英特爾向GPU嵌入式處理器發(fā)起了第三次沖刺

（文章來(lái)源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察）

去年，英特爾宣布了Xe Graphics，同時(shí)英特爾表示將重新進(jìn)入獨(dú)立GPU市場(chǎng)，這是自1998年i740以來(lái)嗎，我們首次看到專(zhuān)用的英特爾GPU。現(xiàn)在，最好的顯卡之間的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈 ，但英特爾當(dāng)前的集成顯卡解決方案其實(shí)在GPU市場(chǎng)排不上號(hào)（它們甚至是Nvidia GT 1030等低端卡的性能的約1/3）。低性能集成GPU的供應(yīng)商英特爾（“世界上最受歡迎的GPU”）是否可以成為這個(gè)市場(chǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者？

我們必須看到，今年在PCGraphics卡市場(chǎng)，將進(jìn)行大規(guī)模的改革。AMD正在開(kāi)發(fā)Big Navi / RDNA 2，Nvidia的RTX 3080 / Ampere GPU即將面世，與英特爾的Xe Graphics同期，有傳聞將有第四家公司可能進(jìn)入PC GPU市場(chǎng)，那就是華為。據(jù)報(bào)道，華為正在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心GPU市場(chǎng)，因此，可以想象在某個(gè)時(shí)候制造消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品并不是一個(gè)巨大的飛躍。

盡管英特爾可能是專(zhuān)用顯卡市場(chǎng)的新來(lái)者，但制造GPU對(duì)他們來(lái)說(shuō)絕不是新事物。例如當(dāng)前的Intel Ice Lake CPU使用了Gen11 Graphics架構(gòu)，顧名思義，它是第11代Intel GPU。順便說(shuō)一句，第一代英特爾GPU出現(xiàn)在其最后一個(gè)獨(dú)立顯卡i740中（大約在1998-2000年間，以及用于370奔騰III和賽揚(yáng)CPU的英特爾810/815芯片組）。

Xe Graphics在Intel GPU架構(gòu)上已進(jìn)入第12代，換句話說(shuō)，在過(guò)去十年中，Gen5至Gen11已集成到Intel CPU中。請(qǐng)注意，Gen10??Graphics從來(lái)沒(méi)有看到過(guò)“光明”，因?yàn)樗?a target="_blank">Cannon Lake CPU系列中止的一部分。

盡管每代GPU都基于以前的架構(gòu)是很普遍的現(xiàn)象，但在升級(jí)過(guò)程中，也增加了各種改進(jìn)和增強(qiáng)功能，但據(jù)報(bào)道，英特爾現(xiàn)在正在使用Xe Graphics進(jìn)行重大更改。其中一些更改著重于實(shí)現(xiàn)GPU內(nèi)核的擴(kuò)展，另一些更改著眼于專(zhuān)用VRAM的需求，還有一些更改著重于提高每核性能和IPC。

當(dāng)前的跡象表明，Xe Graphics的基本“切片”大小將啟用多達(dá)64個(gè)EU，而不同的配置具有不同數(shù)量的切片和子切片，可以根據(jù)需要部分禁用這些切片和子切片。Xe Graphics的基本構(gòu)建塊最終與Gen11 Graphics基本相同，至少在第一次迭代中是如此。重大變化將涉及為專(zhuān)用VRAM添加所有邏輯，并擴(kuò)展到更大的內(nèi)核數(shù)量和多芯片支持，以及尚未揭示的任何其他體系結(jié)構(gòu)變化。Xe Graphics將完全支持DX12和Vulkan，但除此之外一無(wú)所知。

英特爾已經(jīng)討論了Xe Graphics的三大分類(lèi)：用于低功耗/低性能設(shè)備的Xe LP，用于高性能解決方案的Xe HP和用于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序的Xe HPC。據(jù)我們所知，Xe LP主要用于集成Graphics解決方案，可能只有一個(gè)切片，在某些情況下可能是兩個(gè)。我們知道Xe LP將在即將面世的Tiger Lake CPU中使用，并且已在Xe Graphics DG1開(kāi)發(fā)人員卡中使用過(guò)。換句話說(shuō)，它將是英特爾處理器Graphics的下一個(gè)版本。

另一方面，Xe HPC和Intel Exascale是英特爾對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)的雄心壯志的圖像和詳細(xì)信息，正如您可能想像的那樣，這意味著功能強(qiáng)大且昂貴的芯片。我們認(rèn)為Xe HPC GPU很長(zhǎng)一段時(shí)間都不會(huì)在消費(fèi)卡中出現(xiàn)。從我們的角度來(lái)看，最有趣的芯片將落在Xe HP的，這些芯片應(yīng)會(huì)出現(xiàn)在各種消費(fèi)類(lèi)Graphics卡中。

