Intel stellt eigenständige Konzept-GPU mit 64 mm² Chipfläche vor [Update]

Update vom 21.02.18:

Intel bat uns, noch einmal explizit darauf hinzuweisen, dass bei der Präsentation eine bereits existierende GPU-Architektur (Gen9LP) zum Einsatz kam und das Forschungspapier ausschließlich einen Machbarkeitsnachweis darstellt ("Proof of Concept"). Dieser wird definitiv nicht als Produkt erscheinen. Im Originalartikel sprachen wir bereits an, dass die GPU in dieser Form niemals den Markt erreichen wird, sondern Intel die Erkenntnisse in kommenden Architekturen beziehungsweise GPUs integrieren kann. Wir haben den Fließtext an wenigen Stellen angepasst, um diesen Umstand besser zu verdeutlichen.

"Last week at ISSCC, Intel Labs presented a research paper exploring new circuit techniques optimized for power management. The team used an existing Intel integrated GPU architecture (Gen 9 GPU) as a proof-of-concept for these circuit techniques. This is a test vehicle only, not a future product. While we intend to compete in graphics products in the future, this research paper is unrelated. Our goal with this research is to explore possible, future circuit techniques that may improve the power and performance of Intel products."

Originalartikel vom 20.02.18:

Seitdem Raja Koduri, der bis November AMDs Radeon Technologies Group geleitet hat, zu Intel gewechselt ist, um dort die Grafikentwicklung zu verantworten, kann der neue Arbeitgeber jetzt ein erstes größeres Projekt präsentieren. Auf dem ISSCC 2018 stellte Intel ein Forschungspapier zu einem Grafikchip vor, dessen Entwicklung zwar nicht unter Koduri angestoßen wurde, er aber für kommende Projekte einsetzen kann. Der Chiphersteller hat die bereits in die Jahre gekommene Gen9LP-Architektur, wie sie als integrierte Low-Power-Ausführung in den Apollo-Lake-Prozessoren mit Goldmont-Kernen zum Einsatz kommt, erweitert und zu Testzwecken als dedizierte, eigenständige GPU umgesetzt. Die japanische Webseite pc.watch.impress.co.jp war vor Ort und zeigt zahlreiche Folien - die Google-Übersetzung zu Englisch lässt sich sehr gut lesen.

Die Konzept-GPU wurde im 14-nm-Prozess gefertigt und vereint 1,542 Milliarden Transistoren auf einer Chipfläche von 8 × 8 mm, sprich 64 mm². Der GPU-Aufbau entspricht weitgehend der HD Graphics 505 als größeren Apollo-Lake-Ableger: Ein GPU-Slice besteht aus drei Sub-Slices, die wiederum je sechs Execution-Units (EUs) beherbergen. Das macht summa summarum 144 Shader-Einheiten, die wie bei Intel typisch - für AMD und Nvidia untypisch - an einem L3-Cache hängen. Die Caches dürften auch den Grund für die Größe der GPU darstellen. Nicht in den 64 mm² inbegriffen ist ein System Agent, der die Kontrolllogik trägt und mit 4 MiByte Cache ebenfalls nicht gerade klein ausfallen dürfte. Ein externer FPGA als "Brücke" zur CPU verdeutlicht den Konzeptstatus.

Im Wesentlichen möchte Intel mit der GPU eine modernisierte Spannungsregelung testen. Neben den bisherigen Switched Capacitor Voltage Regulators (SCVR) setzt der Chiphersteller Digitally Controlled Low Dropouts (DLDO) ein, um einzelne GPU-Teile mit individuellen Spannungen zu versorgen. Per Power-Gating lässt sich jede EU einzeln in den Tiefschlaf legen. Um die Effizienz der neuen Ausführung mit der bislang genutzten vergleichen zu können, sind das erste Sub-Slice mit alten EUs und nur die zweite sowie dritte mit neuen EUs ausgestattet.

Laut Intel operiert die GPU mit 0,51 Volt bei 50 MHz und 1,2 Volt bei 400 MHz. Die neue Spannungsregelung ermöglicht jedoch den EU Turbo, um den Takt bei geeigneten Bedingungen verdoppeln zu können. Bei 12 aktiven EUs (sechs schlafend) und einer 54-prozentigen Auslastung spricht Intel von einer durchschnittlich 37 Prozent höheren Performance durch den EU Turbo. Bei einer Vollauslastung der 12 EUs soll durchschnittlich 29 Prozent Energie eingespart werden.

Die GPU wird in dieser Form nicht als Endkundenprodukt erscheinen, dient aber zu weiteren Forschungszwecken. Die Spannungsregelung wird in dieser oder einer weiter entwickelten Form sicherlich in einer kommenden GPU-Architektur zum Einsatz kommen. Zuletzt hatte Intel auf dem ISSCC 2014 eine solche Konzept-GPU im 22-nm-Prozess vorgestellt. Auch damals ging es um neue Technologien zur Steigerung der Effizienz.

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Intel stellt eigenständige Konzept-GPU mit 64 mm² Chipfläche vor [Update] Im Rahmen der International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2018 hat Intel ein Forschungspapier zu einem eigenständigen Grafikchip vorgestellt, das als Konzept für kommende Endprodukte herangezogen weden kann. Intel hat dazu die Gen9LP-Architektur von Gemini Lake erweitert und in einem 64 mm² großen Die untergebracht. Die Entwicklung erfolgt inzwischen unter dem ehemaligen Radeon-Chef Raja Koduri.

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