Intel挖角AMD首席架構師,宣布將在2020年推出獨立GPU

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本篇來自合作媒體 雷鋒網 ,INSIDE 授權轉載。

本週二(6 月 12 日)上午, Intel 在官方 Twitter 帳號上透露其獨立 GPU 將在 2020 年推出。更詳細的訊息並未透露,不過 Intel 執行長 Brian Krzanich 在上週的一次分析師活動中就已經透露將在 2020 年推出首批獨立顯卡晶片,這標誌著晶片巨頭將開始為各種市場提供高效能圖形產品組合,包括遊戲、資料中心和人工智慧(AI)。

2020 年推獨立 GPU 並不意外

Intel 將推出獨立 GPU 的消息其實並不讓人感到意外,因為推文的配圖就是 Raja Koduri 的照片。 Raja Koduri 在去年 11 月 8 日被任命為 Intel 首席架構師,並在新成立的核心和視覺計算事業部(Core and Visual Computing Group)擔任高級副總裁。加入 Intel 之前, Raja Koduri 擔任 AMD Radeon 事業部的高級副總裁和首席架構師,負責包括 APU、獨立 GPU 、半訂製產品和 GPU 計算產品在內的諸多圖像相關產品。更早的時候, Raja Koduri 在蘋果負責 Mac 產品的圖像顯示系統。

因此,這位超過 25 年 GPU 從業經驗的專家的加入讓 Intel 推出獨立 GPU 的計劃提前曝光。根據 Intel 的表述,選擇 Raja Koduri 是看中了他在 PC、遊戲控制、專業工作站、計算設備等平台的視覺計算和加速計算經驗,他在圖像的硬體、軟體和系統結構方面都是專家。當然,隨著 Raja Koduri 的加入,其他的 GPU 人才也會隨之進入 Intel ,這將大大增強 Intel 在 GPU 方面的人才實力。

Raja Koduri 加入不久之後,就有傳聞稱 Intel 將在明年一月的 CES 2019 上推出新的 GPU ,不過這對於復雜晶片的設計,顯然有些激進和不合理。因為典型的 GPU 架構和晶片的開發週期是三年,因此 2020 年推出獨立 GPU 相對比較合理,但能否按計劃推出還涉及到技術、人才等方面的問題。

目標無非是遊戲和資料中心市場

對於 Intel 研發高階 GPU 的目標,其實無非就是遊戲及發展迅猛的 AI 市場。在目前的 GPU 市場, NVIDIA 佔據領先地位,作為 NVIDIA 業績的支柱,2018 第一季財報顯示其遊戲晶片業務收入增長 68% 至 17.2 億美元,來自資料中心業務的收入也增長了 71% 達到 7.01 億美元。除了遊戲市場和資料中心,數字加密貨幣、自動駕駛汽車都對高效能 GPU 的巨大需求也反應在了 NVIDIA 的最新財報中。

NVIDIA 近來亮眼的財報更讓 AMD 和 Intel 不想錯過增長強勁的高效能 GPU 市場。 AMD 在 Computex 2018 期間公開了全球第一個使用 7nm 工藝的 Vega GPU ,並表示已經開始樣品出貨,預計在今年下半年開始大規模出貨。對於在遊戲市場和 NVIDIA 激烈競爭的 AMD ,想要搶先推 7nm GPU 無疑也是想要搶奪資料中心的 GPU 市場。 AMD 在發布會上指出,到 2025 年資料將會增長 50 倍:可穿戴設備、IoT、5G 設備正在普及,這些設備都會產生大量的資料。隨著資料量和演算法複雜度的急速提升,對算力的需求也在高速增長。

眾所周知,資料中心對於處理器的需求目前主要包括 CPU 和 GPU 。對於 Intel 而言,在資料中心的 CPU 已經佔有優勢,如果擁有了自己的高階獨立顯卡,不僅可以將其與旗下的 CPU 聯合起來,形成更強悍的計算能力與 NVIDIA 和 AMD 競爭。至於是先推遊戲市場的 GPU 還是資料中心的 GPU 就不得而知,國外分析師 Ryan Shrout 認為 Intel 會首先為遊戲 PC 推出獨立 GPU 。

