缘何成就显卡霸主?扒一扒英特尔集成显卡的历史

  英特尔意欲重回独显市场,今天,就让我们再次拨开历史迷雾,扒一扒英特尔是如何依靠集成显卡成为整个显卡市场霸主(不是指性能,而是最高占有率)的?

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缘何成就显卡霸主?扒一扒英特尔集成显卡的历史 图


  紧跟DX的脚步 英特尔集成显卡之旅

  自810/815芯片组一炮而红后,英特尔就确立了芯片组整合GPU的发展策略,这种集显规划不仅可以极大降低DIY平台的开销,更符合笔记本的瘦身方向,所以结局就变得显而易见了。

  Extreme Graphics初露锋芒

  2002年,为了配合Pentium 4(奔腾4)处理器的发售,英特尔同步推出了配套的i845G和i845E芯片组(随后还衍生出了i845GL/GE/GV等。)

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  为了便于推广,英特尔给集成显卡统一命名为“Intel Extreme Graphics”,它硬件支持DirectX7.0,性能接近NVIDIA同期的GeForece 2 MX200,通过DVMT技术可从内存中调动最多48MB用于共享显存(需要配合Win XP系统)。

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  这个时期的3D游戏普遍都采用DirectX作为多媒体的编程接口,为了获得最好的画质,开启所有特效,就需要GPU端完整支持某一DirectX标准才可以。

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  当DirectX步入8.0时期时,英特尔推出了改良的Extreme Graphics II,并将其集成在i865G芯片组内。需要注意的是,这款集成显卡只是部分支持DirectX8.0,虽然它通过双通道内存技术和新一代Zone Rendering技术提升了效能,接近NVIDIA同期的GeForece 2 MX400,但受限于不完整的DirectX8.0,对游戏玩家的吸引力并不算大。

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  为了看到3DMark2001的这个测验项目,不知道多少DIY玩家咬牙升级支持DX8.0的显卡

  GMA集显大获荣光

  2003年微软发布了DirectX9.0,连完整DirectX8.0都不支持的Extreme Graphics II自然更是难以为继。

  于是,英特尔加大了集成显卡的研究力量,并终于在2004年伴随Intel 915G芯片组(包括移动端的915GM,以后英特尔移动芯片组都会带个“M”)与玩家见面。

  为了彰显新品身份,英特尔将集成显卡改名为“Graphics Media Accelerator”,而915G芯片组首发的GMA900就此诞生,其核心频率可达333MHz,整体性能有了显著的提升。一年后945G芯片组降临,它集的GMA950可以视为GMA900的超频版,核心频率提升到了400MHz,并加入了对HDTV的支持。

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  由于这一时期笔记本电脑慢慢步入井喷期,而此时针对笔记本定制的独立显卡还未成熟,所以几乎绝大多数笔记本新品都是GMA900集成显卡的“客户”。在新集成显卡的帮助下,英特尔在2005年Q1季度占到了图形芯片市场份额的43.1%。后来迅驰平台的出现更是加速了这一进程,英特尔强制要求唯有采用英特尔自家处理器、芯片组和无线网卡组合的笔记本才能贴上迅驰商标,而当年迅驰就是高端笔记本的代名词。

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  微软在2004年就推出了DirectX9.0c,但英特尔直到2006年发布的G965芯片组才集成了支持该技术的GMA X3000显卡,其核心频率依旧是400MHz。2008年,伴随G31/G32/G35芯片组的问世,英特尔集成显卡也先后升级到了GMA X3100和GMA X3500,后者不仅拥有677MHz的核心频率,还首次加入了对DirectX10的支持,可惜由于驱动的拖累,这一时期的集成显卡表现并不理想。

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  2008年,英特尔在G45/G43/G41系列芯片组中集成了GMA X4500显卡,其最大的特色就是支持高清视频的硬解码,进一步完善了集显的使用范围,看全高清电影处理器占用率100%的问题得到了有效的缓解。没人能想到,GMA X4500系列(包含GMA X4500M、X4500HD等)竟然成为了集成显卡的绝唱。

  发展至今,英特尔集成显卡慢慢遭遇了显著的瓶颈:性能提升越来越乏力,而寄生于芯片组的形式也存在占用主板空间和功耗较高的缺陷。于是,英特尔决定改变玩法,对集成显卡的架构进行大刀阔斧的改革,并让它和处理器联姻,从而减少对主板空间的占用,符合PC绿色节能和笔记本瘦身的长期发展需要。

