20年后重返独显战场，深度分析英特尔XeGPU战略

　　12 月15 日消息，近日，EETimes对英特尔的显卡战略和发展前景进行了梳理分析。
　　在他们看来，英特尔新发的Xe架构是为开发更多全场景适配显卡做铺垫。同时，英特尔近日发行的独立显卡＂DG1＂弥补了英特尔的技术短板，并将在市场上获得一定反响。
　　英特尔在发布两款Xe GPU 后，成功跻身独立显卡制造商行列。然而，＂参与＂和＂引领＂之间有很大的区别。从休闲玩家的笔记本电脑到高端游戏台式机，从入门级安卓 游戏硬件到超级计算机，英特尔的显卡战略几乎无所不包。很显然，英特尔想成为显卡领域的领导者，但是英特尔真的可以吗？
　　过去，计算机显卡主要有两种用途：游戏和专业可视化（ProViz ）。游戏硬件包括街机、游戏机和个人电脑。ProViz 硬件主要用于计算机辅助设计（CAD ）、数字内容创建（DCC ）、医学成像和各种视觉模拟需求。在2005 年后，GPU 逐渐应用于各类高性能计算（HPC ）应用。
　　如今，计算机显卡的应用场景不再局限于游戏、ProViz 或HPC ，但随着新应用场景的出现，适配问题愈发凸显。比如，高并行的GPU 能为人工智能、深度学习（DL ）/ 机器学习（ML ）应用程序提供支持，但往往需要在传统的游戏和ProViz 数据格式之外，获取额外的数据格式支持。云端游戏显卡和服务器端图形渲染应用专为游戏打造，但是这类显卡并非数据中心的最佳选择。
　　若想成为显卡领跑者，英特尔必须开发全系列的显卡，涵盖传统用途、HPC 和新兴应用场景。而这项任务的艰巨性无需多言。
　　近几个月，英特尔终于推出了近20 年来第一款独立显卡，同时透露了更多的显卡战略细节。我们现在就来领略一下英特尔的雄图大略，同时听取专家的分析意见。一、英特尔Xe 架构：高度平行、用途多样
　　三年前，英特尔再次投身独立显卡研发，邀请业界大牛Raja Koduri 加入英特尔，成立核心和视觉计算小组（Core and Visual Computing Group ）来专攻独立显卡。
　　当时，英特尔明确表示，将以客户端、数据中心和高性能计算细分领域为服务对象，更好地处理人工智能、图形处理（游戏、模拟、ProViz 、AR/VR 等）、机器学习等高性能需求任务。
　　为此，英特尔曾尝试推出代号为＂Larrabee＂ 的多核处理器。按照设想，这款显卡能够在满足图像处理需求的同时，承担高性能计算负载。然而，由于英特尔执意想采用x86 架构，这次尝试最终失败了。
　　Koduri 掌舵后，英特尔开始研发高度平行架构＂Xe＂ ，Xe 架构能够适应不同的工作负载需要，算力在TFLOPS （每秒万亿次的浮点运算）到ExaFLOPS （每秒百亿亿次的浮点运算）区间不等，具有较强的场景适应性。
　　截至目前，英特尔已推出Xe-LP 低功耗系列，用于集成核显、入门级独显。在未来几年，英特尔还计划发布三套Xe GPU 架构，以满足不同工作负载需要。
　　此外，为了确保Xe GPU （以及AI 加速器、GPU 、FPGA 等）简单可用，英特尔面向软件开发团队推出了oneAPI 工具包（统一编程模型）以及零级接口规范（仅针对AI 、GPU 、FPGA 产品）。二、Xe-LP ：96个EU，内存带宽提高2倍！
　　近20 年来，英特尔尽管缺席独显市场，却一直活跃在集成显卡领域，针对低价、低能耗的电脑推出了Gen 架构。
　　Gen 架构能够很好地适用于轻量级任务，但并不适用于数据中心等高性能要求任务。为此，英特尔推出了全新的Xe 架构。
　　针对入门级产品，英特尔推出了Xe-LP ，主要用于集成核显、入门级独显。
　　和去年推出的Gen 11 架构一样，英特尔Xe-LP 架构也能全面支持DirectX 12_1 API 。此外，新 架构带来了明显的性能优势，借助英特尔10nm Superfin 制程工艺实现了更高的频率潜力（最高可达1.7GHz ，上一代仅为1.1GHz ）。
　　英特尔 Xe-LP iGPU率先应用于第 11代酷睿 处理器 ＂Tiger Lake＂。 Xe-LP iGPU的顶配版本具有 96个执行单元（ EU），运行速度可达 1536 FP16 FLOPS/clock，每周期Texel纹理、Pixel像素渲染能力也从32、16提升到48、24。
