Exclusief: interne Intel Xe-documentatie onthult 500-Watt GPU en 'Tile'-ontwerp

Intel is van plan om afzonderlijke grafische kaarten te maken, en ja, dat is spannend. Maar tot nu toe heeft het de details nauwlettend in de gaten gehouden. Niet langer.

Digital Trends heeft delen van een interne presentatie van Intel’s Data Center-groep verkregen die een eerste echte kijk geven op wat Intel Xe (codenaam “Arctic Sound”) is in staat om. De presentatie geeft details over functies die vanaf begin 2019 actueel waren, hoewel Intel sindsdien mogelijk enkele van zijn plannen heeft gewijzigd.

Deze details laten zien dat Intel het serieus meent aanvallen van Nvidia en AMD vanuit elke mogelijke hoek en geef de beste kijk op de GPU's tot nu toe. Het bedrijf is duidelijk van plan groot te worden met de nieuwe lijn grafische kaarten, met name een met een thermisch ontwerpvermogen (TDP) van 500 watt – het hoogste vermogen dat we ooit van welke fabrikant dan ook hebben gezien.

Intel weigerde commentaar te geven toen we contact opnamen met een woordvoerder voor een reactie.

Intel's Xe grafische kaart maakt gebruik van 'tegel'-chiplets, waarschijnlijk met elk 128 uitvoeringseenheden

Xe is Intel's enige, verenigende architectuur voor al zijn nieuwe grafische kaarten, en de dia's bieden nieuwe informatie over het ontwerp van Intel.

Uit de documentatie blijkt dat Intel's Xe GPU's "tegel" -modules zullen gebruiken. Intel noemt deze ‘chiplets’ in de documentatie niet, maar het bedrijf maakte in november bekend dat dit wel het geval is Xe-kaarten zouden een systeem met meerdere dobbelstenen gebruiken, samen verpakt per Foveros 3D-stapelen.

De techniek kan vergelijkbaar zijn met die van AMD in zijn Zen-processors (wat logisch is: bedenk wie Intel heeft ingehuurd). Op grafisch gebied verschilt deze aanpak van de manier waarop AMD- en Nvidia-kaarten zijn ontworpen.

De vermelde kaarten omvatten een GPU met één tegel onderaan de stapel, een kaart met twee tegels en een kaart met maximaal vier tegels.

De documentatie vermeldt niet hoeveel uitvoeringseenheden (EU) er in elke tegel zullen worden opgenomen, maar de tegel telt komen overeen met een driverlek uit medio 2019 waarin drie Intel GPU’s en hun overeenkomstige EU’s werden vermeld: 128, 256 en 512. Als wordt aangenomen dat elke tegel 128 EU's heeft, ontbreekt de 384-EU-configuratie. Dat komt overeen met de ontbrekende configuratie met drie tegels uit de gelekte dia's die we hebben ontvangen.

We gaan ervan uit dat Xe dezelfde basisarchitectuur zal gebruiken als de vorige van het bedrijf Irisu Plus (Gen 11)-afbeeldingen aangezien Xe (Gen 12) slechts een jaar later verschijnt. Intel’s Gen 11 GPU’s bevatten één segment, dat was verdeeld in acht ‘sub-segmenten’, die elk acht EU’s bevatten, voor een totaal van 64.

Dit is de basis voor Xe, die meerdere plakjes in één pakket gaat samenbrengen. Volgens dezelfde berekening zou een enkele tegel twee van deze plakjes bevatten (of 128 EU's). De GPU met twee tegels zou dan vier segmenten (of 256 EU's) bevatten en de vier tegels zouden acht segmenten (of 512 EU's) krijgen.

Intel heeft geïnvesteerd in multi-die-verbindingen waardoor deze tegels met hoge efficiëntie kunnen functioneren, bekend als EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge) – misschien wel de “co-EMIB” genoemd door Intel afgelopen zomer. Het is een technologie die Intel debuteerde in de revolutionaire maar noodlottige Kaby Lake-G-chips vanaf 2018.

