Imagination GPU赋能瑞萨R-Car Gen 5 SoC:GPU的重要性

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Imagination Technologies宣布其IMG BXS GPU IP被瑞萨电子R-Car Gen 5 SoC采用,针对集中式计算与软件定义汽车(SDV)提供高效并行处理。

R-Car Gen 5结合3nm工艺与小芯片扩展(chiplet),在能效(TOPS/W领先30%-35%)、灵活性和安全性上树立新标杆,推动汽车从分布式向集中式计算转型。

Part 1

R-Car Gen 5 SoC

技术架构与性能优势

IMG BXS GPU提供了4 TFLOPS的图形处理能力,是前代产品的两倍,其TOPS/W效率达到了8到10,远超行业平均值5到6。这使得它能够支持多屏4K显示和高分辨率摄像头输入,完美适配高级驾驶辅助系统(ADAS)与车载信息娱乐系统(IVI)。

硬件虚拟化技术和基于FFI(Freedom from Interference)的隔离技术实现了ASIL-B安全认证,确保关键任务如线控制动和非关键任务如娱乐系统可以独立运行,通过QoS管理实现资源动态分配,延迟低于10毫秒。

小芯片扩展采用UCle标准,使AI性能可扩展至1200 TOPS以上,灵活适应未来的技术升级需求。

IMG BXS的并行处理能力显著提升,与传统GPU相比(例如Arm Mali-G78,2 TFLOPS,效率小于70%),BXS在转换理论性能为实际帧率方面的效率提高了20%-30%,达到每秒120帧以上,这得益于优化的着色器阵列和低延迟调度技术(延迟低于5毫秒)。

多核支持和硬件虚拟化允许同时执行多个任务,比如渲染仪表盘和处理ADAS视觉数据,整体功耗控制在30W以内。

软件生态系统方面,R-Car Open Access(RoX)平台整合了硬件、操作系统和开发工具,支持Android IVI开发,启动时间缩短至5秒内,并且兼容64位SoC与32位MCU,软件复用率超过80%,开发周期从传统的12-18个月缩短至6-9个月。

IMG BXS的Android优化工具链降低了开发者的进入门槛,提升了渲染效率,减少了功耗。这种软硬件协同设计不仅大幅提升了能效(功耗减少30%)、性能(计算力提升2倍),还在灵活性(跨域支持率超过90%)方面表现出色,为智能驾驶车辆(SDV)和集中式架构奠定了坚实的技术基础。

R-Car Gen 5的设计充分考虑了汽车行业向智能化和电动化转型的需求。

根据国际能源署(IEA)的预测,到2030年,随着高级驾驶辅助系统(ADAS)和智能驾驶车辆(SDV)的普及,汽车系统级芯片(SoC)市场的规模预计将达到约500亿美元,年复合增长率超过15%。

基于集中式计算架构的产品占比预计将从目前的20%增长至60%。面对日益增加的性能需求,车载信息娱乐系统(IVI)需要支持多屏4K显示(帧率超过60 FPS),以及L3+自动驾驶所需的算力超过300 TOPS。

R-Car Gen 5提供4 TFLOPS的浮点运算能力和400 TOPS的深度学习性能,同时保持低于50W的低功耗——直接回应了这些挑战,支持跨域融合,将ADAS、IVI和网关功能集成于一体,为车企提供了从入门级到高端车型的全面解决方案。

通过与Imagination Technologies的合作,瑞萨电子成功锁定了全球十大汽车制造商中的多家客户,预计到2025年,R-Car Gen 5的出货量将超过500万颗,贡献收入超2亿美元。

相较于竞争对手,如NVIDIA、Qualcomm和Intel,R-Car Gen 5凭借其中高端市场定位(成本约为150美元),在性能、能效及灵活性之间找到了平衡点。尤其是其针对L2+至L3级别自动驾驶市场的优化设计,使其成为这一领域的有力竞争者。

IMG BXS的安全认证和虚拟化技术进一步增强了产品的安全性,故障率降低至不到0.01%。

3纳米工艺带来的单片制造成本较高且初期产量有限,但R-Car Gen 5通过其开放的RoX平台,若能实现与Android和AUTOSAR标准的深度融合,有望吸引更多一级供应商(Tier 1)的关注,如博世和大陆集团等。

Part 2

GPU芯片迭代

事实上Imagination Technologie已经推出新一代汽车GPU——DXS,专为车载AI应用设计,提升计算任务的性能和效率。

这款GPU在1GHz频率下能够实现高达192 GPixel/s、6 TFLOPS和24 TOPS的峰值性能,相较于前一代产品提升了50%。在特定工作负载中,如计算机视觉,DXS能提供十倍于以往的性能提升。

DXS GPU针对L1/L2+及L3级别的高级驾驶辅助系统(ADAS)进行了优化,其分布式安全机制以最小的开销实现了ASIL-B功能安全标准,避免了传统双核锁步方法带来的低效问题。

GPU支持多种操作系统,并集成了新的计算库(imgBLAS、imgNN、imgFFT)和AI工具包(oneAPI、TVM),使得开发人员可以更高效地利用硬件资源,加速ADAS等应用的工作负载。

Imagination通过与CoreAVI合作,确保DXS GPU能够支持包括BlackBerry QNX、Green Hills Software Integrity RTOS、Linux和Android在内的多种操作系统,并提供基于硬件的虚拟化功能,最多可同时运行八个操作系统。

这不仅增强了系统的灵活性,也为未来的扩展提供了坚实的基础。

整个芯片升级的过程,里面的各个单元性能也在不断爬坡,SoC芯片的设计更像是持续迭代和组合。

小结

Imagination IMG BXS GPU赋能的R-Car Gen 5 SoC,以4 TFLOPS、400 TOPS和3nm工艺,树立了汽车SoC在性能、能效与安全性的新标杆,硬件虚拟化与小芯片扩展支持SDV与集中式计算转型,满足从IVI到ADAS的多域需求。面对NVIDIA与Qualcomm竞争,R-Car Gen 5能不能上牌桌,可以再看看。

       原文标题 : Imagination GPU赋能瑞萨R-Car Gen 5 SoC:GPU的重要性

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