面向未來英特爾布局加速計(jì)算和圖形市場

張平

2022年2月17日，英特爾在線上舉行了2022年投資者大會(huì)，主要介紹了未來一年乃至更長期的發(fā)展戰(zhàn)略，其公布的技術(shù)發(fā)展信息涵蓋數(shù)據(jù)中心和人工智能、客戶端計(jì)算、加速計(jì)算和圖形、代工業(yè)務(wù)、軟件和先進(jìn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算以及未來的技術(shù)展望。會(huì)上，英特爾對2021年6月才成立的加速計(jì)算和圖形AXG部門的規(guī)劃最為引人關(guān)注，從中我們不僅可以透過行業(yè)巨頭的眼睛去觀察未來的計(jì)算世界，更可以了解科技將如何擁抱未來。

擁抱市場更為開放

英特爾將Core計(jì)算劃分為三個(gè)階段，1980年到2000年左右為第一階段，Web 1.0連接了大約10億臺(tái)x86架構(gòu)的PC終端，這個(gè)時(shí)代的主要任務(wù)是“數(shù)據(jù)化一切”。第二階段則是從2000年至今，計(jì)算基于移動(dòng)和云端，大約有100億臺(tái)連接上云端的設(shè)備，這個(gè)階段的主旨是“連接一切”，客戶端方面則以創(chuàng)意、創(chuàng)作和Web 2.0為主。第三階段，則是2022年以后的時(shí)代，主要設(shè)備包括x86CPU、英特爾Xe架構(gòu)GPU以及相關(guān)軟件，大約有1000f乙設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)“無處不在的智能”。其主要的呈現(xiàn)方式是為每一個(gè)人賦能，實(shí)現(xiàn)每個(gè)人的內(nèi)容創(chuàng)造和數(shù)字化產(chǎn)權(quán)，這個(gè)時(shí)代也被稱為Web 3.0時(shí)代。

英特爾在加速計(jì)算和圖形部分所需要執(zhí)行的任務(wù)，就是為第二、第三個(gè)階段的應(yīng)用需求提供算力。英特爾認(rèn)為2022年以后，將出現(xiàn)智能機(jī)器人、虛擬經(jīng)濟(jì)等內(nèi)容，所需要的算力更為恐怖?，F(xiàn)在人們大概需要10的10 -15次方的算力，未來可能會(huì)提升至10的30次方。這種數(shù)量級的大幅度增長依靠的就是持續(xù)增強(qiáng)的芯片算力和軟件平臺(tái)。

為此，英特爾將傳統(tǒng)的核心計(jì)算和加速計(jì)算結(jié)合起來，在傳統(tǒng)計(jì)算方面，數(shù)字化一切、連接一切、賦能一切是其運(yùn)作的核心;加速計(jì)算方面，游戲、媒體、HPC以及虛擬經(jīng)濟(jì)是計(jì)算核心。這兩者通過Zetta級別的算力以及元宇宙結(jié)合在一起，創(chuàng)造“無處不在的AI”和“持久沉浸的網(wǎng)絡(luò)”體驗(yàn)。為了完成上述目標(biāo)、持續(xù)推動(dòng)計(jì)算發(fā)展，英特爾AXG將分為三個(gè)部門，分別是超級計(jì)算（主管HPC-AI以及媒體）、自定義計(jì)算（區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算）以及虛擬計(jì)算（游戲、內(nèi)容創(chuàng)作和元宇宙）。英特爾估計(jì)，現(xiàn)在AXG部門的營收大約是100億美元，而到2026年，這個(gè)數(shù)據(jù)將暴漲到1550f乙美元，其中超級計(jì)算部分年化增長率高達(dá)23%、自定義計(jì)算部分高達(dá)11%，虛擬計(jì)算部分增長率也有4%，2026年這三個(gè)部分將帶來450億美元、300億美元、250f乙美元的營收，其余的550億美元營收來自軟件、系統(tǒng)和服務(wù)。

AXG部門在具體實(shí)現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)的時(shí)候，需要將整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)分。在Xe系統(tǒng)沒有加入英特爾的系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)，英特爾將計(jì)算任務(wù)從內(nèi)到外分為工藝、封裝、內(nèi)存、10、架構(gòu)以及軟件系統(tǒng)等多個(gè)部分。英特爾在工藝方面計(jì)劃未來通過Intel 7、Intel 4、Intel 3以及Intel20A、Intel 18A等工藝來實(shí)現(xiàn)自己的目標(biāo)。值得注意的是Intel 4，之前它的名稱是Intel 5，但是這—次，英特爾認(rèn)為其能夠達(dá)到更高的效能，因此改名為Intel 4。在封裝方面，英特爾提出了利用EMIB、Foveros、Foveros Omni和Foveros Direct等技術(shù)綜合實(shí)現(xiàn)多芯片和封裝架構(gòu)的升級。內(nèi)存方面則是DDR和HBM，10方面通過Ethernet以及PCle，架構(gòu)方面則是未來的x86性能核心和x86效能核心。最后則是龐大的軟件系統(tǒng)，英特爾將持續(xù)為Unity、KVM、vmware、Windows、Linux、XGBoost等：一攬子軟件提供支持，使其更好、更快地運(yùn)行在英特爾的軟硬件平臺(tái)上。

