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台积电6nm工艺，首款Xe HPG微架构的锐炫游戏显卡来了
早在2018年6月，英特尔就曾在分析师大会上证实，将进军独立显示芯片（Discrete GPU）市场，挑战 Nvidia 与AMD。在2020年的CES上，英特尔首次向公众展示了基于Xe架构的独立显卡“Xe DG1”，并展示了“Xe DG1”在笔记本电脑上运行FPS大作《命运2》的试玩影像。
如果说Xe DG1是英特尔针对中低端独立显卡市场的一款试水产品，那么基于Xe HPG微架构的“锐炫”Alchemist显卡（原来的DG2）则是面向高端市场的一款重磅产品，将直接对NVIDIA和AMD发起挑战。
8月16日晚间，英特尔公布了针对消费市场的全新高性能显卡产品品牌——英特尔锐炫™（Intel®Arc™），基于Xe HPG微架构所打造，专为游戏和创作工作负载提供发烧级的高性能。相应的产品包括：首款基于Xe HPG微架构的Alchemist显卡（原来的DG2），还包括代号分别为Battlemage、Celestial和Druid的后续几代产品。
在今天的“架构日”活动上，英特尔详细介绍了Xe HPG微架构和Alchemist显卡的细节。
全新Xe HPG微架构
Xe HPG微架构是融合了英特尔Xe LP、HP和HPC 微架构的优势，采用全新的Xe内核，是一款聚焦计算、可编程且可扩展的元件。
不同于英特尔以往GPU以及此前的DG1所采用的EU（执行单元）核心，Alchemist的Xe HPG微架构则采用了全新的Xe-Core，包含矢量和矩阵(张量)ALU单元、零级和一级缓存、载入存储单元等等。
具体来说，Xe-Core内有16个矢量单元，或者叫矢量引擎，每个每时钟周期可处理256位，又可细分为8个FP32 ALU单元，因此每个Xe核心每时钟周期颗处理器128个FP32操作。同时Xe-Core还有16个矩阵数学单元，或者叫矩阵引擎(XMX)，处理矩阵、张量操作，每个每时钟周期可处理1024位，可以是64个FP16操作，也可以是128个INT8操作。
Xe-Core的上一层级则是“渲染切片”(Render Slice)，专为DX12 Ultimate设计，每个包含4个Xe核心、4个支持DirectX Raytracing（DXR）和Vulkan Ray Tracing的新光线追踪单元、4个纹理采样器、几何前端、光栅前端、2个像素后端。
此次发布的Alchemist GPU将拥有渲染切片的配置，拥有高速缓存和共享内部显存。
台积电6nm代工
特别值得一提的是，Alchemist GPU是交由台积电6nm工艺代工的。去年就有传闻称，英特尔的Xe GPU将交由台积电代工。在今年3月，英特尔CEO基辛格公布了IDM 2.0战略，其中重要的一部分就是，将会不断扩大与第三方代工厂的合作，并且会涵盖以先进制程技术生产一系列模块化芯片。甚至从2023年开始，英特尔的客户端和数据中心部门生产核心计算产品也将会部分交由第三方代工厂生产。
英特尔之所以将Alchemist GPU交由台积电代工，更多的应该是从产品竞争力上来考虑的，毕竟台积电在独立显卡GPU代工上拥有着丰富的经验，在先进制程的代工成本上也相对更具优势，NVIDIA和AMD的独立显卡GPU也是交由台积电代工的。
台积电业务发展高级副总裁Kevin Zhang博士也表示，“台积电很高兴Intel选择台积电N6技术作为他们的Alchemist独立显卡GPU解决方案。借助N6，台积电在性能、密度和功率效率方面实现了最佳平衡，是现代GPU的理想选择。我们对与英特尔在Alchemlst系列独立显卡GPU上的合作感到高兴”。
软件优先
对于显卡来说，硬件指标固然重要，但是要想充分发挥出硬件的性能，软件也同样重要。
英特尔也表示，其显卡设计的核心是软件优先。目前其正与开发人员密切合作进行Xe微架构的设计，力求与行业标准保持一致。并且通过在一个统一的代码库中涵盖集成和独立显卡产品的驱动设计，英特尔的第一款高性能游戏显卡将性能和质量放在首位。
