图睿

Tegra（中国大陆官方中文名称：“图睿”）是由英伟达开发的主要用于手持式装置的系统单芯片（SoC）系列产品，将ARM CPU、基于GeForce的GPU、北桥、南桥和内存控制器等集成在一个单一的封装内。其主要竞争对手是高通和德州仪器的对应产品。

早期的Tegra设计为多媒体处理器，用于行动联网装置或者智能手机，随着产品线不断发展，Tegra开始注重于机器学习和人工智能。目前，Tegra产品线主要为向自动驾驶汽车和人工智能提供解决方案，其中面向自动驾驶汽车为Nvidia Drive，面向人工智能以及其他各种智能用途的则为Nvidia Jetson。

Tegra SoC也被电子游戏机采用，典型案例为任天堂Switch和任天堂Switch 2系列，除此之外也有较冷门的战斧F1，其采用Tegra K1 SoC。

## 历史

首款Tegra SoC于 2008 年 2 月 12 日发表，替代之前的GoForce系列。Tegra采用ARM CPU，并非x86，所以不能运行Windows操作系统，但ARM架构的耗电率则较低，因此主攻移动设备市场，可运行Windows Mobile操作系统或Android操作系统。

第一代Tegra产品发布时，由于NVIDIA的经验不足，只能够专注于一种操作系统。所以，NVIDIA选择与微软合作。例如Zune HD就利用了Tegra芯片。之后，NVIDIA不再专注于一种平台。所以，第二代的Tegra已经可以支持Android。一般认为Google可以借助NVIDIA Tegra芯片的性能，来提高Android产品的质素，使之可与苹果公司的产品相竞争。浏览器方面，NVIDIA与Opera合作，加快网页的载入速度，更提供动画效果。Tegra也可搭配NVIDIA专为智能手机及平板电脑开发的NVIDIA Icera系列芯片组。

## 产品

### Tegra APX系列

2008年2月11日，NVIDIA发布了用于智能手机与PDA平台的APX 2500应用处理器。该处理器集成了一个ARM处理器和一个显示核心。这款处理器是由nVIDIA和微软联合研制，应用于使用Windows Mobile的电话中，提高Windows Mobile平台的多媒体处理能力。随后在2008年6月1日，NVIDIA正式发布了Tegra 600系列产品，APX 2500亦更名为Tegra APX 2500。集成的显示核心是基于GeForce 6，但加入对CUDA和双精度浮点运算的支持。

芯片的制程是65奈米，核心频率750 MHz，并集成256KB的L2缓存。芯片亦内建GeForce核心，支援OpenGL ES 2.0和Direct3D Mobile标准。APX 2500属于ARM11 MPCore架构，其低耗电设计，使手提电话可以长时间播放音乐或高清影片。此外，它支援720p的MPEG-4与H.264/MPEG-4 AVC的解码。输出方面，它支援HDMI 1.2和双显示输出。

在西班牙巴塞罗那举行的3GSM移动世界大会中，NVIDIA的APX 2500原型机可以执行《雷神之锤III竞技场》，并示范性地播放了《满城尽带黄金甲》高清版。

Tegra APX 2600与Tegra APX 2500的差异是前者强化了NAND闪存支援。

### Tegra 600系列

2008年6月1日，NVIDIA正式发布了Tegra品牌，设有Tegra 600和Tegra 650两款型号，整合ARM11 MP Core、影音处理器，Tegra 600支援720p H.264和VC-1影片解码，Tegra 650更支援1080p影片解码。

### Tegra 2系列

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2010年1月7日发表，它是Tegra的第二代芯片，首款产品Tegra 250，采用台积电的40nm制程制造，集成8个不同功用的处理器。其中两个是ARM Cortex A9核心，运作频率是1GHz。另外有一个ARM7处理器，一个音频处理器(Audio Processor)，一个影像处理器(Image Processor)，一个高清影片解码处理器(HD Video Decode Processor)，一个高清影片编码处理器(HD Vide Encode Processor)，一个图形处理器(2D/3D Graphics Processor)。由于NVIDIA在2007年收购了PortalPlayer公司，从而取得音频处理器技术。

当中的影片编码器可以支援1080p分辨率的H.264格式影片，上一代的Tegra只支援到720p。影片解码器方面，同样支援1080p分辨率的H.264格式影片。当Tegra 2芯片进行影像解码的时候，最高可以播放顺畅的1080p影片，且电源功耗小于400mW。图像处理器方面，芯片支援200万像素摄像头。而图像处理器支援OpenGL ES 2.0，与上一代相同。但是频率和带宽的提升，可以使性能有2-3倍的增长。

Tegra 2芯片可用于制造智能手机、平板电脑、电子书。奥迪汽车（Audi）已宣布将在2012年推出的车款使用Tegra的车载娱乐及导航系统，福斯汽车集团（Volkswagen AG）旗下的数个汽车品牌也将会选用相同的系统。

