La nouvelle architecture A du GPU de la série Imagination est le plus grand lancement de la société en 15 ans

De nos jours, le marché des GPU mobiles est dominé par les GPU personnalisés Adreno de Qualcomm et les GPU d’ARM au Mali. Cependant, dans le passé, la situation était différente. Il y avait un peu plus de concurrents sur le marché des GPU mobiles, ce qui a contribué à accroître la compétitivité du secteur. Imagination Technologies, en particulier, était l’un des principaux acteurs du secteur. La société basée au Royaume-Uni reste toujours l'un des leaders sur le marché des GPU mobiles grâce aux licences octroyées par ses fournisseurs pour ses technologies de GPU, mais ses propres GPU de marque PowerVR se retrouvent actuellement dans très peu de produits. Dans le passé, Apple utilisait ses GPU haut de gamme mobiles dans les SoC de la série A jusqu'à l'Apple A10 en 2016. Par contre, ses GPU bas et milieu de gamme sont utilisés par des entreprises telles que MediaTek, Rockchip, etc. Maintenant, Imagination Technologies est de retour avec un lancement majeur de l’architecture GPU sous la forme de la nouvelle architecture série A. La société appelle cela la plus importante annonce de GPU en 15 ans et promeut les nouveaux GPU avec l’adresse IP du GPU la plus rapide au monde.

Pour en savoir plus sur l’impact du marché des GPU mobiles sur le marché, voyons un peu plus sur le passé de la société et voyons comment il se situe sur le marché des GPU mobiles.

Imagination Technologies – Contexte

Imagination Technologies est historiquement l’un des leaders sur le marché des GPU mobiles depuis sa création dans les années 90. La société détient un certain nombre de brevets IP sur GPU, ce qui signifie que les fournisseurs de SoC doivent payer des frais de licence. Sa technologie de rendu différé à base de tuiles (TBDR) en est un bon exemple. La gamme de GPU PowerVR faisait concurrence aux GPU Adreno de Qualcomm et aux GPU d’ARM au Mali, mais après la fermeture de Texas Instruments en 2012, Apple était le seul licencié de la société au haut de gamme.

Apple et Imagination étaient liés jusqu'en 2017, Imagination ayant même construit des versions personnalisées de ses GPU PowerVR pour iPhone et iPad. Apple a confirmé qu'il était en discussion avec Imagination en vue de l'acquisition de la société en mars 2016, mais aucun accord n'avait été conclu. En avril 2017, Imagination a annoncé qu'Apple avait annoncé à la société son intention de passer aux GPU personnalisés dans un délai de 15 à 18 mois, abandonnant les GPU PowerVR d'Imagination. Quelques mois plus tard, Imagination a fait une annonce choquante: elle se mettait à la vente et sa capitalisation boursière avait été considérablement réduite en peu de temps, son principal client s'éloignant de l'utilisation de sa technologie. Imagination a été achetée en septembre 2017 par Canyon Ridge, une société d'actions chinoise. Pour le moins, les développements ont été surprenants.

Le même mois, Apple a lancé l'A11 SoC parallèlement au lancement de l'iPhone 8 / iPhone X. L’A11 contiendrait le premier processeur graphique personnalisé d’Apple. Toutefois, Apple a continué de payer des droits de licence à Imagination, le processeur graphique personnalisé de l’A11 utilisant toujours la technologie de ce dernier (notamment le TBDR). Selon AnandTechLe design graphique personnalisé d’Apple est généralement considéré comme une branche de la propriété intellectuelle d’Imagination en 2015, qu’Apple continue de développer de manière indépendante grâce à une licence architecturale. La relation entre Apple et Imagination n’est pas connue aujourd’hui, et officiellement, l’architecture GPU personnalisée d’Apple reste une boîte noire.

Après l’acquisition de Canyon Ridge, Imagination s’est retrouvée dans une situation où elle n’avait aucun client pour ses GPU haut de gamme. L’architecture PowerVR Rogue de la société s’était très bien adaptée à l’iPhone et à l’iPad, mais après l’A11, il n’y avait plus d’acheteur. Dans les segments bas et moyen de gamme, Imagination a continué à octroyer des licences de la technologie GPU à des fournisseurs tels que MediaTek, Rockchip et Unisoc. Son architecture PowerVR 8XT et 9XTP n’a toutefois pas été intégrée dans les produits d’expédition. En fait, MediaTek est passé de l’utilisation des GPU PowerVR à l’utilisation des GPU Mali d’ARM. Par exemple, le Helio P90 utilisait le GPU PowerVR GM9446 d’Imagination (basé sur l’architecture Rogue la plus ancienne), mais MediaTek a ensuite adopté le GPU Mali-G76MC4 d’ARM dans le Helio G90T.