CPU 霸主的獨立 GPU 的辛酸研發史

Intel 目前並非沒有自己的圖像解決方案,但都局限於核芯顯卡,即 Intel HD Graphics 系列,這種核心顯卡在圖像處理方面的能力比較低,只能用在一些對圖像處理要求較低的客戶端設備中,比如說筆記型電腦。在 GPU 的開發中, CPU 霸主 Intel 的晶片設計能力不會遭到大部分人質疑,但其實 CPU 巨頭的 GPU 開發歷程並不順利。 Intel 的 GPU 研發可以追溯到 1997 年,那一年 Intel 通過收購 Chips and Technologies(C&T)獲得了 2D 顯示核心技術,3D 技術則是在擁有 20% 股權的 Real3D 的協助下進行研發。1998 年 2 月,Intel740(簡稱為 i740)正式發布,這是 Intel 公司研發的唯一一款被用於獨立型顯卡上的顯示核心。

Intel 公司研發的唯一一款被用於獨立型顯卡上的顯示核心 Intel740

據了解,i740 是第一款採用 HyperPipelined 3D 架構的顯示核心,也是 64 位元架構。i740 採用 0.35 微米工藝製造,核心頻率與 AGP(加速圖形接口,Accelerated Graphics Port)同步,即默認值為 66MHz,通過提高 AGP 的頻率可以將核心超頻。除了 3D 圖形顯示外,i740 提供出色的 2D 顯示和視頻播放效果。至於效能,在遊戲應用中,i740 的效能約為 Voodoo2(把 3Dfx 推向顛峰的最火爆的 3D 顯卡)的一半,也低於 Voodoo。在 3D Winbench 98 的標準檢查程式中,它的效能竟又與 Voodoo2 處於同一水平,因此有人認為顯卡的驅動程式欺騙了該檢查程式。不過,藉著 Intel 的霸主地位和便宜的價格,很多廠商都推出了使用 i740 的產品,產品價格持續下降,使得 i740 的銷量很高,幫助 Intel 在低端 GPU 市場獲得不錯的佔有率。

到了 1999 年 4 月 27 日, Intel 公佈了 Intel740 的後續版本—— Intel752(代號 Portola,簡稱為 i752)。它的核心架構是 128 位元,核心頻率為 100MHz,顯示記憶體頻率為 133MHz,最大支持 16MB 顯示記憶體。但 Intel 在發售前決定將 i752 集成在主機版上,取消獨立顯卡,所以 i752 只有工程開發版的獨立顯卡產品流傳於市場上。後來,Intel752 改為 Intel754(代號 Coloma)以支持 AGP 4X,集成於 i810E 晶片組中,其它參數與 i752 相同。

之後, NVIDIA 在絕大部分人對於 GPU 的認識還局限於遊戲圖形加速的時候就看到了 GPU 在其他領域的潛力,於是開始了 GPGPU(通用 GPU)戰略並在 2007 年推出 CUDA 。經過數年的開發積累,在深度學習大熱的時候, NVIDIA 的 CUDA 憑藉著穩定的效能、易用的 API 接口、完整的文檔和多年的開發者社區運營成為了開發者的首選,配合其 GPU 成為了資料中心的標配。雖然 AMD 對 GPGPU 的態度沒那麼積極,但在看到 NVIDIA 的 CUDA 之後還是和高通等其他幾個合作廠商在推廣與 CUDA 相似的 OpenCL ,另外, AMD 還在 2014 年推出異構系統架構 HSA(heterogeneous system architecture),希望打通 CPU 和 GPU 的記憶體空間,解決 CPU 和 GPU 之間記憶體互訪造成的效能損失,不過並未引起大的波瀾。

在看到 NVIDIA 和 AMD 都陸續推出相關的 GPGPU 產品後, Intel 為保持優勢也計劃重新推出獨立顯卡產品 Larrabee 。 Larrabee 圖形處理項目完全有別於現時所有圖形處理技術(包括 Intel 自家的 GMA 系列集成式顯示核心),不同於 AMD 以及 NVIDIA 一直以來使用的僅有圖形運算指令的流處理技術,而是基於自家的 x86 架構,指令方面除了擁有部分新的圖形處理指令以外保有大量的 x86 指令,使得 Larrabee 擁有更為靈活的可編程特性以及更為強大的通用運算處理能力,算是 Intel 發展多核心 x86 並發運算架構的一個延伸。

