今天，對于市場上新推出的筆記本電腦，其芯片架構的設計可能與幾年前有很大的不同。筆記本電腦的芯片集成度變得更高，SoC設計思路越來越多地向手機等移動設備靠攏。特別是，隨著遠程辦公變得普及，大家對高性能、低功耗、長續航筆記本電腦的需求提升，也推動著廠商對筆記本電腦芯片進行革新。

這為具有移動端芯片研發能力的公司打開了新的市場機會。這些公司發揮其優勢，在保證筆記本電腦的高性能同時降低功耗，并將圖形技術、神經網絡加速、安全和I/O等集成到具有統一內存架構的單個SoC中?，F代計算機正在丟棄原來的形式——一個包含 CPU、內存和插入式圖形卡的盒子。是以，許多可能擁有臺式電腦的人們，現在會更多地考慮選擇一臺具有單一、高度集成芯片的筆記本電腦，PCI Express 接口變得更少。除了更低的功耗和更少的帶寬消耗之外，這種芯片架構更容易實現，成本也更低。

基于這種高度集成，今天的高端計算機，無論是迷你臺式機還是便攜式筆記本電腦，很快就會非常像智能手機，這為 PC 處理器的變革奠定了基礎。在 Imagination，幾十年來我們一直在幫助客戶設計這樣的產品。

“移動第一”的GPU設計理念

考慮到這一點，原本為臺式機 PC 提供 GPU 的公司需要重新考慮其圖形架構，以跟上不斷變化的需求。他們不能再只專注于設計性能最高的芯片，而不考慮功率或帶寬，因為今天的筆記本電腦可能在斷開電源的情況下還要持續工作很長時間。 有的公司最近發布的 GPU 旨在提供更好的功耗，不過25 瓦依舊是不小的功耗。同時，筆記本電腦還要加上大電池和風扇，大部分時間還要連接電源。 與之相比的是“移動第一”的GPU設計理念，該理念從一開始便讓高效的硬件實現高性能。在移動 GPU 設計中，1瓦功耗也能有出色的性能表現，因為這是手機所允許的熱預算。與試圖將“蠻力”解決方案塞進高效的電源外殼相比，在針對移動設備進行高度優化的設計中進行擴展要容易得多。與其使用為高端PC設計的GPU并將其縮小，更明智的是從一開始便選擇為移動設備設計的GPU，然后將其擴展。

可擴展的重要性

在 Imagination，我們知道如何在高效硬件中提供高性能。迄今為止，我們通過PowerVR圖形為100多億臺移動設備提供了 3D 圖形技術。幾十年來，我們開發了許多新工藝和新技術，以提供業界高度優化的移動 GPU。這包括分塊延遲渲染 (TBDR) 技術。

Apple M1 芯片是一個很好的例子，它說明了移動優先法則如何帶來紅利，以及完全集成的 SoC 如何通過TBDR提高性能，從而提高效率。事實上，作為一種移動解決方案，M 系列芯片的開發始于2010 年 iPhone 4 中的 A4 芯片。經過 10 多年的發展，A14 芯片代表了蘋果芯片項目的最新一代。A14 增加了兩個 CPU 核（在現有的兩個高性能和四個能效核基礎上）以及四個額外的 GPU 核，從而形成了功能強大的新 M1 架構。這種可擴展性只有通過移動優先的方法來實現，該方法將所有高級功能完全集成到具有統一內存視圖的單個 SoC 中。

Imagination 在結合性能和效率方面專業性的最新示例是高度可擴展的CXT GPU 架構，這是業界首個針對移動設備優化的光線追蹤架構。在移動電源限制下，CXT 提供了以前為高端桌面圖形保留的真實照明、反射和陰影效果。

傳統 PC 芯片供應商即便是最新的 GPU也要消耗 25W 功率，CXT 的效率和可擴展性就顯而易見了。但如果您使用基于 CXT IP 的 GPU，您可以在相同的功率預算內獲得更高的性能，實際上是 2.5 倍。這使您不僅可以提供更高的性能，還可以提供光線追蹤等功能，并且所有這些功能都在相同的功耗范圍內。

基于這種考量的芯片設計，可使芯片供應商和 OEM 廠商打造具有差異化的產品。

另一種創造差異化的可能性是通過在芯片上集成高效的人工智能處理器。雖然 M1 提供了這種功能，但它還達不到 PC標準。這種人工智能能力通常需要強大的計算能力，Imagination 的神經網絡加速器 (NNA) IP 核能夠將高效、高度可靠和經過芯片驗證的AI推理能力集成到SoC中。

CPU+GPU+NNA異構計算是未來

隨著工作負載的日益多樣化，芯片供應商需要考慮對芯片進行優化，以提供最佳性能，同時滿足功耗和效率要求。這意味著不僅要選擇高度優化的 GPU 和 NNA，還要將這些處理器與高效的 CPU 和其他計算元素集成到靈活的異構陣列中。 Imagination 的Catapult RISC-V CPU設計用于高度可擴展計算的環境中工作。這使得它不僅適用于 PC，而且適用于廣泛的應用場景，例如 5G 調制解調器、存儲器、ADAS/自動駕駛汽車、數據中心和高性能計算。此外，我們的以太網數據包處理器 (EPP) IP 核支持處理器和網絡之間的數據流，以避免 CPU 瓶頸。

贏在新PC處理器時代

大型科技公司越來越多地從使用現成芯片轉向開發定制解決方案，以獲得對其設計的更大控制權，從而在市場上取得優勢。沒有設計自己芯片的 OEM 面臨著越來越大的挑戰，因為很少有極具競爭力的現成芯片解決方案可用。

這為 SoC 制造商提供了開發高度優化解決方案的機會，這些解決方案可為 OEM 帶來優勢。所有方案都是為了在相同的功耗范圍內提供更多的性能和功能——提供更好的用戶體驗，同時延長電池壽命。

在 Imagination，我們根據移動設計原則設計了所有 IP 核，因為我們知道這是我們的客戶創建前瞻性設計所需要的。借助專為異構架構設計的高效且可擴展的處理器，SoC 制造商可以為其應用選擇正確的計算元素組合，并為其客戶提供成功的解決方案。

原文標題：SoC高度集成、移動第一、異構計算，PC處理器正迎來新變革

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