Entre-temps, les GPU Mali d’ARM étaient eux-mêmes peu compétitifs sur le marché des GPU mobiles, car ils affichaient un PPA (performances par zone) inférieur à celui des GPU personnalisés Adreno de Qualcomm, et plus récemment, des GPU personnalisés d’Apple. Les modèles Mali-G71 et Mali-G72 d’ARM ont souffert de performances et d’une efficacité énergétique inférieures à celles des GPU Adreno de cette époque. Bien que le Mali-G76 soit une solide amélioration, il ne suffisait toujours pas de prendre la couronne de performances et d’efficacité du GPU mobile sur le marché Android de Qualcomm.

Qualcomm occupait une bonne place sur le marché des GPU Android, car ses GPU jouissaient de performances exceptionnelles, mais sur le marché plus vaste des systèmes sur puce, il s’est retrouvé battu par les GPU personnalisés d’Apple. Les GPU personnalisés des SoC A11, A12 et A13 d’Apple sont nettement plus rapides que les Adreno 540, Adreno 630 et Adreno 640 des Snapdragon 835, Snapdragon 845 et Snapdragon 855 respectivement. Soudain, Apple avait une grande avance sur les performances du processeur graphique mobile, Qualcomm étant relégué à la deuxième place. Les GPU d’ARM au Mali étaient quelque peu en retard en termes de PPA et d’efficacité énergétique.

En mai de cette année, ARM a entrepris de corriger le déficit de performances et d’efficacité en annonçant le Mali-G77 avec la nouvelle architecture GPU Valhall avec des améliorations de performances de 40%. Le processeur graphique a enregistré ses deux premiers succès en tant que Samsung Exynos 990 et MediaTek Dimensity 1000.

À la mi-2019, le marché des GPU mobiles reflétait la réalité: les GPU personnalisés développés par Apple et Qualcomm étaient meilleurs que les GPU sous licence de ARM et Imagination. En termes de concurrence, c’est une mauvaise chose pour l’industrie car cela constitue un obstacle à la concurrence si la propriété intellectuelle sous licence est inférieure à la propriété intellectuelle personnalisée qui ne sera pas concédée sous licence à un fournisseur de systèmes sur puce tiers. Samsung le sait bien, et la société s’est déjà engagée à octroyer une licence d’utilisation de la GPU IP d’AMD dans les futurs SoC Exynos (dont le lancement est prévu dans deux ans).

Face à ce contexte, la scène était prête pour la plus importante annonce d’Imagination en 15 ans.

AXT, AXM et AX des séries de GPU

Imagination a annoncé sa nouvelle architecture de GPU série A, avec l’affirmation qu’elle possédait l’adresse IP de GPU la plus rapide jamais créée. C’est une grande revendication. L’objectif de la société est de montrer que l’architecture est meilleure que les GPU personnalisés conçus par Apple et Qualcomm. En résumé, Imagination souhaite rendre les GPU sous licence à nouveau viables et constituer une meilleure alternative que les GPU d’ARM au Mali.

L’architecture de la série A est l’architecture GPU de 10e génération d’Imagination. Il se compose de trois catégories de GPU: les gammes de produits XE, XM et XT, qui représentent les segments bas, moyen et haut de gamme. La marque PowerVR n'est plus utilisée pour décrire l'architecture, car l'entreprise l'utilise maintenant pour décrire la technologie TBDR. La revendication IP de GPU la plus rapide s’applique à la gamme de produits XT, car elle est conçue comme une série premium de GPU mobiles.

Imagination affirme que l'architecture du processeur graphique de la série A est 2,5 fois plus rapide que la génération précédente du GPU Series 9 d'Imagination dans une comparaison de zones et de nœuds de processus ISO. Imagination ne consiste pas à comparer une série avec les lignes 8XT ou 9XT car il n’existe aucun produit accessible au public utilisant ces séries de GPU. AnandTech note que les données sont probablement basées sur le GPU GM9446 de l'Helio P90, qui est un GPU de la série 9XM basé sur Rogue.