除了大部分未公開(kāi)的體系結(jié)構(gòu)更改之外，Xe Graphics上還有一些其他有趣的花絮值得討論。例如，我們可以很好地了解有關(guān)尺寸和晶體管數(shù)量的期望。首先，看一下英特爾的Ice Lake先，看看64 EUGPU在英特爾的10納米節(jié)點(diǎn)上有多大。分析die shot，看起來(lái)有64個(gè)帶有Gen11的EU占據(jù)了大約40-45平方毫米的die空間。這實(shí)際上很小，這意味著英特爾可以擴(kuò)展到更大的 GPU。

即使我們采用該估計(jì)值的上限（4平方5毫米），然后假設(shè)Xe Graphics架構(gòu)將使尺寸增加近50％（對(duì)于它應(yīng)該帶來(lái)的所有增強(qiáng)和IPC更改），我們?nèi)匀恢挥忻?4 EU切片需要65平方毫米的空間。與顯示輸出，視頻編解碼器相關(guān)的邏輯很多，在大型GPU上不需要復(fù)制的邏輯更多，但我們的目標(biāo)是更高的。

單個(gè)芯片中有512個(gè)EU將意味著相當(dāng)于4096個(gè)GPU內(nèi)核，這將是非常令人印象深刻的。相比之下，AMD的RX 5700 XT具有2560個(gè)GPU內(nèi)核，而英偉達(dá)的RTX 2080 Ti具有4352個(gè)GPU內(nèi)核。我們不是說(shuō)AMD，英特爾和Nvidia的 GPU都等效，但這至少是衡量潛在性能的基準(zhǔn)。512 EU芯片的理論計(jì)算量實(shí)際上可能會(huì)超過(guò)當(dāng)前臺(tái)式機(jī)Graphics卡領(lǐng)域的王者。這聽(tīng)起來(lái)像是幻想嗎？讓我們查看2020年2月在Twitter上發(fā)布的Xe Graphics die shot Raja Koduri。

我們分析了這張照片，大概是第一代10nm + Xe HPC GPU。坦白說(shuō)，die似乎是巨大的！我們還看到了其他分析結(jié)果，但是我們自己的估計(jì)是該芯片上的GPU裸片正接近最大標(biāo)線片尺寸——大約800平方毫米。這也與英特爾公開(kāi)聲明的有關(guān)其第二代Ponte Vecchio架構(gòu)的說(shuō)法相吻合，該架構(gòu)將移至7nm節(jié)點(diǎn)。

Ponte Vecchio將包括英特爾的芯片堆疊技術(shù)Foveros，英特爾在2019年的投資者會(huì)議上提到，采用當(dāng)前以PC為中心的方法，產(chǎn)品尺寸“受到標(biāo)線的限制”。換句話說(shuō)，芯片的最大尺寸是基于制造機(jī)械的硬限制。這適用于所有微處理器，并且限制大約在850平方毫米左右。英特爾未來(lái)的計(jì)劃將轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)為中心的模型，該模型將允許通過(guò)裸片堆疊進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展，但不適用于10nm + Xe HPC GPU。

因此Xe HPC也許將使用上述的GPU die，這看起來(lái)接近最大標(biāo)線片尺寸。同樣，這將不會(huì)在消費(fèi)產(chǎn)品中使用，但是鑒于我們對(duì)英特爾Gen11 Graphics的了解，這樣的GPU可能等效于具有1024個(gè)EU和8192個(gè)GPU核心。英特爾還談到了未來(lái)的GPU將遷移到“數(shù)千個(gè)EU”，這意味著多個(gè)Ponte Vecchio芯片將加入HMB2e內(nèi)存，添加INT8和FP64支持，數(shù)據(jù)中心應(yīng)該開(kāi)始運(yùn)行。

現(xiàn)在將其縮小到更易于管理的尺寸，您就會(huì)得到以消費(fèi)者為中心的Xe HP。一個(gè)在2019年6月意外從英特爾Graphics驅(qū)動(dòng)程序發(fā)布中看到的。除了Xe LP型號(hào)（最有可能限于64個(gè)EU）之外，英特爾還計(jì)劃生產(chǎn)128 EU，256 EU和512 EU Xe HP Graphics卡。這也與英特爾關(guān)于Xe LP從5W擴(kuò)展到20W設(shè)計(jì)的陳述相吻。
? ? ? （責(zé)任編輯：fqj）