GPU與NNA賦能智能座艙與自動(dòng)駕駛

1   趨勢(shì)和技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？

對(duì)于現(xiàn)代的電動(dòng)汽車（EV），我們所看到的趨勢(shì)本身就是問題所在。作為未來交通出行的主流工具，即使是在入門級(jí)電動(dòng)汽車中，也可以看到更多的屏幕和更高的分辨率，同時(shí)更先進(jìn)的駕駛輔助和自動(dòng)駕駛工具也會(huì)被安裝在車輛中。

隨著顯示屏亮度的增加和分辨率的提高，它們不僅需要更高的功率，還需要功能更強(qiáng)大的圖形處理器（GPU）。這就帶來了一個(gè)問題，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的GPU 往往功能強(qiáng)大，但功率效率不高，這意味著在電動(dòng)汽車平臺(tái)上，它們可能會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生明顯影響。

對(duì)于自動(dòng)駕駛功能，也存在同樣的問題。雖然GPU或CPU 可以處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和AI 工作負(fù)載，但它們?cè)谄囘吘墏?cè)的處理效率并不是很高。相反，我們需要著眼于專用集成電路（ASIC），例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器（NNA），它的功耗要低得多，而且得益于特定的設(shè)計(jì)，它可以實(shí)現(xiàn)相同的功能甚至表現(xiàn)更好。

這種對(duì)功率效率的需求意味著汽車制造商需要尋找最佳且最確切的方法來解決這些問題。就像任何管道都可以作為排氣管，但是從成本和效率的角度看，專門為執(zhí)行這項(xiàng)工作而設(shè)計(jì)的管道始終是最佳解決方案。

Imagination Technologies 產(chǎn)品管理副總裁 Jamie Broome

2   Imagination的解決方案

Imagination 在汽車專用半導(dǎo)體IP 方面擁有悠久的歷史。目前，全球超過40% 的車輛裝載了Imagination的GPU 或NNA，可以為從車載顯示器到先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）再到通用計(jì)算等一切車內(nèi)應(yīng)用提供支持。我們最新一代的汽車專用GPU——IMG BXS，從一開始就被設(shè)計(jì)為可完美解決顯示分辨率和尺寸增加的問題。BXS 采用類似于手機(jī)GPU 的嵌入式架構(gòu)，可以提供無與倫比的功耗、性能和面積（PPA）指標(biāo)，這意味著它對(duì)于整車廠（OEM）而言是非常高效且成本合理的產(chǎn)品。

它不僅功能更強(qiáng)大，而且設(shè)計(jì)滿足ISO 26262 安全標(biāo)準(zhǔn)，符合ASIL-B 等級(jí)的要求。這意味著它可以用于信息娛樂和非關(guān)鍵型顯示，也可以為屏幕上的速度表、檔位指示器和警示燈等安全關(guān)鍵型顯示提供支持。它可以高效地做到這些，得益于其獨(dú)特的分塊區(qū)域保護(hù)（TRP）設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以將顯示區(qū)域分成多個(gè)區(qū)塊，并可以動(dòng)態(tài)地指定哪些區(qū)塊是安全關(guān)鍵型應(yīng)用，哪些區(qū)塊不是。這意味著GPU 只需要對(duì)顯示的一小部分而非整體進(jìn)行特定的安全驗(yàn)證，這樣一來，安全性不會(huì)受到影響，同時(shí)性能也不會(huì)受到影響。

類似地，在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，IMG Series4 NNA 是我們最新的面向汽車的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器。它能夠無限擴(kuò)展，可以滿足自動(dòng)駕駛超過500 TOPS（每秒萬億次操作）的算力需求，同時(shí)不需要大的芯片面積和大量功耗。在自動(dòng)駕駛工作負(fù)載中，延遲對(duì)于保證車輛及時(shí)做出決策是至關(guān)重要的。借助正在申請(qǐng)專利的Imagination Tensor Tiling（ITT）算法，NNA 無需多次向外部存儲(chǔ)器傳輸數(shù)據(jù)，即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。這將使延遲降低高達(dá)90%，并允許在一顆小的獨(dú)立芯片上處理更大量的數(shù)據(jù)。

當(dāng)與裝載了Imagination 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包處理器的路由器和交換機(jī)一起使用時(shí)，該IP 可以成為目前市場上現(xiàn)代電動(dòng)汽車領(lǐng)域最強(qiáng)大、功率效率最高的計(jì)算解決方案之一。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）