  没错,核芯显卡的序幕就要被拉开了。

  从开放慢慢走向封闭

  英特尔集成显卡的市占率之所以可以不断提升,与其从开放走向封闭的市场策略也不无关系。当年NVIDIA、ATI、VIA和SIS都曾为英特尔处理器研究过芯片组,与其配套的主板要么在成本上,要么在集成显卡的性能上都有着不俗的竞争力。

  其中,英特尔和NVIDIA的关系算是最为暧昧的。在很长一个时期NVIDIA都拿不到英特尔的授权,只能为AMD规划主板。而随着“nForce4 SLI+Althon 64+NVIDIA显卡”组合表现出了强大的战斗力,英特尔终于在2004年底和NVIDIA签订了多项专利交互授权协议,于是才有了后面无数经典的Intel平台NVIDIA芯片组,比如nForce 600和MCP73等,后者集成的GeForce 7系列图形核心更是深得玩家的喜爱,性能可秒杀英特尔同期的GMA集成显卡。

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  可惜,随着ATI被AMD收购,英特尔收回NVIDIA授权,英特尔处理器慢慢变得只有Intel自家芯片组可用的封闭局面。所以,每卖出1颗处理器,就意味着英特尔GPU销量+1,哪怕PC还额外配备了独立显卡也不影响英特尔集成显卡在3D图形市场上的份额。

  处理器+GPU二合一 回顾英特尔核显时

  收购ATI之后,AMD最早提出来融聚理念:将处理器和GPU打包成为一颗芯片。然而,英特尔却凭借32nm制程工艺的领先优势,抢先在第一代酷睿Westmere(桌面/笔记本代号分别为Clarkdale/Arrandale)尝鲜处理器和GPU的融合,从此掀开了核显时代的序幕。

  一代酷睿:掀开核显序幕

  虽然第一代酷睿赶上了处理器融合GPU的头班车,但不得不说英特尔此次有些匆忙了,因为此时处理器和GPU还都是独立存在的,只是被封装在同一块PCB上而已,它们之间运用QPI总线相连,被玩家形象地称为英特尔用“胶水”将处理器和GPU粘在了一起。

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  不过,至少在形态和空间占用上,这一代的酷睿处理器已经达成了目的,英特尔也做出了集成显卡→核芯显卡的更名。

  需要注意的是,这代处理器的处理器部分采用了32nm工艺,GPU部分还停留在45nm工艺层面。

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  其中,GPU部分里包含了PCI-E控制器和内存控制器,其本质就是一颗北桥芯片。和上代GMA4500集成显卡相比,第一代核芯显卡将EU单元从10个提升到了12个,核心频率提升到了最高900MHz,性能提升还是颇为显著的。为了延长笔记本的电池续航时间,移动版处理器的GPU还可以通过Turbo Boost动态调整频率。

  二代酷睿:实现真正的融合

  有了Westmere的经验积累,英特尔2011年发布的第二代酷睿处理器(Sandy Bridge)终于实现了处理器和GPU“真融合”的目标:处理器和GPU所有为32nm工艺打造,并和内存控制器、PCI-E控制器所有整合到一个核心之中。

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  为了满足不一样客户的需要,英特尔将第二代核芯显卡细分为了HD2000和HD3000,其中HD2000内置6个EU单元,为不支持超频的桌面处理器所用;HD3000拥有12个EU单元,专为移动酷睿(笔记本专用)和桌面K系列可超频的处理器猎装。

  需要注意的是,由于二代酷睿处理器的三级缓存改用了环形总线规划,而GPU可共享三级缓存,所以哪怕是6个EU单元的HD2000,其性能也会显著超过第一代核芯显卡。

  三代酷睿:性能功能大跃进

  2012年上市的第三代酷睿处理器(Ivy Bridge)凭借首发22nm工艺,对GPU部分进行了大幅度的优化更新。首先,英特尔将和核芯显卡细分为HD2500和HD4000,前者EU单元为6个(桌面处理器),而后者EU单元则提升到了16个(移动酷睿和K系列桌面处理器),同时加入了对DirectX11、OpenGL3.2的支持,增强了并行运算能力,Quick Sync 2.0编码加速技术还能加速视频编辑进度,视频输出能力也从原来的双屏上升到三屏输出。

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  从HD4000开始,笔记本电脑终于可以凭借唯一的核芯显卡应对主流3D游戏的挑战了,比如在低画质下流畅运行《英雄联盟》不再是奢望。要知道,当年《英雄联盟》可是堪称集显杀手的存在哦。

  四代酷睿:规范命名 锐炬诞生

  2013年,第四代酷睿处理器(Haswell)对核芯显卡进行了“大手术”,引入了模块化规划、可扩展的规划,从而走上了暴力堆砌核显规格的道路,并规范了以“GT+数字”的核芯命名方式。

