芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | ?高歌
編輯 | ?Panken
芯東西11月5日報道，今天，英國IP廠商Imagination推出了其旗艦級GPU IP產品IMG CXT和光線追蹤架構PowerVR Photon。Imagination稱，這是行業中首個針對移動端優化的光線追蹤架構。
IMG CXT通過專用的光線加速集群（RAC）承擔此前的光線追蹤任務，在提升芯片性能的同時，降低了芯片功耗，使其在移動端有能力實現光線追蹤效果。
會上，Imagination中國區董事長白農、副總裁兼中國區總經理劉國軍、中國區戰略市場與生態副總時昕等人和芯東西等媒體進行了深入地交流和探討，分享了IMG CXT具體采用的光線追蹤技術、不同等級光線追蹤技術的區別等產品細節，以及Imagination的整體戰略與運營情況。
▲IMG CXT多核架構
一、集成專用硬件，提升GPU計算和紋理性能
Imagination中國區戰略市場與生態高級副總時昕分享了IMG CXT和PowerVR Photon如何做到了當前最高等級的移動光線追蹤。
對于推出的IMG CXT，時昕談道:“這是一個革命性的時刻”。此前，為了明確不同性能、效率下的光線追蹤表現，Imagination建立了光線追蹤等級系統（RTLS），確立了從0級到5級共6個等級的光線追蹤功能。
▲光線追蹤等級系統（RTLS）
目前，采用Photon架構的IMG CXT處于RTLS的第4級。相比于3級光線追蹤方案，第四級產品可以分析所有的傳播中的光線，并創建多組相干光線，共同針對場景進行測試，可以帶來更多的并行測試和更高的效率。
相較于之前BXT MC1 GPU來說，CXT RT3內核新集成了3個光線加速集群（RAC），該RAC包含光線存儲（Ray Store）、光線任務調度器（Ray Task Scheduler）和相干性聚集器（Coherency Gatherer）等。
通過將此前著色器完成的很多工作遷移到這些專用集群中，GPU芯片的計算和紋理性能提升了50%，幾何性能也提升了50%，單核AI性能6TOPS。
但IMG CXT GPU能夠在有限的功耗預算下，以高幀率提供逼真的光線追蹤陰影、反射、全局照明和環境光遮蔽效果。
▲采用光線追蹤技術（上）和沒有采用光線追蹤技術的圖像差別（下）
而通過4個CXT RT3內核的加持下，其功耗效率比現有光線追蹤解決方案高2.5倍，32位浮點光柵性能為9TFLOPS，光線追蹤性能為7.8GRay/s。
此外，CXT完全支持Vulkan的光線追蹤技術，包括光線查詢和光線管線兩種技術。簡單來說，光線管線需要從光源出發，追蹤最后進入畫面的光線；而光線查詢則是從畫面反向入手推導，相對光線管線技術需要推導的光線條數更少，功耗更低，但也更難實現。
二、從硬件入手研發光線追蹤，已具備L5級技術實力
時昕提到Imagination在GPU領域的時間已經超過35年，是唯一一家非美國核心專利持有公司。在這一領域，其總共有2680專利和申請。
而早在2014年，Imagination就研發了行業中首個光線追蹤硅架構，并演示了代號為“Plato”的GR6500測試芯片。
但是由于該產品的生態和技術上的不成熟，Imagination并沒有將這一技術推向市場。而是在一致發展、完善和優化該架構。
時昕稱，此前有些移動端光線追蹤方案往往局限于軟件調教，不具備相應的硬件能力。
Imagination的技術前瞻副總裁Kristof Beets也通過線上的方式參與了本次活動，他認為基于軟件的移動端光線追蹤技術可能在Demo中可以展現出較為良好的效果，但是在真實地游戲體驗中，基于軟件的光追方案可能會占用大量運算資源，占用較高的功耗。
他還透露，事實上當前Imagination已能夠研發具有5級性能的光線追蹤方案，但是通過和游戲開發者等行業人士交談，Imagination發現市場并沒有做好相應的準備，行業缺少適應這一技術的移動端3D引擎和內容，需要以4級光線追蹤技完成對市場的培育后在進行新的發布。
在IP設計流程中，Imagination和很多軟件、芯片廠商都有過合作，具備靈活、開放的商業模式，但是本次并沒有某家公司進入IP的核心設計流程。
此外，Imagination還推出了PVRTune工具，該工具可以讓開發者查看底層的光線追蹤計數器，例如每秒的光線數、包圍盒測試器負載、緩存命中率、每秒遍歷（遞歸）的光線數。事實上，IMG CXT GPU IP已經被提供給很多芯片廠商，但是時昕并沒有透露具體的客戶名字。
▲PVRTune工具
三、工程師人數占比達8成，主要布局四大領域
劉國軍也分享了Imagination的經營和戰略布局。
他提到在2017年的時候，Imagination的員工為六七百人，當前Imagination在全球擁有超過800名員工，其中80%以上為工程師。
憑借強勁的研發實力，2020年，Imagination營收達1.25億美元，年收入增長44%，在移動GPU和汽車GPU的市場份額分別為37%和45%。
當前，Imagination擁有GPU、RISC-V CPU、AI專用人工智能硬件和網絡解決方法四大產線。
其中在GPU領域，Imagination的產品分別為專注成本的XE/XM GPU和高端高性能、光線追蹤XT GPU和安全領域（汽車）的XS GPU。在AI專用硬件領域，Imagination具有NNA高性能低功耗神經網絡加速器。據劉國軍透露，Imagination的主要戰略重心則集中在汽車、移動和消費、數據中心/桌面和計算領域。
結語：移動端光追成藍海，功耗、面積為最大桎梏
隨著智能手機終端技術的不斷進步，其在當前生活中的占比也越來越高，同時消費者對于便捷地移動端產品要求也越來越高。
最近一段時間以來，已有不少廠家瞄準移動端光線追蹤這一技術，力圖在移動端復刻PC技術。在會后芯東西和Imagination專家的交流來看，移動端主要的技術瓶頸仍為在功耗、芯片面積限制情況下的性能問題。而等級越高的光線追蹤解決方案，其功耗也應當越低，以實現移動端的桌面級體驗。