在英特爾加入了Xe架構(gòu)家族之后情況發(fā)生了變化。在內(nèi)存方面，英特爾增加了RAMBO緩存，這是—種連接CPU、GPU和HBM緩存的中介層，用于改善不同檔次緩存之間的性能鴻溝，實(shí)現(xiàn)比較平穩(wěn)的性能過渡。在10方面，英特爾加入了Xe Link以及CXL，其中前者是用于Xe GPU互聯(lián)的總線，后者是英特爾基于PCle 5.0提出的連接擴(kuò)展，可以使得內(nèi)存和設(shè)備存儲(chǔ)在保持緩存一致性的情況下，還擁有Bias靈活性，這種功能對大規(guī)模計(jì)算來說是非常重要的。在架構(gòu)方面，英特爾加入了Xe LP、Xe HPG以及Xe HPC等多種GPU架構(gòu)，為未來的加速計(jì)算打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

不過，這還沒有結(jié)束，英特爾龐大的IP庫資源還需要全新的IDM2.0計(jì)劃的加持。在IDM 1.0時(shí)代，所有這些IP都被英特爾綁定，尤其是制造工藝只依賴英特爾這一個(gè)單一來源。但是進(jìn)入IDM 2.0時(shí)代后，英特爾對待市場和技術(shù)更為開放，在工藝方面加入了臺(tái)積電作為合作伙伴，英特爾接下來將利用臺(tái)積電的N7、N6、N5等工藝加強(qiáng)了自己的產(chǎn)能和技術(shù)實(shí)力。GPU路線圖

在了解了英特爾有關(guān)產(chǎn)業(yè)的一些宏大構(gòu)想之后，再來看看英特爾在虛擬計(jì)算領(lǐng)域的進(jìn)展。

英特爾目前在虛擬計(jì)算領(lǐng)域的產(chǎn)品主要是支持英特爾DeepLink技術(shù)、具有x86核心和集成顯卡的處理器以及英特爾ARC獨(dú)立GPU。Deep Link技術(shù)是英特爾推出的可以自動(dòng)同時(shí)調(diào)用集成顯卡和獨(dú)立顯卡功能乃至性能的技術(shù)。英特爾宣稱，目前旗下的ARC獨(dú)立顯卡在OEM廠商中擁有超過50款設(shè)計(jì)，超過100個(gè)軟件方面的合作伙伴（主要針對XeSS技術(shù)和Deep Link技術(shù)），2022年將推出首款獨(dú)立顯卡，筆記本電腦的產(chǎn)品在第一季度推出，面向桌面的產(chǎn)品在第二季度推出，第三季度還將推出面向工作站的產(chǎn)品，預(yù)計(jì)全年英特爾將銷售400萬塊ARC顯卡。

2022年也就是即將推出的英特爾首款A(yù)RC獨(dú)立顯卡采用的架構(gòu)代號(hào)為“Alchemist”，2023到2024年將推出Battlemage架構(gòu)和對應(yīng)的產(chǎn)品，2024年以后將推出Celestial架構(gòu)的產(chǎn)品，整個(gè)發(fā)展節(jié)奏基本上是一年推出一代產(chǎn)品。與之搭配的CPU平臺(tái)則分別是2022年的Alder Lake和Raptor Lake、2023-2024年的Meteor Lake或者下一代產(chǎn)品、2024年的更下一代產(chǎn)品。值得注意的是，如果使用英特爾CPU（包含集成的GPU）搭配ARC獨(dú)立顯卡，用戶將會(huì)獲得Deep Link和XeSS技術(shù)。并且從下一代開始，英特爾將以Tile GPU、SoC和CPU的方式來設(shè)計(jì)桌面處理器產(chǎn)品，其具體的指代還有待英特爾進(jìn)一步給出結(jié)果。

最后在ARC顯卡和相關(guān)產(chǎn)品部分還要提到的是，英特爾目前正在推進(jìn)名為“Project Endgame”的云游戲平臺(tái)，計(jì)劃在2022年上線。這個(gè)平臺(tái)將采用各種類型的”XPU”產(chǎn)品，不出意外的話，將以英特爾自家的產(chǎn)品為主。加強(qiáng)視頻和媒體功能