新的Cortex A9核心采用乱序执行，而Intel Atom则是采用依序执行。

由于Tegra 2芯片并不支持Neon指令集，使得其多媒体性能存在一些问题，如不能流畅播放High Profile的1080P H264视频。

### Tegra 3系列

2011年11月9日发表，CPU核心采用4+1结构，即四颗核心加第五颗省电核心，支援OpenGL游戏的3D Vision显示，通过NVIDIA DirectTouch技术分担部分触控处理作业，藉以改善触控反应，并减少耗电量。HDMI支援1.4a版本。

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### Tegra 4系列

Tegra 4 内部搭载 72 个 NVIDIA GeForce GPU 核心 - 等同于 Tegra 3 GPU 运算动力的 6 倍 - 因此提供更逼真的游戏经验与更高分辨率的显示画面。Tegra 4 内部采用 ARM 最先进 CPU 核心 Cortex-A15，打造出第一款四核心架构的处理器，加快 2.6 倍的网页浏览速度以及为各种应用程序提供突破性的效能。

Tegra 4 还能透过一款选配芯片组支援全球通用的 4G LTE 语音与数据传输技术，亦即第 5 代 NVIDIA Icera i500 处理器。i500 不仅效率更高，而且尺寸仅有传统调制解调器芯片的 40%，处理能力更是前一代元件的 4 倍。

### Tegra K1系列

Tegra K1 提供版本第一种版本采用 32 位元基于 ARM Cortex A15 的四核心加第五颗基于 ARM Cortex A9 的省电核心，而第二种版本则采用 NVIDIA 自行设计的64 位元双核心 Super Core CPU。这款 CPU 以 ARMv8 架构为基础，可提供非常高的单执行绪和多执行绪效能，并将GPU架构从 Tegra 2、Tegra 3及Tegra 4的GeForce（G70）架构提升至 Mobile Kepler 架构，Tegra 5 与现阶段主推的 GeForce Titan GPU 架构相同，因此也完整支援 OpenGL 4.4、Open GL ES 3.0、DirectX 11、Tesellation 与 CUDA 5.0。根据 Nvidia 的测试，Mobile Kepler 的图形处理能力将是 iPad 4 的四倍，也比 PS3 强。第一台用在移动装置上的是2014/5/15由小米公司推出的小米平板，安兔兔跑分可达140000分(v7.2.0)。使用64位元双CPU核心和192核GPU Tegra K1的Nexus 9跑分更超过55000(v5.2.0)分。

### Tegra X1系列

NVIDIA的Tegra X1（代号Erista）有四个ARM的Cortex-A57内核和四个ARM的Cortex-A53内核的big.LITTLE配置，以及一个Maxwell为基础的图形处理核心，GPGPU的支持。但Tegra X1的两个CPU集群只能同时启用一个，因此采用Tegra X1的设备都更倾向于使用性能更强大的Cortex-A57内核。

一个代号为Mariko的新版Tegra X1于2019年发布，官方命名为Tegra X1+，也被称为T214或T210B01，修复了Erista型号存在的Fusée Gelée漏洞，同时将制造工艺提升为台积电16nm。但此型号后来又被发现存在电压故障注入漏洞，可让攻击者绕过启动验证运行任意代码。

X1除了在英伟达自家的Nvidia Shield电视盒上使用以外，也被谷歌应用在其自家的平板电脑Pixel C上。而日本游戏公司任天堂的游戏主机任天堂Switch和任天堂Switch Lite上也使用了定制化的X1。

- CPU：ARMv8 的ARM Cortex-A57四核（64位）+ ARM的Cortex-A53四核（64位，可能未被使用）
- GPU：麦克斯韦架构（Maxwell，与GeForce 900系列使用同一个架构）256核GPU
- MPEG-4 HEVC和VP9编码/解码支持
- 台积电20奈米制程（T210），台积电16纳米制程（T214）
- 功耗小于10瓦

型号｜CPU｜GPU｜内存｜采用

处理器｜核心｜频率 (GHz)｜微架构｜核心配置n1｜频率 (MHz)｜GFLOPS｜类型｜容量｜总线宽度 (bits)｜带宽 (GB/s)｜Availability

T210｜ARM Cortex-A57 + ARM Cortex-A53｜4 + 4｜A57: 1.9 GHz A53: 1.3 GHz｜GM20B（Maxwell微架构）｜256:16:16｜1000｜512 (FP32) / 1024 (FP16)｜LPDDR4｜3 GB｜64-bit｜25.6｜Q2 2015

NX-SoC (T210)｜A57: 1.020 GHz A53: 1.020 GHz｜底座模式: 768 - 921｜底座模式: 393 - 471 (FP32) / 786 - 942 (FP16)｜4 GB｜Q1 2017