Het thermische ontwerpvermogen zal variëren van 75 tot 500 watt

Intel heeft minstens drie verschillende kaarten in de maak, met een TDP variërend van 75 watt tot 500 watt. Deze cijfers vertegenwoordigen het volledige scala aan grafische afbeeldingen, van consumentenkaarten op instapniveau tot en met serverklasse datacenteronderdelen.

Laten we ze één voor één bekijken, beginnend onderaan. De basis TDP van 75 watt tot 150 watt is alleen van toepassing op kaarten met een enkele tegel (en vermoedelijk 128 EU's). Deze lijken het meest geschikt voor consumentensystemen en komen overeen met de preview die we tot nu toe hebben gezien van een kaart genaamd ‘DG1’.

Op CES 2020, Intel onthulde de DG1-SDV (softwareontwikkelingsvoertuig), een discrete desktop grafische kaart. Het beschikte niet over een externe voedingsconnector, wat aangeeft dat het waarschijnlijk een kaart van 75 watt was. Dat komt overeen met de SDV-kaart met 1 tegel die als eerste in het bovenstaande diagram wordt vermeld.

Het is moeilijk te zeggen hoeveel het 150 watt-gedeelte zou kunnen verschillen van DG1-SDV. Een TDP van 150 watt zou theoretisch echter in de buurt zijn Nvidia's RTX 2060 (nominaal voor 160 watt) en AMD RX5600XT (nominaal 160 watt, na een recente BIOS-update).

Ondanks het opvallende ontwerp van de behuizing van de DG1, bleef Intel volhouden dat deze alleen voor ontwikkelaars en softwareleveranciers bedoeld was. De kaarten die in de grafiek worden vermeld als “RVP” (referentievalidatieplatform) kunnen producten zijn waarvan we verwachten dat Intel ze verkoopt. Hoe sterk de RVP en SDV op elkaar zullen lijken, is op dit moment onbekend, vooral als Intel zowel consumenten- als serverversies van deze GPU's klaarmaakt.

Naast deze opties, die mogelijk verband houden met consumentenproducten, lijkt Intel extremere Intel Xe grafische kaarten te hebben. Beide verbruiken meer stroom dan een gemiddelde thuis-pc kan leveren.

De eerste is een GPU met twee tegels en een TDP van 300 watt. Als dit vandaag de dag aan gamers zou worden verkocht, zou het gemakkelijk het stroomverbruik van de huidige grafische gamingkaarten overschrijden. Het TDP is 50 watt meer dan dat van de toch al energievretende Nvidia RTX 2080Ti.

Alleen al op basis van TDP past dit product waarschijnlijk als een concurrent van de 280 watt RTX Titaan werkstation-GPU of de 300 watt Tesla V100, de oudere datacenterkaart van Nvidia. Het is waarschijnlijk een onderdeel van een werkstation dat voldoet aan de tweede pijler in de strategie van Intel, bestempeld als ‘hoog vermogen’. Intel definieert deze als producten die zijn gemaakt voor activiteiten zoals mediatranscodering en analyse.

De echte krachtige oplossing is de grafische kaart met vier tegels van 400 tot 500 watt die bovenaan de stapel staat. Dit verbruikt veel meer stroom dan welke consumentenvideokaart van de huidige generatie dan ook, en bovendien meer dan de huidige datacenterkaarten.

Als gevolg hiervan specificeert de kaart met 4 tegels een vermogen van 48 volt. Dat wordt alleen geleverd in servervoedingen, wat feitelijk bevestigt dat de krachtigste Intel Xe niet als consumentenonderdeel zal verschijnen. Het vermogen van 48 volt kan ervoor zorgen dat Intel 500 watt kan bereiken. Terwijl de meest extreme gaming-voedingen een videokaart van 500 watt aankunnen, kunnen de meeste dat niet.

In november 2019 kondigde Intel ‘Ponte Vecchio’ aan, die het bedrijf de ‘eerste exascale GPU’ voor datacenters noemde. Het is een 7nm-kaart die gebruik maakt van een aantal chiplet-verbindende technologieën om die macht op te schalen.