La série A a 4x plus d’ALU sur un GPU Rogue 9XM. On dit d’avoir une performance de l’IA 8 fois plus rapide. Enfin, Imagination indique que l’architecture de la série A utilise 60% d’énergie en moins pour des performances similaires.

La nouvelle architecture de la série A est applicable pour quatre configurations de la série XT et une configuration XM. La série XE ne repose pas réellement sur la nouvelle architecture, car elle est une continuation de Rogue. L'AXT-64-2048 est un GPU phare avec 2,0 TFLOPS, un taux de remplissage de 64 gigapixels / s et 8 TOPS de performances en matière d'intelligence artificielle. L’AXT-32-1024, quant à lui, est considéré comme un GPU mobile premium avec 1 TFLOPS, un taux de remplissage de 32 Gigapixel / s et 4 TOPS de performances en matière d’intelligence artificielle. Les deux autres configurations sont l’AXT-48-1536 et l’AXT-16-512, tandis que la série AXM est équipée de l’AXM-8-256, conçu pour 256 GFLOPS, un taux de remplissage de 8 gigapixels / s et un TOP performance.

En ce qui concerne les GPU mobiles, le but d’Imagination est de faire de l’AXT-32-1024 l’endroit idéal pour un GPU mobile premium. Les deux plus grandes configurations peuvent être utilisées dans des appareils tels que Chromebooks ou des serveurs, par exemple. Imagination envisage toujours d’utiliser AXT-48-1536 comme un GPU mobile premium plus grand, alors que l’AXT-64-2048 est un GPU bien plus grand que Imagination pourrait créer si les utilisateurs l’intéressaient.

La nouvelle adresse IP du GPU contient beaucoup de modifications: 4x plus d'ALU, une architecture de 128 pouces et bien plus. AnandTech a couvert la nouvelle technologie de la série A en détail, les lecteurs devraient donc consulter la couverture de la publication.

Une architecture en série – Outlook

L’architecture de la série A d’Imagination a fière allure. En apparence, le GPU AXT-32-1024 sera beaucoup plus rapide que les modèles de nouvelle génération tels que le GPU Adreno de Qualcomm dans le Snapdragon 865 et même le GPU personnalisé d’Apple, sans parler du Mali-G77. L’imagination a également pris en compte le PPA, la société soulignant le problème actuel selon lequel les GPU du Mali ont les mêmes performances que les GPU Adreno de Qualcomm, tout en occupant 184% de la surface en silicium, ce qui a pour effet de réduire le PPA. Le rendement énergétique devrait également être excellent.

La feuille de route GPU d’Imagination est également très agressive. En 2020, l'architecture de la série A sera remplacée par l'architecture de la série B avec 30% d'amélioration des performances, à son tour avec les séries C et D en 2021 et 2022 avec des améliorations annuelles de 30% des performances. Le marché des GPU mobiles a largement abandonné ce niveau de progrès générationnel. Imagination prévoit également d’activer le lancer de rayons dans la prochaine architecture GPU.

En termes de design, c’est un sac mélangé. Qualcomm ne cédera pas sous licence à cette architecture et la grande majorité des téléphones Android du monde utilisent des SoC Qualcomm. Samsung a déjà signé un partenariat avec AMD pour utiliser son IP Radeon dans les futurs SoC Exynos. Les deux principaux fournisseurs restants sont HiSilicon Group de Huawei et MediaTek, qui utilisent tous deux actuellement les GPU Mali d’ARM. Comme MediaTek utilisait auparavant des GPU PowerVR, il est possible que la société revienne à Imagination d’ARM pour les futurs SoC. La société a d'ores et déjà annoncé un SoC phare pour 2020 comprenant le Dimensity 1000.

L’annonce par Imagination de la nouvelle architecture série A était indispensable sur le marché des GPU mobiles. Si tout se joue, le marché des GPU mobiles est maintenant beaucoup plus compétitif en termes de GPU sous licence pouvant être utilisés par plusieurs fournisseurs.


Via: AnandTech

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