智能座舱SoC，急需更强大的GPU IP
电子发烧友网报道（文/梁浩斌）汽车智能化的浪潮势不可挡，传统ECU架构因硬件冗余、通信效率低等缺陷逐渐被淘汰，电子电气架构从分布式向集中式演进，取而代之的是高性能CPU、GPU所支持的中央计算单元。在汽车上，GPU的应用非常广泛。在智能座舱和人机交互等应用中，GPU需要渲染屏幕上的UI，包括仪表盘、中控屏、副驾和后排娱乐屏等，有利用显示屏实现人机交互的地方，都需要有GPU的存在。GPU的性能，决定了人机交互过程中的体验上限，更强大的GPU能够渲染出更加精细的HMI界面，以及提供更加高帧率的交互动画。
在智能驾驶应用中，GPU IP通过并行计算能力处理传感器数据，比如摄像头、雷达、激光雷达等输出的数据，实现环境建模、路径规划及实时决策。在毫米波雷达的时域信号经GPU加速的傅里叶变换库处理后，可快速解析物体速度与距离。此外，神经网络库（imgNN）能够优化深度学习模型的训练与推理，提升目标检测与语义分割的精度。
另外，GPU由于并行计算能力较强，在非图形领域，比如矩阵运算、AI推理等场景也有非常广泛的应用。而如今AI大模型上车也已经成为一个行业的重要方向之一，考虑到数据安全，以及AI Agent的应用前景，未来车载本地大模型的部署可能也会成为一个发展趋势，这可能也需要用到性能更强大的GPU。
而对于如今集成度越来越高的汽车座舱，在座舱方案中一般会采用SoC作为算力核心，将CPU和GPU等集成到单颗芯片上。当然，在仪表盘上，大多数方案是采用集成了GPU 的MCU。
近期阿里达摩院举办的玄铁RISC-V生态大会上，我们发现玄铁作为CPU IP供应商之一，与不少GPU IP厂商合作，为RISC-V生态提供丰富的GPU IP选择，芯片厂商也能够利用IP更好地设计出适合不同场景的芯片产品。
Imagination作为全球汽车座舱和信息娱乐系统领域市占率最高的IP供应商，有非常全面的汽车GPU IP产品供应。去年，Imagination发布了全新一代的GPU IP产品DXS GPU，面向新一代的智能座舱。Imagination DXS GPU算力可从单核0.25 TFLOPS的配置，扩展到1.5 TFLOPS的处理能力，这意味着该处理器的峰值性能比Imagination上一代汽车GPU IP提高了50%。另外，Imagination DXS GPU性能效率上比上一代汽车GPU IP提高了20%。
性能提升的同时，DXS GPU还引入了分布式功能安全的创新概念，在实现 ASIL-B 功能安全之外，还无需付出功耗、性能、面积（PPA）提高的代价。
今年2月，Imagination推出了其最新的 GPU IP——Imagination DXTP，面向游戏和AI应用，但不仅限于移动市场，作为通用图像和AI加速器，DXTP GPU还已经获得在汽车领域的授权使用。
DXTP结合了DXS提供的计算性能和效率改进、DXT引入的图形性能和效率特性以及额外的微架构调整，这些调整共同使得DXTP能源效率相较于DXT提高了多达20%，并使 DXTP 能够处理更复杂的场景并延长其续航时间。
芯原作为国内芯片IP领域的龙头，也在GPU IP方面有所布局。2024年12月，芯原推出全新Vitality架构的GPU IP系列，显著提升了计算性能，并支持多核扩展，以进一步提升性能；集成了可配置的Tensor Core和一个32MB至64MB的L3缓存；可单核支持多达128路云游戏，满足高并发和高画质的云端娱乐需求；同时支持DirectX 12以及多种AI加速库。
据了解，Vitality架构还支持在汽车系统和移动计算设备等领域的广泛部署。
在玄铁RISC-V生态大会上，我们了解到速显微推出的显示与交互 SoC中，采用了玄铁CPU IP以及速显微自研GPU IP的结合。比如GC9002 GPU SoC 中集成了速显微自研的AHMI 3 Lite GPU核和玄铁E902 RISC-V MCU核，可以支持从一寸到七寸液晶屏端侧场景，分辨率可适配从最小的 100x100 到 1024x768 的 4:3 比例显示器，涵盖智能家居、家电控制屏、电动车、摩托车及汽车仪表等传统应用领域。
智能座舱朝着多屏的方向发展，屏幕成为人机交互的核心，GPU在未来的智能座舱中将会展现出越来越重要的地位。而对于各种座舱SoC厂商来说，使用更高性能GPU IP的产品，也将会在市场上得到更多青睐。
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