英特尔向GPU嵌入式处理器发起了第三次冲刺

（文章来源：半导体行业观察）

去年，英特尔宣布了Xe Graphics，同时英特尔表示将重新进入独立GPU市场，这是自1998年i740以来吗，我们首次看到专用的英特尔GPU。现在，最好的显卡之间的竞争非常激烈 ，但英特尔当前的集成显卡解决方案其实在GPU市场排不上号（它们甚至是Nvidia GT 1030等低端卡的性能的约1/3）。低性能集成GPU的供应商英特尔（“世界上最受欢迎的GPU”）是否可以成为这个市场的有力竞争者？

我们必须看到，今年在PCGraphics卡市场，将进行大规模的改革。AMD正在开发Big Navi / RDNA 2，Nvidia的RTX 3080 / Ampere GPU即将面世，与英特尔的Xe Graphics同期，有传闻将有第四家公司可能进入PC GPU市场，那就是华为。据报道，华为正在进入数据中心GPU市场，因此，可以想象在某个时候制造消费类产品并不是一个巨大的飞跃。

尽管英特尔可能是专用显卡市场的新来者，但制造GPU对他们来说绝不是新事物。例如当前的Intel Ice Lake CPU使用了Gen11 Graphics架构，顾名思义，它是第11代Intel GPU。顺便说一句，第一代英特尔GPU出现在其最后一个独立显卡i740中（大约在1998-2000年间，以及用于370奔腾III和赛扬CPU的英特尔810/815芯片组）。

Xe Graphics在Intel GPU架构上已进入第12代，换句话说，在过去十年中，Gen5至Gen11已集成到Intel CPU中。请注意，Gen10  Graphics从来没有看到过“光明”，因为它是Cannon Lake CPU系列中止的一部分。

尽管每代GPU都基于以前的架构是很普遍的现象，但在升级过程中，也增加了各种改进和增强功能，但据报道，英特尔现在正在使用Xe Graphics进行重大更改。其中一些更改着重于实现GPU内核的扩展，另一些更改着眼于专用VRAM的需求，还有一些更改着重于提高每核性能和IPC。

当前的迹象表明，Xe Graphics的基本“切片”大小将启用多达64个EU，而不同的配置具有不同数量的切片和子切片，可以根据需要部分禁用这些切片和子切片。Xe Graphics的基本构建块最终与Gen11 Graphics基本相同，至少在第一次迭代中是如此。重大变化将涉及为专用VRAM添加所有逻辑，并扩展到更大的内核数量和多芯片支持，以及尚未揭示的任何其他体系结构变化。Xe Graphics将完全支持DX12和Vulkan，但除此之外一无所知。

英特尔已经讨论了Xe Graphics的三大分类：用于低功耗/低性能设备的Xe LP，用于高性能解决方案的Xe HP和用于数据中心应用程序的Xe HPC。据我们所知，Xe LP主要用于集成Graphics解决方案，可能只有一个切片，在某些情况下可能是两个。我们知道Xe LP将在即将面世的TIger Lake CPU中使用，并且已在Xe Graphics DG1开发人员卡中使用过。换句话说，它将是英特尔处理器Graphics的下一个版本。

另一方面，Xe HPC和Intel Exascale是英特尔对超级计算机的雄心壮志的图像和详细信息，正如您可能想像的那样，这意味着功能强大且昂贵的芯片。我们认为Xe HPC GPU很长一段时间都不会在消费卡中出现。从我们的角度来看，最有趣的芯片将落在Xe HP的，这些芯片应会出现在各种消费类Graphics卡中。

除了大部分未公开的体系结构更改之外，Xe Graphics上还有一些其他有趣的花絮值得讨论。例如，我们可以很好地了解有关尺寸和晶体管数量的期望。首先，看一下英特尔的Ice Lake先，看看64 EUGPU在英特尔的10纳米节点上有多大。分析die shot，看起来有64个带有Gen11的EU占据了大约40-45平方毫米的die空间。这实际上很小，这意味着英特尔可以扩展到更大的 GPU。

即使我们采用该估计值的上限（4平方5毫米），然后假设Xe Graphics架构将使尺寸增加近50％（对于它应该带来的所有增强和IPC更改），我们仍然只有每64 EU切片需要65平方毫米的空间。与显示输出，视频编解码器相关的逻辑很多，在大型GPU上不需要复制的逻辑更多，但我们的目标是更高的。

单个芯片中有512个EU将意味着相当于4096个GPU内核，这将是非常令人印象深刻的。相比之下，AMD的RX 5700 XT具有2560个GPU内核，而英伟达的RTX 2080 TI具有4352个GPU内核。我们不是说AMD，英特尔和Nvidia的 GPU都等效，但这至少是衡量潜在性能的基准。512 EU芯片的理论计算量实际上可能会超过当前台式机Graphics卡领域的王者。这听起来像是幻想吗？让我们查看2020年2月在Twitter上发布的Xe Graphics die shot Raja Koduri。

我们分析了这张照片，大概是第一代10nm + Xe HPC GPU。坦白说，die似乎是巨大的！我们还看到了其他分析结果，但是我们自己的估计是该芯片上的GPU裸片正接近最大标线片尺寸——大约800平方毫米。这也与英特尔公开声明的有关其第二代Ponte Vecchio架构的说法相吻合，该架构将移至7nm节点。

Ponte Vecchio将包括英特尔的芯片堆叠技术Foveros，英特尔在2019年的投资者会议上提到，采用当前以PC为中心的方法，产品尺寸“受到标线的限制”。换句话说，芯片的最大尺寸是基于制造机械的硬限制。这适用于所有微处理器，并且限制大约在850平方毫米左右。英特尔未来的计划将转向以数据为中心的模型，该模型将允许通过裸片堆叠进行进一步扩展，但不适用于10nm + Xe HPC GPU。

因此Xe HPC也许将使用上述的GPU die，这看起来接近最大标线片尺寸。同样，这将不会在消费产品中使用，但是鉴于我们对英特尔Gen11 Graphics的了解，这样的GPU可能等效于具有1024个EU和8192个GPU核心。英特尔还谈到了未来的GPU将迁移到“数千个EU”，这意味着多个Ponte Vecchio芯片将加入HMB2e内存，添加INT8和FP64支持，数据中心应该开始运行。

现在将其缩小到更易于管理的尺寸，您就会得到以消费者为中心的Xe HP。一个在2019年6月意外从英特尔Graphics驱动程序发布中看到的。除了Xe LP型号（最有可能限于64个EU）之外，英特尔还计划生产128 EU，256 EU和512 EU Xe HP Graphics卡。这也与英特尔关于Xe LP从5W扩展到20W设计的陈述相吻。
      （责任编辑：fqj）