本次加速計(jì)算和圖形部分的另一個(gè)重要內(nèi)容則是視頻和媒體部分的加強(qiáng)。英特爾給出的數(shù)據(jù)顯示大約有80%的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容是以視頻的形式存在的。這里面包合了直播、優(yōu)質(zhì)內(nèi)容等，比如目前最流行的短視頻社交和vlog等。這里面的計(jì)算需求包括視頻框架gstremer、AI工具AI Analytics Toolkit、視頻程序FFMPEG以及AI相關(guān)視頻處理軟件OpenVINO等，針對的應(yīng)用包括視頻轉(zhuǎn)碼、云游戲、虛擬桌面、媒體AI處理等。針對這些功能，英特爾推出了名為Arctic Sound-M的數(shù)據(jù)中心GPU產(chǎn)品，并稱這款產(chǎn)品為唯一的開源媒體解決方案堆棧，且是首個(gè)支持AV1編碼的GPU產(chǎn)品。Arctic Sound-M目前可以提供四種重要應(yīng)用下的加速：一是媒體轉(zhuǎn)碼，Arctic Sound-M支持最多8條4K視頻流同時(shí)進(jìn)行處理，支持30多個(gè)1080p視頻流進(jìn)行同時(shí)處理;二是云游戲，Arctic Sound-M在720p分辨率下，最多同時(shí)支持30余個(gè)Android游戲同時(shí)運(yùn)行;三是虛擬桌面，Arctic Sound-M能夠同時(shí)支持最多60個(gè)虛擬桌面應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行;四則是媒體A功口強(qiáng)功能，ArcticSound-M的最高算力在INT8模式下高達(dá)150TOPS，能夠輕松完成大量的AI相關(guān)計(jì)算任務(wù)。ArcticSound-M在2月發(fā)布會(huì)上就已經(jīng)進(jìn)入樣品階段，預(yù)計(jì)將在2022年中期正式發(fā)布。

另外，在HPC AI計(jì)算方面，目前英特爾的至強(qiáng)處理器已經(jīng)獲得了超級計(jì)算機(jī)高達(dá)85%的市場份額，之前依靠的是Xeon SapphireRapids產(chǎn)品。而今英特爾又再接再厲，發(fā)布了全新的Xeon SapphireRapids HBM版本，通過板載HBM存儲(chǔ)芯片，為處理器提供了更多的內(nèi)存帶寬，降低了處理器的內(nèi)存延遲所帶來的性能損失。英特爾宣稱，新的Xeon Sapphire RapidsHBM的內(nèi)存帶寬是之前非HBM產(chǎn)品的4倍，并且相比第三代Xeon處理器，其性能最高能夠達(dá)到2.8倍，這款產(chǎn)品將在2022年第二季度正式出貨。同樣是在HPC AI計(jì)算方面，英特爾之前預(yù)熱很多次的PonteVecchio終于要正式發(fā)布了，它將在今年晚些時(shí)候正式上市，首個(gè)用戶將會(huì)是美國國防部。英特爾宣稱Ponte Vecchio是超級算力GPU，目前主要用于搭建名為Aurora的超級計(jì)算機(jī)，這款超級計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)將獲得超過2Exa Flops的計(jì)算性能。單獨(dú)評價(jià)Ponte Vecchio的話，英特爾宣稱其性能也是之前的可比產(chǎn)品的大約2.6倍。

在算力目標(biāo)方面，英特爾計(jì)劃通過架構(gòu)、功耗、處理器和封裝、內(nèi)存和10方面的進(jìn)步，在2027年進(jìn)入Zetta級別計(jì)算能力，Zetta級別計(jì)算能力是指大約1024倍Exa級別，考慮到現(xiàn)在超級計(jì)算機(jī)的能力尚未達(dá)到Exa級別，也就是說，英特爾計(jì)劃在5年內(nèi)將系統(tǒng)性能最高提升1000倍，這是一個(gè)艱巨的任務(wù)，英特爾在未來的時(shí)間段內(nèi)究竟還有哪些做法還有待觀察。

最后英特爾還梳理了—下未來的產(chǎn)品路線。英特爾認(rèn)為，超算市場目前’將由Arctic Sound-M、XeonSapphire Rapids HBM、PonteVecchio以及相應(yīng)的OneAPI、XeGPU、x86 CPU以及XPU來完成。在自定義計(jì)算市場目前的產(chǎn)品陣列是Blockchain Accelerator以及部分定制化的服務(wù)產(chǎn)品，其中前者是英特爾之前推出的區(qū)塊鏈加速器，用于數(shù)據(jù)貨幣相關(guān)應(yīng)用。而虛擬計(jì)算市場，英特爾將采用ARC獨(dú)立顯卡和后期的Celestial架構(gòu)所使用的多芯片封裝技術(shù)來占領(lǐng)，當(dāng)然Deep Link技術(shù)也必不可少。英特爾的棋局