  此次英特尔将核显细分为了GT1(具体型号为HD Graphics,内置10个EU单元,用于赛扬等低端处理器)、GT2(HD4200/HD4400/HD4600,内置20个EU单元,主要为移动酷睿和桌面处理器所用)。

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  GT3内置40个EU单元,并被进一步细分为15W GT3、28W GT3和GT3e。其中,15W GT3具体型号为HD5000,为i5-4260U等移动酷睿所用;28W GT3名为Iris(锐炬)5100,专为i5-4258U等移动酷睿所用;而GT3e被命名为Iris Pro 5200,集成额外的128MB eDRAM(可作为L4缓存,性能堪比当时的GeForce GT650M独显,被i7-4980HQ移动酷睿和i7-4770R等桌面酷睿所用。

  可惜,锐炬核显只为小众的高端和顶级处理器所用,而搭配它们的产品却大都还配备了额外的高性能独显,核显的重要性被大幅淡化。最需要更强核显加持的中低端处理器则只能运用GT1和GT2,这是时至今日英特尔也没能改进的无奈特色。

  五代酷睿:蓄势待发中

  第五代酷睿处理器(Broadwell)诞生于2014年,其核显在API方面有了大幅提升,支持DirectX11.2、OpenGL4.2和OpenCL2.0,甚至已经领先于NVIDIA当时主打的麦克斯韦架构。

  这一代核显GT1、GT2、GT3内置的EU单元分别提升到了12个、24个和48个,分别对应HD Graphics、HD5300/HD5500和HD6000/Iris 6100/Iris Pro 6200。这一年,英特尔还推出了TDP仅有4.5W的酷睿M(集成HD5300,针对新兴的二合一设备),同时桌面(如i7-5775c)也开始集成Iris Pro 6200。

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  还是上面的问题,买i7-5775c的用户怎能不配独立显卡,再强的核显又有什么意义?此外,这一代酷睿主要是为英特尔试水14nm工艺,尝试“真正”的SoC(System on a Chip)规划,为第六代酷睿的推出奠定基础。

  六代酷睿:核显最终定型

  第六代酷睿处理器(Skylake)在2015年发布,这一代的核显有着较大的革新,支持最新的DirectX12、OpenCL 2.x、OpenGL 5.x、Vulkan等图形规范,还支持HEVC/H.265、AVC、SVC、VP8、MJPG硬件加速。同时,英特尔还对核显进行了更名,后缀型号由四位数缩减为三位数(如HD515、HD520、HD530),并推出了集成72个EU单元的GT4(Iris Pro 580)。

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  可以说,正是从Skylake开始英特尔核显才最终定型,第七代和第八代酷睿处理器的核显都是在其基础上进行的修修补补。

  七代酷睿:提供硬件级解码能力

  2016年上市的第七代酷睿(Kaby Lake)集成的核显取名为HD615、HD620、HD630和Iris Plus,它们和上代核显在规格上并无不一样,只是取消了GT4,全系列加入了HEVC Main/Main10、VP9 8-bit/10-bit的硬解码能力,在应对4K级别视频的播放变得无比轻松和省电。

  八代酷睿:马甲改名再战一年

  2017年9月面世的第八代酷睿处理器(Kaby Lake-Refresh和Coffee Lake)集成的核显与上代依旧没有太大变化,只是名字从HD620等改为了UHD620,性能上的提升几乎都源于更高 频GPU和内存频率带来的增益效果。这一代的核显最大特色是支持HDMI 2.0/HDCP 2.2标准,以及硬件编解码10bit 4K HEVC,可流式处理4K UHD视频。

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  核显性能遭遇瓶颈

  纵观英特尔近些年的核显战略,移动酷睿的整体规格都要优于桌面处理器,目的就是帮助没有空间安置独立显卡的轻薄本提升图形性能。然而,从Skylake开始,最近三代核显在性能上处于原地踏步的节奏,虽然多媒体特点有所增强,但还不够以驾驭最新3D游戏的挑战。

  哪怕英特尔旗下还有锐炬核显,但其性能也只是勉强比肩NVIDIA GeForce 930MX的水准,随着以MX150为代表的新一代主流独显的出现,英特尔高端核显优势不再。

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  问题来了,更轻更薄更强是未来PC的发展趋势,特别是对超薄本和PC平板二合一类型的设备而言,英特尔酷睿处理器的处理器运算性能没的说,如何才能弥补核显性能层面的瓶颈?为了满足未来市场的发展需要,英特尔做出了一个破天荒的决定——携手AMD一起打造处理器!

  那么,英特尔与AMD携手打造的融合了Vega核显的Kaby Lake-G平台又有多强?

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