Intel Arc銳炫獨立顯卡深入解讀

3月30日晚，Intel終于發布了預熱良久的Arc銳炫系列獨立顯卡，代號Alchemist(煉金術師)。

Intel的上一款高性能游戲獨立顯卡，還要追溯到1998年的i740，但是曇花一現之后就沒了，后來的Larrabee獨顯計劃也沒能開花結構(除了衍生出短命的Xe Phi加速卡)。

現在，24年過去了，Intel終于回歸游戲顯卡!

Intel Arc顯卡包括3、5、7三大系列，分別定位主流游戲、性能游戲、發燒游戲。

首批登陸筆記本移動端(后續陸續進入桌面臺式機和工作站)，而首發的是主流的3系列，5、7系列將在今年初夏面世。

平臺搭檔主力是12代酷睿H45、P28系列高性能處理器，也入圍了Intel Evo嚴苛認證。

【型號/規格/性能：最高飆到150W】

Arc A系列有大小兩種不同的GPU芯片，其中大的編號“ACM-G10”，擁有32個Xe核心(可以粗略地理解為512執行單元)、32個光追單元、16MB二級緩存，搭配256-bit GDDR6顯存，支持PCIe 4.0 x16。

小的編號“ACM-G11”，8個Xe核心，8個光追單元，4MB二級緩存，96-bit GDDR6顯存，支持PCIe 4.0 x8。

它們都具備2個Xe媒體編解碼引擎、4個顯示通道。

產品方面，Arc 3系列首發兩款型號，高端的Arc A370M核心頻率1550MHz，64-bit 4GB顯存，功耗范圍35-50W。

Arc A350M精簡到6個Xe核心、6個光追單元，核心頻率降至1150MHz，顯存不變，功耗范圍則是25-35W。

Arc 5系列目前僅一款型號Arc A550M，16個Xe核心、16個光追單元，核心頻率僅900MHz，搭配128-bit 8GB顯存，功耗60-80W。

Arc 7系列將有兩款型號，滿血的是Arc A770M，32個Xe核心(512執行單元)、32個光追單元，核心頻率高達1650MHz，配備256-bit 16GB顯存，功耗范圍高達120-150W。

Arc A730M精簡到24個Xe核心、24個光追單元，核心頻率1100MHz，顯存降至192-bit 12GB，功耗80-120W。

值得一提的是，Arc顯卡的核心頻率并不是固定的，而是有一個動態范圍，可以根據不同負載自動調節，規格表中的頻率只是一個平均值。

性能方面，Arc A370M顯卡搭配i7-12700H處理器，1080p中等畫質下，大部分主流游戲都可以穩定超過60FPS，《GTA5》、《火箭聯盟》等則可以超過90FPS。

對比12代酷睿i7-1280P中集成的96個執行單元、1450MHz頻率的銳炬Xe核顯，綜合游戲性能高出一倍左右。

而在內容軟件中，得益于優化適配，性能提升幅度最多可以達到1.4倍。

目前，基于Arc A300M系列的筆記本正在陸續問世，品牌包括宏碁、華碩、戴爾、海爾、惠普、聯想、微星、三星、藍天、聞泰等等，Intel NUC迷你機也會加入。

在國內市場，Arc筆記本將從下個月開始上市。

【內核架構：這次完全變了】

Intel Arc銳炫顯卡基于高性能的Xe HPG架構，基本組成單元包括Xe內核、Xe媒體引擎、Xe顯示引擎、Xe圖形流水線等，我們逐一來看。

大家知道，Intel GPU多年來的基本模塊一直都是“執行單元”(EU)，Xe HPG架構上變成了全新的“Xe核心”(Xe Core)。

Xe核心中又包含16個256位矢量引擎(XVE)、16個1024位矩陣引擎(XMX)、192KB共享緩存、載入存儲單元等等，其中緩存可以根據工作負載，在一級緩存、共享本地內存(SLM)之間動態分配。

Xe核心的上一層級是渲染切片(Render Slice)，每個包含4個Xe核心、4個光追單元、4個紋理采樣器、幾何前端、光柵前端、HiZ單元、2個像素后端。

渲染切片可以多組結合擴展，Arc顯卡最多有8個。

Arc顯卡完整支持DX12 Ultimate、Vulkan，并且同時支持DXR光追、Vulkan光追。

這就是Arc顯卡完整的內部架構圖。

矢量引擎改進了ALU單元，提供專用的FP浮點執行接口，共享的INT/EM整數執行接口，每個時鐘周期可以執行16個FP32操作、32個FP16操作、64個INT8操作。

由于AI算法核心幾乎完全圍繞矩陣乘法、累加算法，所以Xe核心里加入了單獨的矩陣引擎，專門用于執行XMX指令。

它具備獨立的執行端口，每個時鐘周期可以執行128個FP16/BF16操作、256個INT8操作，512個INT4/INT2操作。

【XeSS：化腐朽為神奇的超分辨率縮放】

針對矩陣引擎不同指令的處理操作，Intel也做了詳細的解釋，我們來簡單了解下。

MAC作為圖形渲染中的基本SIMD矢量指令，也是Xe矢量引擎的核心，可以執行8次并行乘法，然后執行8次并行加法，每個時鐘周期就是16個操作。

上圖最左側水平方向的前排、后排藍色方塊，就代表操作數，上下的方框則代表累積的源和結果。

DP4a指令是針對不需要32位精度的AI計算所做的優化，工作原理是將所有32位輸入分成8位塊，然后獨立執行，總共32次并行乘法(紫色方塊)，每個時鐘周期就是64個操作，相比標準SIMD MAC提高了4倍。