　　内存子系统经改进，具有新的 L1 Data Cache（数据高速缓存）、 16 MB L3 Cache，同时支持端到端压缩及新的 Ringbus互连技术，与上一代产品相比，可将带宽提高 2倍。
　　和上一代架构相比， Xe-LP架构一大更新便是执行单元（ EU）。全新 EU集成了 8-wide FP/INT ALU8和 2-wide extended math ALU。 8-wide FP/INT ALU8运算速度可达 1 FP32/INT32 ops/clock、 2 FP16/INT16 ops/clock和 4 INT8 ops/clock，以更好地处理 AI工作负载产生的各类数据。同时，两个 EU共享线程控制（ Thread Control），从而节省空间。
　　如若所有 FP/INT ALU均以 1.35GHZ的频率工作， Tiger Lake的高端 Xe-LP iGPU可提供约 2.1 TFLOPS的 FP32图形处理性能，近乎是英特尔上一代 Iris Plus G7显卡（ 1.12 TFLOPS）的两倍。此外，英特尔还提供了入门版本的 Xe-LP iGPU，入门版本的 EU等单元数量较少，性能也相对弱一些。
　　Xe-LP GPU还配备了英特尔最新的显示引擎（ Display Engine）和媒体引擎（ Media Engine）。新款媒体引擎 具有 12-bit end-to-end video pipeline，可播放 BT.2020等格式的视频，同时能为最新编解码器（例如 AV1）提供硬件加速解码功能。
　　由于集成显卡主要用于办公和媒体浏览，媒体引擎 对集显的重要性不言而喻，同时对各类流媒体应用也有不可或缺的作用。
　　显示引擎支持四个 video pipeline以及 eDP、 DisplayPort 1.2、 HDMI 2.0、 Thunderbolt 4/USB4 Type-C输出，足以满足当今的集成显卡和入门级 独显的需求。
　　三、英特尔集显市占率达70%，Xe-LP市场潜力巨大
　　英特尔将Xe-LP 集成显卡和独立显卡的用户群体定位为游戏玩家和创作者。
　　游戏方面，英特尔在提升硬件性能的同时，还努力优化驱动程序等软件表现。
　　例如，Xe-LP 驱动程序支持硬件/ 软件调度代码签名（hardware/software scheduling codesign），为基于DirectX 11 的游戏增加了灵活性。此外，这一系列还支持VRS可变帧率渲染，根据渲染场景的不同来选择降低或者提升渲染内容，以免在次要场景上浪费过多算力。
　　同时，英特尔还增加了游戏锐化（GS ）技术，该技术可在分辨率不变的情况下提高游戏图像的清晰度，从而节省带宽，不过有可能增加GPU 的其他部分的负荷，用户可以选择自行启用/ 禁用GS 技术。
　　Jon Peddie Research 的研究指出，全球近70 ％的PC 搭载了英特尔的集成显卡。因此，英特尔一旦过渡到其新的Xe-LP 架构，＂ 吃＂ 内置显卡的游戏必须相应作出调整。此外，英特尔还可以定制驱动程序，保持产品竞争力。
　　＂ Xe-LP 是英特尔显卡战略的第一步，＂ 英特尔发言人布鲁斯· 费恩伯格（Bruce Fienberg ）说，＂ 它是英特尔系列产品的节能基础，同时让英特尔20 年来首款独显成为现实。Xe-LP 面向的集显市场相当庞大，每年都有成千上万的新用户。Xe-LP 将会支持全球大多数人的视觉体验。＂
　　值得注意的是，在所有英特尔Xe 微架构中，Xe-LP 节能效果最佳、面积最优。英特尔表示，Xe-LP 架构未来定将应用于PC 和各类可拆卸式平板电脑。四、英特尔 Xe DG1：英特尔二十年来首款独显
　　二十年来磨一剑。
　　英特尔二十年里推出的首款商用独显名为Iris Xe Max （以前被称为代号DG1 ）。该GPU 基于Xe-LP 微架构，其配置和Tiger Lake 集成GPU 顶配版相同。
　　这款显卡包含 96个 EU，每周期Texel纹理、Pixel像素渲染能力也提升到48、24，支持多达 4 GB LPDDR4X的 128位内存控制器以及 PCIe 4.0 x4接口，可连接到笔记本电脑的 CPU，没有太多的备用 PCIe通道。
　　英特尔Xe DG1 采用10nm SuperFin工艺生产，和 Tiger Lake CPU所使用的节点相同。