Intel 計劃最遲於 2010 年推出 Larrabee 顯示核心作為消費級圖形處理器產品,不過這個繼 Intel740 之後的又一獨立式顯示核心 Larrabee 雖然研發團隊、開發概念等都與 Intel 的集成式顯示核心的完全不同,但由於多次的「跳票」、研發進度不如預期、圖形效能不佳、功耗過高等因素,最終於 2010 年 5 月宣布取消發布相關顯卡的計劃。2011 年, Intel 首度承認 MIC 項目其實就是 Larrabee 項目的後續完善版本。

NVIDIA 執行長黃仁勳也經常批評 Larrabee 的種種不合理之處。他認為 Larrabee 的效能在老舊的 x86 架構的拖累下不可能有出色表現。還批評 Intel 沒能在可編程和固定功能上作出合理平衡,過分強調可編程,而圖形處理任務過程當中並非全部都可以通過可編程來實現,即使有但效能也會非常糟糕。他同時認為 Intel 此舉純屬對此故弄玄虛,企圖利用幻燈片上的紙面資料忽悠圖形處理行業,即使 Larrabee 有產品也只是急於求成的不良品。對這些批評, Intel 戲稱他是 Larrabee 的公關經理,而且不帶薪酬。

還有質疑的聲音對 Intel 利用 x86 核心作 GPU 存疑,認為 Intel 仍然沒能將圖形處理放在首位,因為對於常用的圖形程式接口諸如 DirectX 以及 OpenGL 都沒有硬體上的支持而只是軟體支持,即使是 Intel 聲稱要開發自家的圖形 API 也不過是充分利用多 x86 核心,相當於多核心優化。

不過需要指出的是,儘管 Larrabee 項目被中止並遭到了外界的批評, Intel 同樣在 2010 年公佈的 Intel MIC 多處理器架構中繼承了大量由「Larrabee」研究計劃而來的設計元素,最大的區別在於前者專注於為高效能運算而設計的多處理器協同運算,後者是作為 GPU 。同時對 NVIDIA 及 AMD 研發 GPU 的理念亦產生不少影響。 NVIDIA 在 2010 年推出的 GeForce 400 系列時所用的「Fermi」架構便引用 Larrabee 的一些設計概念,將 GPU 內部模塊化,每個模塊內部下轄多組流處理器(稱「SM」單元)以及一些特殊單元,構成一個稱為「GPC」的模塊,除了沒有獨立的記憶體控制器以及顯示輸出單元,每個 GPC 模塊相當於一個小型 GPU ,各 GPC 模塊的資料共用由新增的全域二級緩存實現。 AMD 在 2011 年底推出的 Radeon HD 7000 系列時所用的「次世代圖形核心(Graphics Core Next)」架構更是大量引用 Larrabee 項目的設計概念,將一些流處理器以及一些指令分派單元合作一個模塊,稱為「CU」。

小結

關於 Intel 將在 2020 年推出的獨立 GPU ,目前還沒有更多的關鍵訊息曝光,我們也難以預測經驗豐富的 Raja Koduri 加入以及新成立的核心和視覺計算事業部能否給 Intel 帶來具有競爭力的高階 GPU ,擺脫獨立 GPU 研發的「辛酸史」。

更為重要的是,在 Intel 全力向 AI 轉型的背景下,如果高階 GPU 研發成功, Intel 將可以用 CPU + GPU +FPGA 組合參與到 AI 的競爭,畢竟 Computex 2018 期間 NVIDIA 發布的首款專為機器人設計的 AI 晶片 Jetson Xavier 就採用了 CPU + GPU +DSP。如果 Intel 的獨立 GPU 2020 年沒有跳票, Intel 所擁有的晶片組合無論在 AI 的雲端還是終端都非常有利於其保持自己在晶片領域的霸主地位。

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