Intel ARC 獨顯晶片系列首款 Xe HPG 架構詳解 採用台積電 N6 製程加速效能

Intel ARC 獨立顯示晶片。

在看完 CPU 處理器部分的 Alder Lake 介紹（請見：Intel 正式揭露 Alder Lake 處理器架構內容 以最高 16 核心、模組化配置達成不同任務需求
）後，接下來陳拔來介紹今年 Intel 架構日的另一項大重點：GPU 顯示架構的部分，這也是 Intel 在發表自家高階顯示晶片品牌 Intel ARC（請見：Intel 揭露自家獨立顯卡品牌 Arc 搭載光線追蹤與超取樣功能在 2022 第一季登場）後，首度針對自家高階獨立顯示晶片做出更仔細的架構說明。

X^e HPG 顯示架構

X^e HPG 顯示架構。


這次新推出的 X^e HPG 顯示架構，則是在原本的 X^e 顯示架構產品中，再加入一個針對遊戲最佳化的獨立顯示架構（HPG：High Performance Gaming Optimized）。

而 X^e HPG 顯示架構在核心部分，推翻過去以 EU（執行單元）為主的架構方式，改以 Vector Engine 向量引擎與 Matrix Engine （XMX）矩陣引擎結合的配置，以每個 X^e Core 核心 16＋16 個引擎的方式組成。


X^e Core 在向量引擎與矩陣引擎的配置。


然後以最多四組 X^e Core的配置組成一個 Render Slice 渲染切片。


每個 X^e Core 各配上一組硬體光線追蹤單元，一個 Render Slice 中最多有四組光線追蹤單元。


另外在 DirectX 12 Ultimate API 的附加功能部分，也以硬體方式整合進 Render Slice 中。


這樣就組成了 X^e HPG 顯示架構中的單一模組。


搭配 L2 快取之後就組成 X^e HPG 架構中的顯示引擎。


然後透過可擴展的架構，讓 X^e HPG 可以依照需求組合多個 Render Slice 達成更高的顯示效能。


至於在效能表現部分，Intel 則是跟目前與 Tiger-Lake 平台搭配使用的 X^e LP（應該是 Iris X^e MAX）相比，強調在相同電壓下 X^e HPG 的時脈有 1.5 倍的提升，而在效能／功耗比上，X^e HPG 也比 X^e LP 有 1.5 倍的提升，以目前 Iris X^e MAX 1.35 GHz 的時脈設定來看，X^e HPG 初代產品應該會有接近 2.0 GHz 的運作時脈。


另外 Intel 也在這次發表中公布了 intel ARC 獨立產品線未來四代的 Roadmap，第一代的 Alchemist X^e HPG 將會在 2022 年第一季登場，接下來的產品代號將會以 B -> C -> D 的方式命名，架構名稱則是 X^e2 HPG -> X^e3 HPG ->X^e4 HPG 演進。

而首代 Alchemist X^e HPG 也是 Intel 在 IDM 2.0 策略下的首個重要外發代工產品，將由台積電以 N6 製程進行製造。


Intel 在簡報中表示 Alchemist X^e HPG 將以台積電的 N6 製程代工製作，並且請來台積電負責業務開發的資深副總經理張曉強來站台。

X^e HPG 軟體部分搭配

除了揭露了 X^e HPG 硬體架構外，Intel 仍然持續了先前在 X^e 架構中『軟體優先』的策略，表示在這次 X^e HPG 顯示核心除了硬體架構翻新外，也與微軟 DirectX 12 ULTIMATE、UNREAL ENGINE、VULKAN、UNITY 等顯示引擎 API 等合作，透過核心驅動程式的最佳化，來達到 25% 以上的顯示效能提升。


Intel 在簡報中強調透過軟體層面與開發商的深度結合，讓自家顯示核心能有更好的效能表現。

而在這樣的思維下，Intel 也在 X^e HPG 顯示核心中，導入了新的 X^e SS 超級採樣技術，來提高顯示卡在遊戲上的效能表現。

X^eSS 超級採樣技術

在顯示晶片領域中，品質（解析度）與效能表現（幀率）一直都是天平的兩端，要有高解析度的畫面品質，每秒幀率就會下降；要有高幀率表現，就不能開啟太高解析度的設定，要維持兩者都具有高階的表現，不是使用最高等級的顯卡，不然就是要使用類似 NVIDIA DLSS 或是 AMD FSR 這樣的高採樣（Sampling）或是升頻（upscaling）技術，所以 Intel 也在這次的獨立顯示晶片架構中，加入了名為 X^eSS 的 AI 升頻技術，主要是透過在低解析度（如 1080p）的資料量，透過 AI 增加細節來達到 4K 解析度的畫面表現，同時維持 1080p 低資料量所帶來的高幀率效能。


Intel 表示顯示品質跟顯示幀率一直都是天平的兩端。


在導入 X^eSS 技術後就能兼顧畫質與畫面流暢度。


X^eSS 主要採用重建輪廓與光影的方式，透過 AI 學習架構提高整體畫面的解析度。


Intel 表示 X^eSS 在結合了 XMX 矩陣引擎後，僅需要原生 4K 一半的畫面渲染時間，就能達到 4K 解析度的畫面品質。而搭配目前的 DP4a AI 加速器，X^eSS 也能縮減不少的畫面渲染時間。


X^eSS 與 XMX 的軟體開發套件將會在這個月提供給相關的遊戲／軟體開發商，至於與 DP4a 的整合開發套件則是要到今年年底。

不過這次 Intel 尚未透露 X^eSS 詳細的工作細節，可能等之後 Intel Arc 的首發產品 Alchemist（先前代號為 DG2）在明年第一季正式發表後，才會公布了。