此外，英特尔还完成了内核显卡驱动程序组件的重新架构，特别是内存管理器和编译器。从而使计算密集型游戏的吞吐量提高了15% (至多80%)，游戏加载时间缩短了25%。
频率及效能相比Xe LP微架构提升1.5倍
英特尔表示，通过架构、逻辑设计、电路设计、制程工艺技术、软件的全方位优化，相比于Xe LP微架构，Xe HPG微架构可以实现1.5倍的频率提升、1.5倍的能效提升。
之前基于Xe LP微架构的DG1的基础频率1GHz，加速频率1.5GHz，照此推算，Alchemist显卡的频率应该在2GHz左右。网上有推测数据称，Alchemist显卡FP32算力大约16.4TFlops，性能几乎是DG1的8倍。
△英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri展示Alchemist SoC晶圆。
英特尔称，Alchemist系列显卡将于2022年第一季度上市，其将采用基于硬件的光线追踪和人工智能驱动的超级采样，为DirectX 12 Ultimate提供全面支持。
全新升频技术XeSS
为配合Alchemist显卡应用，英特尔还利用Alchemist的内置XMX AI加速，带来了一种可实现高性能和高保真视觉的全新升频技术。
XeSS的工作原理是通过从相邻像素，以及对前一帧进行运动补偿，来重建子像素细节。而如果重构借由经过训练的神经网络以及Alchemist的内置XMX AI加速执行，则可提供高性能和高画质，同时性能提升高达两倍。另外，XeSS凭借DP4a指令，在包括集成显卡在内的各种硬件上也能提供基于AI的超级采样。
英特尔还通过现场演示，展示了那些只能在低画质设置或低分辨率下玩的游戏也能凭借XeSS在更高画质设置和分辨率下顺利运行。
据介绍，多家早期的游戏开发商已开始使用XeSS， 本月将向独立软件供应商（ISV）提供XMX初始版本的SDK，DP4a版本将于今年晚些时候推出。
芯智讯
早在2018年6月，英特尔就曾在分析师大会上证实，将进军独立显示芯片（Discrete GPU）市场，挑战 Nvidia 与AMD。在2020年的CES上，英特尔首次向公众展示了基于Xe架构的独立显卡“Xe DG1”，并展示了“Xe DG1”在笔记本电脑上运行FPS大作《命运2》的试玩影像。
如果说Xe DG1是英特尔针对中低端独立显卡市场的一款试水产品，那么基于Xe HPG微架构的“锐炫”Alchemist显卡（原来的DG2）则是面向高端市场的一款重磅产品，将直接对NVIDIA和AMD发起挑战。
8月16日晚间，英特尔公布了针对消费市场的全新高性能显卡产品品牌——英特尔锐炫™（Intel®Arc™），基于Xe HPG微架构所打造，专为游戏和创作工作负载提供发烧级的高性能。相应的产品包括：首款基于Xe HPG微架构的Alchemist显卡（原来的DG2），还包括代号分别为Battlemage、Celestial和Druid的后续几代产品。
在今天的“架构日”活动上，英特尔详细介绍了Xe HPG微架构和Alchemist显卡的细节。
全新Xe HPG微架构
Xe HPG微架构是融合了英特尔Xe LP、HP和HPC 微架构的优势，采用全新的Xe内核，是一款聚焦计算、可编程且可扩展的元件。
不同于英特尔以往GPU以及此前的DG1所采用的EU（执行单元）核心，Alchemist的Xe HPG微架构则采用了全新的Xe-Core，包含矢量和矩阵(张量)ALU单元、零级和一级缓存、载入存储单元等等。
具体来说，Xe-Core内有16个矢量单元，或者叫矢量引擎，每个每时钟周期可处理256位，又可细分为8个FP32 ALU单元，因此每个Xe核心每时钟周期颗处理器128个FP32操作。同时Xe-Core还有16个矩阵数学单元，或者叫矩阵引擎(XMX)，处理矩阵、张量操作，每个每时钟周期可处理1024位，可以是64个FP16操作，也可以是128个INT8操作。
