination大获成功的GPU 硬件虚拟化技术不仅可以实现一芯多屏，利用HyperLane隔离和调度技术可虚拟出多达8个lane，创造比软件虚拟化更高的性能、效率和安全性。这些虚拟出来的多个lane不仅可以发挥GPU 渲染能力，而且还可以通过OpenCL与NNA结合实现超高性能计算，包括机器学习和人工智能计算，以及诸如ADAS等应用。

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展望未来

刘国军表示，Imagination完整的IP组合可以支持国内智能汽车芯片开发商在架构层面上实现创新，利用Imagination的GPU +NNA+ CPU不但提供了大算力而且拥有足够的灵活性和可扩展性结合软件定义的方法可以对自动驾驶和ADAS等细分场景得到最优架构性支持。

刘国军总结道：“随着中国汽车产业创新能力的大幅增强，自主的先进芯片将是支持产业快速提升竞争力的重要推动力，Imagination将通过对汽车芯片设计企业的全力支持，推动中国汽车产业实现高质量发展，赋能整个产业链在汽车产业百年大变局到来之际站上潮头。”