Het lijkt zeker geschikt voor deze kaart met vier tegels en 500 watt, hoewel Intel zegt dat de Ponte Vecchio pas in 2021 uitkomt. Het was destijds ook gemeld dat Ponte Vecchio een Compute eXpress Link (CXL) -interface zou gebruiken via een PCI-e 5.0-verbinding en een Foveros-pakket met acht chiplets.

Xe gebruikt HBM2e-geheugen en ondersteunt PCI-e 4.0

Er gaan geruchten rond dat Intel duur geheugen met hoge bandbreedte (HBM) gebruikt in plaats van meer conventionele GDDR5 of GDDR6. Volgens onze documentatie zijn de geruchten waar. De laatste grote grafische kaart die HBM2 gebruikte, was de AMD Radeon VII, hoewel daaropvolgende Radeon-kaarten sindsdien zijn overgestapt op GDDR6, zoals de GPU's van Nvidia.

De documentatie specificeert dat Xe HBM2e zal gebruiken, de nieuwste evolutie van de technologie. Het sluit goed aan bij een aankondiging van SK Hynix en Samsung dat HBM2e-onderdelen in 2020 op de markt zouden komen. De documenten beschrijven ook hoe het geheugen zal worden ontworpen, rechtstreeks aan het GPU-pakket zal worden gekoppeld en gebruik zal maken van “3D RAM-dies op elkaar gestapeld”.

Hoewel het niet wordt vermeld, zal Xe het waarschijnlijk gebruiken Foveros 3D-stapelen voor het onderling verbinden van meerdere dobbelstenen, en ook om het geheugen dichter bij de dobbelsteen te brengen.

Het minst verrassende dat moet worden bevestigd over Intel Xe is PCI-e 4-compatibiliteit. De Radeon-kaarten van AMD uit 2019 ondersteunen allemaal de nieuwste generatie PCI-e en we verwachten dat Nvidia zich daar in 2020 ook aan gaat conformeren.

GPU's zullen elk segment targeten

Intel heeft één enkele architectuur gecreëerd die kan worden geschaald van de geïntegreerde grafische kaart voor dunne laptops tot high-performance computing voor data-engineering en machinaal leren. Dat is altijd de boodschap van Intel geweest, en de documentatie die we hebben ontvangen bevestigt dat.

Discrete kaarten voor gaming vormen slechts een klein deel van de productstapel. De dia's laten Intel-plannen zien voor tal van toepassingen, waaronder mediaverwerking en -levering, grafische afbeeldingen op afstand (gaming), media-analyse, meeslepende AR/VR, machine learning en high-performance computing.

Waar blijven we?

Het is nog te vroeg om te zeggen of Intel’s ambitieuze duik in discrete grafische kaarten AMD en Nvidia zal ontwrichten. We zullen waarschijnlijk pas op Computex 2020 meer officiële details over Xe horen.

Toch is het duidelijk dat Intel niet hinkt op de lancering van zijn eerste afzonderlijke grafische kaarten. Het bedrijf zal concurreren met Nvidia en AMD op alle belangrijke markten: instapniveau, middenklasse en HPC.

Als het zelfs maar op één van deze drie gebieden voet aan de grond kan krijgen, zullen Nvidia en AMD een sterke nieuwe concurrent hebben. Een derde optie naast het huidige duopolie zou betere keuzes tegen agressievere prijzen moeten betekenen. Wie wil dat niet?

Aanbevelingen van de redactie

• De buitensporige prijsstrategie van Nvidia is precies waarom we AMD en Intel nodig hebben
• Intel Arc Alchemist: specificaties, prijzen, releasedatum, prestaties
• Intel Arc Pro is echt: er zijn drie nieuwe werkstation-GPU's onthuld
• Nieuwe Intel Arc-specificaties onthullen een voordeel ten opzichte van AMD en Nvidia
• Alles is zojuist aangekondigd op Intel's Arc graphics-evenement