Xe-Core的上一层级则是“渲染切片”(Render Slice)，专为DX12 Ultimate设计，每个包含4个Xe核心、4个支持DirectX Raytracing（DXR）和Vulkan Ray Tracing的新光线追踪单元、4个纹理采样器、几何前端、光栅前端、2个像素后端。
此次发布的Alchemist GPU将拥有渲染切片的配置，拥有高速缓存和共享内部显存。
台积电6nm代工
特别值得一提的是，Alchemist GPU是交由台积电6nm工艺代工的。去年就有传闻称，英特尔的Xe GPU将交由台积电代工。在今年3月，英特尔CEO基辛格公布了IDM 2.0战略，其中重要的一部分就是，将会不断扩大与第三方代工厂的合作，并且会涵盖以先进制程技术生产一系列模块化芯片。甚至从2023年开始，英特尔的客户端和数据中心部门生产核心计算产品也将会部分交由第三方代工厂生产。
英特尔之所以将Alchemist GPU交由台积电代工，更多的应该是从产品竞争力上来考虑的，毕竟台积电在独立显卡GPU代工上拥有着丰富的经验，在先进制程的代工成本上也相对更具优势，NVIDIA和AMD的独立显卡GPU也是交由台积电代工的。
台积电业务发展高级副总裁Kevin Zhang博士也表示，“台积电很高兴Intel选择台积电N6技术作为他们的Alchemist独立显卡GPU解决方案。借助N6，台积电在性能、密度和功率效率方面实现了最佳平衡，是现代GPU的理想选择。我们对与英特尔在Alchemlst系列独立显卡GPU上的合作感到高兴”。
软件优先
对于显卡来说，硬件指标固然重要，但是要想充分发挥出硬件的性能，软件也同样重要。
英特尔也表示，其显卡设计的核心是软件优先。目前其正与开发人员密切合作进行Xe微架构的设计，力求与行业标准保持一致。并且通过在一个统一的代码库中涵盖集成和独立显卡产品的驱动设计，英特尔的第一款高性能游戏显卡将性能和质量放在首位。
此外，英特尔还完成了内核显卡驱动程序组件的重新架构，特别是内存管理器和编译器。从而使计算密集型游戏的吞吐量提高了15% (至多80%)，游戏加载时间缩短了25%。
频率及效能相比Xe LP微架构提升1.5倍
英特尔表示，通过架构、逻辑设计、电路设计、制程工艺技术、软件的全方位优化，相比于Xe LP微架构，Xe HPG微架构可以实现1.5倍的频率提升、1.5倍的能效提升。
之前基于Xe LP微架构的DG1的基础频率1GHz，加速频率1.5GHz，照此推算，Alchemist显卡的频率应该在2GHz左右。网上有推测数据称，Alchemist显卡FP32算力大约16.4TFlops，性能几乎是DG1的8倍。
△英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri展示Alchemist SoC晶圆。
英特尔称，Alchemist系列显卡将于2022年第一季度上市，其将采用基于硬件的光线追踪和人工智能驱动的超级采样，为DirectX 12 Ultimate提供全面支持。
全新升频技术XeSS
为配合Alchemist显卡应用，英特尔还利用Alchemist的内置XMX AI加速，带来了一种可实现高性能和高保真视觉的全新升频技术。
XeSS的工作原理是通过从相邻像素，以及对前一帧进行运动补偿，来重建子像素细节。而如果重构借由经过训练的神经网络以及Alchemist的内置XMX AI加速执行，则可提供高性能和高画质，同时性能提升高达两倍。另外，XeSS凭借DP4a指令，在包括集成显卡在内的各种硬件上也能提供基于AI的超级采样。
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据介绍，多家早期的游戏开发商已开始使用XeSS， 本月将向独立软件供应商（ISV）提供XMX初始版本的SDK，DP4a版本将于今年晚些时候推出。
芯智讯
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