使用10nm+SuperFin製程、代號為Tiger Lake的十一代酷睿,自9月初發布以來,已有數十款相關產品上市,價格覆蓋4000元到20000元的廣闊市場範圍。人們更熟的是悉英特爾酷睿i7/i5/i3和奔騰、賽揚等處理器品牌,而對20年來筆記本電腦廣泛普及的另一大功臣核顯就沒有那麼熟悉了。每次酷睿升級,“處理器”都更為引人矚目,而核顯則相對低調很多。
2014年開始,英特爾在GMA基礎上,將圖形部分獨立為Iris(銳炬)品牌,並先後推出Iris/Iris Pro、Iris/Iris Plus等數代產品,分別對應GT2和GT3性能級——常規GMA為GT1、無核顯為GT0。英特爾Iris品牌的出現,以及後續產品性能的不斷躍升,也令英特爾重返獨顯/高性能顯卡市場的雄心逐漸浮出水面。
直到十一代酷睿這一代時,核顯已經迭代到第十二代。無論是作為核顯出現的UHD、Iris Xe(代號Xe LP),還是代號為DG1的獨顯迴歸首作英特爾Iris Xe MAX,都已廣泛上市、漸成市場主流。
很多隻看處理器指標的朋友,可能會因處理器核心數量最多仍為4個,而對十一代酷睿的提升幅度抱有疑慮。然而從上面的十一代酷睿晶圓照片上不難看出,4個Willow Cove核心的面積,並沒有96EU的英特爾Iris Xe核心面積大,如果再加上與顯示功能直接相關的視頻編解碼器、圖像處理引擎、顯示引擎及I/O等部分,面積將更大,即晶體管數量更多、性能也更強大。另外,如架構圖左上角所示,十一代酷睿核心中集成了全新的IPU(Image Processing Unit,圖像處理單元)6,而這一功能在特定版本的產品中開放。
題外話,近來跑分牛哄哄的M1,也是通過這樣專用單元為特定應用加速。隨著Windows相關軟件開放對IPU6的加速特性,十一代酷睿本同樣快到起飛。
回到正題,Xe架構面向高性能圖形應用設計、同時兼顧功耗,和此前成本優先的理念完全不同。它重新設計了整個核心架構,包括流水線、架構、緩存、顯示及媒體引擎都進行了大刀闊斧的改革。當然,也加入了更多的晶體管及執行單元(EU)。
從表面上看,更多的晶體管集成,得益於英特爾的10nm製程,而實際上Xe架構的設計思路完全被顛覆。其首要層面就是利用GPU計算單元的數量(多)和結構(簡單)優勢,將越來越多的AI加速從CPU轉移到GPU。因此,英特爾Iris Xe與其他GPU產品的計算特性差異之一,它支持INT8(8位整數),再加支持Intel DL Boost引擎中的DP4a新特性,以及OpenVINO、OneAPI開發工具的優化,其AI性能是上代產品的2~4倍。
除了製程和架構層面的變化,英特爾Iris Xe也不出意外地加入了“軍備競賽”,核心硬件配置全面升級,即使沒有頻率層面的大幅提升,其各項性能也有了歷年來最大的一次提升。其中,在個人消費者最關心的遊戲性能方面,預計全速功耗在10W以內的Xe(96EU)產品,性能可達到MX 350的水平——如小新這樣的OEM產品甚至將其功耗提升到30W水平,圖形性能甚至超過了MX 450。而作為集成顯卡,功耗大幅低於獨顯是最基本的素質,而硬幣的另一面就是GPU與CPU相平衡的功耗水平,且不因為散熱能力的問題相互影響性能發揮。英特爾Iris Xe頻率及功耗的定義,剛好可以不改變散熱系統設計,簡化了產品設計的複雜度,並且不影響筆記本電腦的超薄化進展。
根據英特爾公佈的數據,在1080p這個分辨率級別上,英特爾Iris Xe核顯已經能夠提供30fps甚至60fps的主流及3A遊戲運行速度。你能想象嗎!這可是在普遍厚度只有15mm~18mm、重量1kg左右的輕薄本上實現,而且電池續航時間動輒15小時起,遠不是30mm厚、2kg重、5小時續航的傳統遊戲本可比。
除了遊戲,英特爾Iris Xe還集成了與時代同步的視頻及圖形圖像顯示能力。其中包括對8K的支持:8K@60Hz 12b解碼、8K@30Hz編碼,對應的原生支持HDMI 2.0b和DP 1.4b,自適應刷新率(遊戲)、雙編碼器(直播)、4個4K@60Hz顯示流等新特性一應俱全,也進一步擴展了產品的應用領域。
別不服氣,在顯示特性領域,沒有誰能以低至12W甚至7W的SoC功耗,提供如此強大的顯示和處理能力,工業、商業甚至使用環境更嚴苛的領域,也只有它能夠提供-40℃~100℃的寬溫及可靠性能力了。這也是英特爾在推出PC用十一代酷睿時,還同步推出嵌入及工業寬溫版本產品的原因。