從計(jì)算的角度來看，英特爾在過去很長一段時(shí)間都是以CPU計(jì)算為主。CPU是典型的串行計(jì)算，邏輯計(jì)算能力強(qiáng)大但是無法做到同時(shí)處理大量的并行計(jì)算，而后者正是GPU的強(qiáng)項(xiàng)。在人們使用計(jì)算機(jī)的早期，串行計(jì)算占據(jù)主流地位，并行計(jì)算的需求還沒有如此凸顯。但是隨著GPU的發(fā)展、計(jì)算需求的發(fā)展，人們還是逐漸發(fā)現(xiàn)，類似GPU這樣以并行計(jì)算為主的產(chǎn)品，在合適的環(huán)境、軟件和需求的配合下，能夠?qū)崿F(xiàn)比CPU強(qiáng)大百倍干倍的計(jì)算效能。于是，并行計(jì)算逐漸取代了串行計(jì)算，尤其是AI相關(guān)產(chǎn)業(yè)興起后，GPU以及各類AI加速芯片，更是以狂奔的速度，帶來了人類計(jì)算發(fā)展史上最大規(guī)模的擴(kuò)張和前進(jìn)。

其實(shí)英特爾并非沒有為并行計(jì)算做過努力，英特爾在之前嘗試過采用眾多x86小核心組建Larrabee架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)片上大規(guī)模并行計(jì)算，但是這條路最終被證明難以和GPU抗衡，因此也以停產(chǎn)告終。最終，英特爾選擇重新進(jìn)入GPU產(chǎn)業(yè)界，推出了Xe架構(gòu)和相關(guān)產(chǎn)品，這一次英特爾應(yīng)該是走對了。

從目前的產(chǎn)品狀況來看，英特爾的首款A(yù)RC獨(dú)立顯卡ARCAlchemist即將在2022年上市，并且英特爾宣稱其全年銷量可達(dá)400萬片。從目前泄露的產(chǎn)品信息等內(nèi)容來看，ARC Alchemist的性能可能不會(huì)太強(qiáng)，比如其對位產(chǎn)品可能是RTX 3060甚至RTX 3060 Ti.而對更高端的RTX 3090等產(chǎn)品幾乎沒有威脅，況且2022年AMD和英偉達(dá)都要更新產(chǎn)品線，可能屆時(shí)ARC Alchemist只能定位中端。但是這并不意味著英特爾第一步走得不好。在GPU這類產(chǎn)品上，只有足夠多的用戶才能夠有下一代產(chǎn)品的改善，用戶會(huì)不斷地給出使用反饋和產(chǎn)品反饋，未來英特爾才可能根據(jù)這些信息不斷地改進(jìn)產(chǎn)品，提升性能和使用體驗(yàn)。因此，只要有用戶、有市場，ARC系列就能夠持續(xù)存活，這樣一來，2022年的首批400萬片ARC獨(dú)立顯卡就顯得頗為重要了，這不但是英特爾給市場的信心，也是給自己未來發(fā)展奠定的基礎(chǔ)。

接下來，在擁有了Xe這樣的GPU架構(gòu)之后，英特爾在更多方面開始大展宏圖。比如面向數(shù)據(jù)中心的Arctic Sound-M，以及Xe-HPC等產(chǎn)品。這意味著英特爾開始進(jìn)入以GPU為主的計(jì)算市場，開始向英偉達(dá)的核心領(lǐng)域發(fā)起沖擊了。

和英偉達(dá)相比，英特爾也在本次發(fā)布會(huì)上更清晰地梳理了自己的優(yōu)勢。比如x86 CPU的資源、自家強(qiáng)大的制程支撐、各種高級封裝技術(shù)、各種內(nèi)存和10技術(shù)等，在這些諸多優(yōu)勢的加持下，再加上Xe架構(gòu)的相關(guān)產(chǎn)品，英特爾才有底氣說自己能夠在2026年進(jìn)入Zetta時(shí)代。相比之下，英偉達(dá)在GPU方面的確優(yōu)勢巨大，但是其余的部分包括CPU、先進(jìn)封裝、先進(jìn)工藝、存儲(chǔ)和10等，都需要業(yè)內(nèi)其他廠商的配合，這一點(diǎn)上英偉達(dá)面臨的風(fēng)險(xiǎn)要更高一些。

從英特爾2022年的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃來看，隨著首款高性能獨(dú)立顯卡上市，Xe架構(gòu)在計(jì)算市場逐漸鋪開，2022年將會(huì)是英特爾在加速計(jì)算和圖形市場開端的一年，這一年的走勢將決定英特爾未來數(shù)年如何面對這個(gè)市場和產(chǎn)業(yè)。