隨著半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)的成本正在快速攀升，芯片的設(shè)計(jì)者和提供商對(duì)第三方IP的需求相應(yīng)增加，直接獲得第三方IP將會(huì)大幅降低設(shè)計(jì)和時(shí)間成本；同時(shí)，傳統(tǒng)的OEM廠商開(kāi)始轉(zhuǎn)向自主生產(chǎn)芯片，由于在芯片設(shè)計(jì)、制造等方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，IP將會(huì)給他們提供更多可能性。
根據(jù)ABI的調(diào)查顯示，手機(jī)游戲用戶會(huì)從2022年的26億增長(zhǎng)到2030年的39億，到2026年，85%的游戲玩家首選在手機(jī)上玩游戲，隨之帶來(lái)的是對(duì)手機(jī)游戲體驗(yàn)的需求增加。
近期，全球知名的芯片IP供應(yīng)商Imagination推出了新一代GPU IP，將光線追蹤功能引入移動(dòng)設(shè)備端。
光線追蹤是指利用算法來(lái)模擬真實(shí)世界中光線的物理特點(diǎn)，形成陰影、反射、折射等光照效果。Imagination中國(guó)區(qū)技術(shù)總監(jiān)艾克對(duì)5個(gè)等級(jí)的光線追蹤技術(shù)進(jìn)行了介紹：
L1級(jí)的光線追蹤技術(shù)是軟件實(shí)現(xiàn)的，開(kāi)銷(xiāo)比較大，CPU占用資源比較高；
L2級(jí)的光線追蹤技術(shù)對(duì)一些光盒或三角形碰撞采用硬件處理，節(jié)省了CPU資源，目前典型的桌面顯卡都是這項(xiàng)技術(shù)；
L3級(jí)的光線追蹤技術(shù)對(duì)BVH回溯采用硬件支持，這是光線追蹤描述大場(chǎng)景下的結(jié)構(gòu)，光線在這里碰撞需要回溯，采用硬件實(shí)現(xiàn)能降低功耗；
L4級(jí)的光線追蹤技術(shù)除了光盒自動(dòng)測(cè)試和回溯，還把相同光線上的光數(shù)統(tǒng)一計(jì)算，可以用統(tǒng)一的指令運(yùn)行，在提高性能的同時(shí)也降低功耗。這是Imagination新一代GPU DXT系列所達(dá)到的等級(jí)。十年前，Imagination就開(kāi)展了針對(duì)光線追蹤技術(shù)的研究，DXT系列有望打破光線追蹤技術(shù)在移動(dòng)端的能耗和運(yùn)算帶寬方面的限制，給主流手機(jī)帶來(lái)更好的視覺(jué)效果。至于L5級(jí)，艾克表示作為Imagination的儲(chǔ)備技術(shù)，還在繼續(xù)開(kāi)發(fā)中。
“L1級(jí)和L2級(jí)是目前市面上絕大多數(shù)光線追蹤技術(shù)存在的等級(jí)，計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)和能耗非常大。以前的光線追蹤技術(shù)很多是用在PC和主機(jī)上，設(shè)備本身的帶寬和能耗的要求是可以得到滿足的，但到了移動(dòng)端就不行了，因?yàn)橐苿?dòng)端的能耗和運(yùn)算帶寬本身受到的限制就比較大，所以要盡可能地把這些光線追蹤的能力都部署到硬件級(jí)別，才能更好地在移動(dòng)端解決光線追蹤的問(wèn)題。”Imagination 公司技術(shù)產(chǎn)品管理高級(jí)總監(jiān)Stephen Barton提到Imagination在光線追蹤技術(shù)上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，“Imagination的技術(shù)加入了相關(guān)性分類(lèi)和聚集功能，在諸多硬件級(jí)別光追中脫穎而出。通過(guò)這些相關(guān)性的分類(lèi)、聚集和回溯，把同樣方向的光線需要進(jìn)行的計(jì)算整合到一起，不需要針對(duì)每一條光線去做計(jì)算，節(jié)省了開(kāi)銷(xiāo)，使得我們?cè)趲捪暮湍芰肯亩几玫剡m應(yīng)移動(dòng)端的需求?！?/p>
IMG DXT GPU帶來(lái)了可配置的光線追蹤RAC（光線加速集群），0.5RAC提供216MB/秒的光數(shù)運(yùn)算能力，8GB的光和檢測(cè)運(yùn)算能力，高配有4RAC，可提供1.5GB的光線追蹤算力，64GB的光合檢測(cè)能力?？蓴U(kuò)展的0.5RAC-4RAC，滿足手機(jī)游戲芯片設(shè)計(jì)的不同配置。追求產(chǎn)品差異化的主流設(shè)備制造商可以選擇節(jié)省面積的半尺寸光線加速集群（RAC）配置，而追求高端性能的OEM可以選擇單、雙或四RAC配置打造終極移動(dòng)視覺(jué)體驗(yàn)。
IMG DXT GPU支持Vulkan?的片段著色率（Fragment Shading Rate，F(xiàn)SR），可以在幾乎不降低圖像質(zhì)量的前提下減少片段著色器運(yùn)行次數(shù)的技術(shù)，能夠降低占用的帶寬與功耗。開(kāi)發(fā)者可以控制FSR的使用力度，最極端的情況下甚至可以對(duì)一個(gè)4x4的片段區(qū)域只執(zhí)行一次著色器代碼，從而使工作負(fù)載減少近94%，實(shí)現(xiàn)同等的功耗和帶寬節(jié)省。所解放的性能使開(kāi)發(fā)者能夠利用硬件來(lái)完成更多的內(nèi)容渲染，為玩家打造更高質(zhì)量的游戲體驗(yàn)。
光線追蹤技術(shù)和FSR技術(shù)結(jié)合在一起，使得能夠用更小的功耗實(shí)現(xiàn)更真實(shí)感的畫(huà)面，不同的區(qū)域可以用不同的運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)的效果更加真實(shí)。
DXT包括三個(gè)系列：面向主流機(jī)的、面向高端機(jī)的、面向旗艦機(jī)的。主流機(jī)更在意單位面積性能，高端機(jī)在于更高的性能實(shí)現(xiàn)，旗艦機(jī)追求更高性能和手機(jī)整體表現(xiàn)，Imagination提供不同的算力和像素填充力和光線追蹤的可選RAC。
中國(guó)市場(chǎng)是Imagination重要關(guān)注的市場(chǎng)之一，其中國(guó)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)也帶動(dòng)了Imagination在過(guò)去的年增長(zhǎng)率達(dá)到33%。Imagination 公司首席營(yíng)銷(xiāo)官David Harold表示：“中國(guó)市場(chǎng)對(duì)桌面端和數(shù)據(jù)中心端的GPU IP需求明顯比別的國(guó)家更大，在這些方面朝著高端需求發(fā)展，Imagination GPU IP的開(kāi)發(fā)主要是為了滿足中國(guó)市場(chǎng)在這些桌面端和數(shù)據(jù)中心端的高端需求而進(jìn)行的。我們也發(fā)現(xiàn)中國(guó)的客戶把我們的GPU和RISC-V CPU整合到一個(gè)SOC里面，這對(duì)我們也是相當(dāng)值得興奮的，期望有任何進(jìn)行包含RISC-V CPU的SOC開(kāi)發(fā)客戶都可以首選考慮我們的GPU?！?/p>