携带模式: 307.2 - 384｜携带模式: 157 - 196 (FP32) / 314 - 392 (FP16)

NX-SOC (T214)｜A57: 1.9 GHz A53: 1.3 GHz｜1267｜649 (FP32) / 1298 (FP16)｜LPDDR4x｜8GB｜Q2 2019

- 注：任天堂Switch运行过程中，只有Cortex-A57的4大核工作。

### Tegra X2 系列

Nvidia 的 Tegra X2（代号Parker）采用了 Nvidia 定制的 ARMv8 兼容核心 Denver 2 和代号为 Pascal 的图像处理核心，有 GPGPU 支持。X2 使用台积电16纳米 FinFET+ 制程制造。

- CPU: Nvidia Denver2 ARMv8（64-bit）双核 + ARMv8 ARM Cortex-A57 四核（64-bit）
- RAM: 最高 16GB LPDDR4
- GPU: Pascal 构架, 256 CUDA 核心
- TSMC: 16 纳米 FinFET 制程
- TDP: 7.5-15W

型号｜CPU｜GPU｜内存

处理器｜核心｜频率｜微架构｜核心配置n11｜频率｜GFLOPS(FP32)｜GFLOPS(FP16)｜类型｜容量｜总线宽度｜带宽｜发布日期

T186｜Denver2 +Cortex-A57｜2 + 4｜Denver2: 1.4–2.0 GHzA57: 1.2–2.0 GHz｜GP10B (Pascal)｜256:?:?｜854–1465 MHz｜437–750｜874–1500｜LPDDR4｜8 GB｜128 bit｜58.4 GB/s｜未发布

### Xavier 系列

Xavier以漫画人物X教授的名字命名，在2016年9月28日宣布，2019年3月发布。它包含70亿个晶体管和8个自定义ARMv8内核，一个带有512个CUDA内核的Volta GPU，一个名为DLA（深度学习加速器）的开源TPU（张量处理单元）它能够编码和解码8K超高清（7680×4320）。用户可根据需要配置10W，15W和30W TDP的三种工作模式，芯片尺寸为100x87 mm 2。Nvidia证实，制造工艺为台积电的12nm FinFET，和RTX20系列一样。

- CPU：Nvidia定制Carmel ARMv8（64位），8核心10线程
- GPU：基于Volta的512个CUDA核心，具有1.3 TFLOPS
- TSMC 12 nm FinFET工艺
- 20 TOPS DL和160 SPECint @ 20 W; 30 TOPS DL @ 30 W （TOPS DL =深度学习Tera-Ops）
- 20 TOPS DL通过基于GPU的张量核心
- 10 TOPS DL（INT8）通过DLA单元实现5 TFLOPS（FP16）
- 1.6 PVA单元中的TOPS（可编程视觉加速器，用于StereoDisparity / OpticalFlow / ImageProcessing）
- ISP单元中的1.5 GPix / s（图像信号处理器，具有原生全范围HDR和磁贴处理支持）
- 用于1.2 GPix/s编码和1.8 GPix/s解码的视频处理器包括8k视频支援

型号｜CPU｜GPU｜内存

处理器｜核心｜频率｜微架构｜核心配置｜频率｜GFLOPS｜类型｜容量｜总线宽度｜带宽｜发布日期

T194｜Carmel｜8｜GV10B?(Volta)｜512:?:?｜1270 MHz｜1300｜LPDDR4｜256-bit｜137 GB/s｜Q3(?) 2018

### Orin系列

Nvidia于2018年3月27日宣布了代号为Orin的SoC。包含170亿个晶体管和12个ARM核心，可在65W的功耗下实现200 INT8 TOPs。英伟达于GTC China 2019发布了Orin系列的车机主板DRIVE AGX Orin。2021年初，英伟达宣布蔚来公司将在其汽车中使用基于Orin的芯片。

Orin的规格参数如下：

- CPU: 12×Arm Cortex-A78AE, ARMv8.2-A (64-bit)
- GPU: Ampere架构，2048个CUDA核心与64个Tensor core，INT8张量运算性能最高131稀疏TOPs（Sparse TOPs），CUDA核心最高5.32 FP32 TFLOPs。
- 5.3 CUDA TFLOPs (FP32)
- 0.6 CUDA TFLOPs (FP16)
- 三星8N工艺

### Thor系列

Nvidia于2022年9月20日宣布了代号为Thor的SoC。

## 参考条目

- Tegra规格列表
- Project Denver
- NVIDIA ION

## 外部链接

- Official website
- Nvidia's Tegra APX website
- Nvidia's Tegra FAQ
- Tegra X1 Whitepaper
- Tegra K1 Whitepaper
- Tegra 4 CPU Whitepaper
- Tegra 4 GPU Whitepaper
- Tegra 3 Whitepaper
- Tegra 2 Whitepaper