當然,要想發揮英特爾Iris Xe的最佳性能也是有相應條件的,其一就是更大的內存帶寬。沒錯,核顯低成本的原因之一,就是沒有動輒數GB的專用顯存,容量擴大到3.8MB的Iris Xe專用L3 Cache能夠解決最棘手的數據處理、三角形生成工作,而材質緩衝仍要依靠系統內存共享。作為英特爾的獨門絕技,動態顯存分配特性被Iris Xe很好地保留下來,這樣顯卡可依據工作需求,動態調整佔用的內存容量,而無需持續“霸佔”2GB~4GB內存。十一代酷睿支持帶寬更大的雙通道DDR4-3200(64GB)及LPDDR4x-4266(32GB)內存,輔以延遲更低、效率更高、帶寬更大的光纖管線,圖形引擎的性能更加出色。
當然,不是所有十一代酷睿處理器都配備了硬件規格最高的英特爾Iris Xe核顯。Xe架構中,每16個EU為一個整體,通過靈活的模塊組織,目前十一代酷睿處理器提供了96、80、48 EU等不同級別的產品,96及80 EU能被稱作英特爾Iris Xe,處理器產品編號以“G7”結尾;而48以及更少EU的核顯則被稱作“Intel UHD Graphics for 11th Gen Intel Processors”,處理器編號以“G4”及“G1(尚未推出)”結尾。
說完了核顯部分,再來說說獨顯版本,也就是英特爾Iris Xe MAX。不是上面這張圖片喲!那是集成有4顆服務器GPU的H3C XG310“顯卡”——同樣基於Xe架構的,同樣的96 EU。
相同的軟硬件架構,甚至相同的硬件規格及製程,為Iris Xe核顯與Iris Xe MAX獨顯“聯合”加速創造了良好的平臺。曾幾何時,SLI和CrossFireX都可以讓雙/多顯卡協同為遊戲加速,而移動平臺上,Hybrid CrossFireX曇花一現。難以維繫的原因除了單卡性能突飛猛進意外,更多的是支持雙/多卡加速的應用少、優化困難的現實因素。無論是幀交錯(SLI)還是線交錯(CrossFireX),都是被加速應用(幾乎只有遊戲)機械地平均分配,以解決架構/性能差異給軟件優化刨的坑。
英特爾Iris Xe核顯與Iris Xe MAX獨顯之間的聯繫,則使用了全新理念的Deep Link技術。該項技術是英特爾Adaptix的一部分。
從應用軟件看過去,Deep Link連接起的多個Xe架構GPU核心宛若一顆GPU,也就是我們常說的“軟件透明”。這樣無論是軟件編寫還是代碼優化,都只需要針對“一顆GPU”進行,而無需推出所謂專門的多GPU版本,不僅降低了優化的難度,而且也能令更多的軟件一次性調用來自多個物理GPU上的相同資源,實現多GPU的共同使用及加速。因此,相比此前的多GPU技術僅能針對遊戲加速,英特爾Iris Xe多GPU系統可共同為AI應用、視頻編碼等更廣泛應用提供加速——3D、IPU、EU等不同功能模塊共用。
目前,已經有宏碁Swift 3X、華碩VivoBook Flip TP470和戴爾Inspiron15 7000 2in1等多款1.3kg級別的輕薄型筆記本電腦,採用了英特爾Iris Xe MAX獨顯解決方案,實現了1+1>2的使用功效。
實際上,NV針對其獨顯產品也提供了Dynamic Boost(智能功耗分配)技術,即通過壓低CPU性能釋放,將更多的散熱需求讓給GPU。Deep Link技術中的Dynamic Power Sharing功能,可以實現類似的分配功能,並且更加智能和動態,更能充分利用筆記本電腦的散熱極限實現更好的性能表現。該項技術可作用於遊戲、創作或生產力等各類型同時調用CPU、核顯和獨顯的應用上。別忘了,此時核顯與獨顯還是聯合工作的。
另外,由於是通過PCI-E4.0接口與CPU直連,英特爾Iris Xe MAX在首個支持PCI-E 4.0的移動平臺上有著更好的性能表現。而同樣使用PCI-E 4.0協議、與CPU直連的Thunderbolt 4接口,為十一代酷睿筆記本電腦擴展使用更多獨立顯示卡提供了廣闊的空間。
隨著英特爾進一步開放平臺的硬件限制和軟件提供更多優化,一臺十一代酷睿筆記本電腦可同時使用英特爾Iris Xe核顯、集成的Iris Xe MAX獨顯以及兩片通過Thunderbolt 4接口擴展的Iris Xe MAX獨顯,Deep Link串聯起1+1+2等多個GPU協同為一組應用加速,就像前文那款由4顆芯片組成的服務器“顯卡”一樣,獲得數倍的性能增益。
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