　　由于英特尔Xe DG1 专为笔记本电脑设计，其时钟频率为1650 MHz ，可提供高达2.46 FP32 TFLOPS 的性能。这款独显虽然具有英特尔顶配集成GPU 的同等配置（尽管频率提高了22 ％），但更好的散热设计（TDP ）封装结合128 位内存，为其带来了更强劲的性能。
　　英特尔称，英特尔Xe DG1 不受Tiger Lake 的TDP 约束，总内存带宽为68 GB/s ，可为全高清游戏以及附加的AI 工作负载提供出色性能。显然，英特尔的野心不止于入门级游戏，还希望利用DG1 解决消费级应用（通常计算需求高，如Topaz Labs 的Gigapixel AI ）的需求。
　　从游戏性能的角度来看，英特尔Xe DG1 GPU 的主要竞争对手是AMD 的Radeon RX 560 （2016 年GPU ），英伟达的GeForce GTX 1050 Ti （2017 年GPU ）或低端MX350 同类产品，但尚未能够与英伟达基于Turing架构 的GeForce MX450 匹敌。
　　在1080p 分辨率下，2.46 FP32 TFLOPS 的算力的确能够能满足很多游戏的需求，但还不足以满足高分辨率大型游戏的需要。也正因于此，游戏玩家才对价格高昂的高性能独显趋之若鹜。
　　此外，2.46 FP32 TFLOPS 也难以达到实时业务可视化（real-time business visualizations）对画面的要求。显然，DG1 并非为此打造，但这也意味着，这类软件的开发人员目前不会选择英特尔的GPU 。
　　Limestone Simulations 首席执行官Yaroslav Lyssenko提到 ：＂ 对于开发人员而言，游戏和业务可视化代表了两套完全不同的需求，游戏开发会主动适应硬件情况，但VR 模拟却主动对硬件提出要求，以满足商业应用对画面的超高要求。＂
　　尽管英特尔Xe DG1 难以满足更高的工作负载需求，但它还可以用来加速由英特尔Deep Link 、Addictive AI 技术支撑的内容创作应用。
　　简而言之，Deep Link 是一种软件和固件堆栈，可用于平衡英特尔Tiger Lake 集成显卡和英特尔Xe DG1 独显之间的工作负载和热设计功耗（TDP ）。Addictive AI 则能同时调用iGPU 和dGPU 的计算资源，以服务于某一应用程序。
　　如今， HandBrake、 Topaz Gigapixel AI、 XSplit等应用程序都支持 Deep Link和Addictive AI  技术。英特尔表示，未来将最终采用 Blender以及讯连科技、 Magix等公司研发的各类加速应用。 五、英特尔Xe DG1：销量未卜，谨慎观望
　　尽管电脑制造商可能会采用低端iGPU 和英特尔Xe DG1 ，从而为玩家提供不同价位的英特尔产品，但英特尔独显能否冲击配有高端iGPU 的CPU 销量？这仍是一个未知数。
　　而且，英特尔Xe DG1并未实现性能的实质性跃升，英特尔的营销重点仍放在CPU 上（很大程度上是因为它将DG1 定位为协处理器）。尽管如此，Jon Peddie Research 的负责人乔恩· 佩迪（Jon Peddie ）相信英特尔Xe DG1 终将在市场上找到自己的位置。
　　＂DG1 终将找到市场，OEM 厂家也会投入相关生产，＂ Peddie 说，＂OEM 厂商没法拒绝英特尔这样一个强大的品牌。像NVIDIA GeForce MX350 这样的老一代产品（NVIDIA 近期发行了基于Turing架构 的MX450 ）可以期待英特尔新品带来的推力。30% 的性能提升背后的功耗和价格成本是多少，我们还尚在观望之中。毕竟从照片来判断，DG1尺寸 并不小。＂ 结语：战略意义比商业价值更值得重视
　　在高性能显卡领域沉寂20年之后，英特尔终于又推出了＂DG1＂。尽管DG1的绝对性能谈不上惊艳，但却吹响了英特尔重回独显战场的号角。
　　DG1所代表的Xe架构解决了困扰英特尔多年的技术问题，为英特尔成为业界唯一一家能够提供CPU、GPU、FPGA、AI芯片的全能型公司打下基础。
　　结合英特尔的生态和产品体量，我们不难想见，英特尔独显入市后对显卡市场产生的巨大搅动，以及对同类产品形成的强劲角力。