英特爾2020年將推獨立GPU，但研發背後的歷史有些「辛酸」

本周二（6月12日）上午，英特爾在官方Twitter帳號上透露其獨立GPU將在2020年推出。

更詳細的信息並未透露，不過英特爾CEO Brian Krzanich在上周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性能圖形產品組合，包括遊戲、數據中心和人工智慧（AI）。

2020年推獨立GPU並不意外

英特爾將推出獨立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日被任命為英特爾首席架構師，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。

加入英特爾之前，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、半定製產品和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英特爾推出獨立GPU的計劃提前曝光。

根據英特爾的表述，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人才也會隨之進入英特爾，這將大大增強英特爾在GPU方面的人才實力。

Raja Koduri加入不久之後，就有傳聞稱英特爾將在明年一月的CES 2019上推出新的GPU，不過這對於複雜晶片的設計，顯然有些激進和不合理。

因為典型的GPU架構和晶片的開發周期是三年，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。

目標無非是遊戲和數據中心市場

對於英特爾研發高端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，英偉達占據領先地位，作為英偉達業績的支柱，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，來自數據中心業務的收入也增長了71%達到7.01億美元。

除了遊戲市場和數據中心，數字加密貨幣、自動駕駛汽車都對高性能GPU的巨大需求也反應在了英偉達的最新財報中。

英偉達近來亮眼的財報更讓AMD和英特爾不想錯過增長強勁的高性能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。

對於在遊戲市場和英偉達激烈競爭的AMD，想要搶先推7nm GPU無疑也是想要搶奪數據中心的GPU市場。

AMD在發布會上指出，到2025年數據將會增長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數據。

隨著數據量和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，數據中心對於處理器的需求目前主要包括CPU和GPU。

對於英特爾而言，在數據中心的CPU已經占有優勢，如果擁有了自己的高端獨立顯卡，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英偉達和AMD競爭。

至於是先推遊戲市場的GPU還是數據中心的GPU就不得而知，國外分析師Ryan Shrout認為英特爾會首先為遊戲PC推出獨立GPU。

CPU霸主的獨立GPU的辛酸研發史

英特爾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，這種核芯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，比如說筆記本。

在GPU的開發中，CPU霸主英特爾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。

英特爾的GPU研發可以追溯到1997年，那一年英特爾通過收購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，這是英特爾公司研發的唯一一款被用於獨立型顯卡上的顯示核心。

英特爾公司研發的唯一一款被用於獨立型顯卡上的顯示核心Intel740

據雷鋒網了解，i740是第一款採用HyperPipelined 3D架構的顯示核心，也是64bit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。

至於性能，在遊戲應用中，i740的性能約為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的標準檢查程序中，它的性能竟又與Voodoo2處於同一水平，因此有人認為顯卡的驅動程序欺騙了該檢查程序。

不過，借著英特爾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市場獲得不錯的占有率。

到了1999年4月27日，英特爾公布了Intel740的後續版本——Intel752（代號Portola，簡稱為i752）。

它的核心架構是128bit，核心頻率為100MHz，顯示存儲器頻率為133MHz，最大支持16MB顯示存儲器。

但英特爾在發售前決定將i752集成在主機版上，取消獨立顯卡，所以i752隻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， 英偉達在絕大部分人對於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，英偉達的CUDA憑藉著穩定的性能、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成為了數據中心的標配。

雖然AMD對GPGPU的態度沒那麼積極，但在看到英偉達的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的內存空間，解決CPU和GPU之間內存互訪造成的性能損失，不過並未引起大的波瀾。

在看到英偉達和AMD都陸續推出相關的GPGPU產品後，英特爾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（包括英特爾自家的GMA系列集成式顯示核心），不同於AMD以及英偉達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，算是英特爾發展多核心x86並發運算架構的一個延伸。

英特爾計劃最遲於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、開發概念等都與英特爾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、圖形性能不佳、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，英特爾首度承認MIC項目其實就是Larrabee項目的後續完善版本。

英偉達CEO黃仁勛也經常批評Larrabee的種種不合理之處。

他認為Larrabee的性能在老舊的x86架構的拖累下不可能有出色表現。

還批評英特爾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，即使有但性能也會非常糟糕。

他同時認為英特爾此舉純屬對此故弄玄虛，企圖利用幻燈片上的紙面數據忽悠圖形處理行業，即使Larrabee有產品也只是急於求成的不良品。

對這些批評，英特爾戲稱他是Larrabee的公關經理，而且不帶薪酬。

還有質疑的聲音對英特爾利用x86核心作GPU存疑，認為英特爾仍然沒能將圖形處理放在首位，因為對於常用的圖形程序接口諸如DirectX以及OpenGL都沒有硬體上的支持而只是軟體支持，即使是英特爾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，英特爾同樣在2010年公布的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性能運算而設計的多處理器協同運算，後者是作為GPU。

同時對英偉達及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，除了沒有獨立的存儲器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模塊的數據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」。

雷鋒網小結

關於英特爾將在2020年推出的獨立GPU，目前還沒有更多的關鍵信息曝光，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英特爾帶來具有競爭力的高端GPU，擺脫獨立GPU研發的「辛酸史」。

更為重要的是，在英特爾全力向AI轉型的背景下，如果高端GPU研發成功，英特爾將可以用CPU+GPU+FPGA組合參與到AI的競爭，畢竟Computex 2018期間英偉達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。

如果英特爾的獨立GPU 2020年沒有跳票，英特爾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。