XMX指令也是每個操作分成4個塊，然后獨立相乘、累加，共有64個操作，每個時鐘周期4個階段就是256個操作，由此帶來16倍的算力提升。

XMX矩陣引擎最直接的作用就是支撐XeSS超采樣抗鋸齒技術，類似NVIDIA DLSS、AMD FSR，可以通過低分辨率渲染、高分辨率縮放輸出，提升游戲性能，并得到類似或超越原生的畫質。

XeSS已經得到了十多款游戲的支持，不過目前還不可用，會在今年初夏正式面世。

下邊感受一下XeSS在實際游戲中的效果，左側是1080p原生渲染，右側是4K XeSS縮放渲染，可以明顯看到后者的畫面質量高得多，細節也更加豐富、銳利。

至于性能提升幅度，Intel暫時沒有給出具體數據。

【多媒體：首發全新視頻格式AV1】

Xe媒體引擎可以為主流視頻軟件帶來硬件加速，解碼支持高達8K60 12-bit HDR，編碼支持高達8K 10-bit HDR。

視頻編解碼格式不但支持MPEG-4、VP9、AVC、H.264、HEVC(H.265)，更是首發支持AV1硬件編碼、解碼。

AV1的編碼效率相比H.264、H.265分別高出50%、20%，能夠以更小的文件、更少的帶寬帶來更高的畫面質量，關鍵是開放的，無需版權費，是開放媒體聯盟力推的技術。

這個聯盟的成員都是大名鼎鼎的巨頭，包括亞馬遜、蘋果、ARM、思科、Facebook、Google、華為、Intel、微軟、Mozilla、Netflix、NVIDIA、三星、騰訊等等。

AV1還在起步階段，但普及速度很快，尤其是解碼方面，NVIDIA RTX 30系列、AMD RX 6000系列，聯發科天璣1000開始，Windows 10系統和不少視頻軟件、視頻網站、視頻設備，都已經支持。

來對比一下AV1、H.264在游戲直播中的畫質差異，分辨率都是1080p，碼率都是5Mbps。

【顯示：支持平滑同步】

Xe顯示引擎支持HDMI 2.0b、DisplayPort 1.4a輸出標準，并且為下一代DisplayPort 2.0 10G做好了準備。

視頻輸出也支持極高的分辨率、刷新率，最高可以雙路8K60 HDR、四路4K120 HDR，以及1080p360、1440p360。

同步技術更是帶來了三種，最常見的是VESA標準的Adaptive Sync(適應性同步)，與顯示器刷新率同步，消除畫面撕裂，當今多數游戲本的屏幕都支持該技術。

其次是Speed Sync(加速同步)，可以在關閉V-Sync垂直同步后，為當前幀提供加速，不僅可以消除撕裂，還具備低延時、無上限的優點。

最后是新的“Smooth Sync”(平滑同步)，通過抖動過濾功能，對畫面撕裂進行模糊化處理，保證同步無撕裂、無失真。

【Deep Link：CPU+GPU協同發力】

處理器、顯卡都是自己家的，自然要聯合作戰，這就是Deep Link技術，可以讓酷睿處理器、核顯、獨顯協同釋放各自的潛力，主要應用包括三個方面。

一是動態功率共享，支持12代酷睿平臺，原理很簡單，就是根據不同的負載，動態調節CPU、GPU的功耗配比，玩游戲就多給GPU。

AMD平臺有相同的技術SmartShift，NVIDIA也有類似的，但自己沒有CPU處理器，效果自然大打折扣。

二是超級編碼，通過oneVPL API，可以讓獨立顯卡、核芯顯卡共同進行視頻編碼，處理不同的幀畫面，再合成。

三是超級算力，聯合基于機器學習的MLS框架，結合XMX引擎加速，可以智能地將計算負載分配給獨立顯卡、核芯顯卡各自的計算引擎，比如處理視頻的時候，將畫面分成不同區塊，交給兩種顯卡，處理完畢后再合成輸出。

Intel宣稱，在內容創作上，動態功率共享、超級編碼、超級算力可以分別帶來最多30%、60%、24%的性能提升。

Intel也展示了超級算力的應用實例，將低畫質的視頻AI處理縮放到高分辨率畫質。

【驅動面板：煥然一新 監控優化都在行】

硬件有了，驅動自然也要跟上，Arc顯卡將搭配全新的“Arc Control”驅動控制面板，功能更加豐富，包括游戲驅動、性能調優、全局設置、游戲庫、創作者工作站等模塊。

性能調優部分，可以實時監測查看各種硬件指標，頻率、電壓、占用率、溫度、風扇轉速等等，還可以設置監測涂層，隨時覆蓋查看。

未來的桌面產品，還會支持調節功耗、風扇轉速等，不知道是否會加入超頻……

創作者工作站部分，可以方便地進行直播、AI攝像頭強化(背景模糊/背景替換/刪除和自動補幀等)、自動生成游戲高光時刻。

等了這么久，Intel高性能獨立顯卡終于來了，你準備好了嗎?

關鍵詞： Arc銳炫 獨立顯卡 深入解讀 Arc銳炫系列