Scheda video integrata: sempre più comuni ma anche più performanti

L’acronimo iGPU (Integrated Graphics Processing Unit) fa riferimento alle unità grafiche integrate nei processori per PC. Fino ad oggi non c’è stata mai storia tra le schede video dedicate (o “discrete”) e le iGPU: il divario in termini prestazionali è troppo marcato. Nell’articolo Scheda video, come sceglierla con una breve guida alle sue caratteristiche abbiamo fornito alcuni dettagli sulle caratteristiche delle moderne schede grafiche.

Se è vero che Intel si sta lanciando nel mercato delle schede video dedicate con le sue X^e (vedere Intel parla delle nuove GPU integrate Gen.11, delle sue schede grafiche dedicate e di Foveros) è altrettanto palese che negli ultimi tempi le GPU integrate di Intel e AMD stanno a poco a poco evidenziando prestazioni molto simili alle schede video dedicate di fascia bassa.

Il perché le iGPU siano più lente è semplice da capire: esse si appoggiano alla RAM del PC, come il resto dell’hardware, e non possono contare su memorie dedicate come le GDDR5X, GDDR6 e HBM2.
Non accadrà a breve ma migliorare i controller affinché le iGPU possano accedere più velocemente alla RAM aiuterà di certo, in futuro.

Il die è la sottile piastrina di materiale semiconduttore sulla quale è stato realizzato il circuito elettronico del circuito integrato. I die utilizzati dalle GPU sono di dimensioni importanti e ciò non aiuta durante i processi di fabbricazione: un’area di silicio di più ampie dimensioni ha una maggiore probabilità di soffrire di difetti e a seconda di dove risieda il problema potrebbe risentirne il funzionamento dell’intero processore. E in un processore con GPU integrata quest’ultima può occupare all’incirca la metà del die.
Se Intel e AMD avessero voluto creare un processore dotato di iGPU strutturato in maniera tale che essa occupi il 90% del die avrebbero certamente potuto farlo ma la frequenza dei difetti in fase di fabbricazione avrebbe reso per nulla conveniente l’intera linea produttiva.

Sia Intel che AMD hanno però cominciato a mostrare le loro carte, quelle che giocheranno nel prossimo futuro: entrambe le aziende investiranno convintamente sui cosiddetti chiplet in modo da combinare diverse tipologie di die come CPU, GPU e unità per l’intelligenza artificiale così da creare sistemi integrati ad elevate prestazioni (peraltro largamente personalizzabili).

I die vengono mantenuti di piccole dimensioni ma sono successivamente assemblati per formare un unico package.
I vantaggi sono certamente i minori costi produttivi ma Intel ha lasciato intendere di lavorare anche sugli aspetti prestazionali.

Come spiegato nell’articolo Intel parla delle nuove GPU integrate Gen.11, delle sue schede grafiche dedicate e di Foveros, le nuove iGPU Gen.11 saranno basate su 64 unità di esecuzione, più del doppio rispetto alla precedente grafica Intel di nona generazione (24 unità di esecuzione), e sono progettate per superare la barriera di 1 TeraFLOPS.
Si tratta di un valore che non impressiona visto che, ad esempio, la sezione grafica Vega 11 integrata nella CPU AMD Ryzen 2400G già offre 1,7 TeraFLOPS ma è certamente un buon inizio.

Stando alle indiscrezioni, dovrebbe essere AMD a scuotere il mondo delle iGPU – almeno in una prima fase -. L’azienda di Sunnyvale userà la soluzione dei chiplet implementandola però in maniera diversa rispetto a Intel.
Usando un’interconnessione Infinity Fabric per collegare fra loro i vari die, AMD potrà avvantaggiarsi di un’architettura ancor più modulare pagando lo sconto di una latenza leggermente aumentata. Si tratta del design di cui abbiamo parlato nel caso delle CPU EPYC a 64 core annunciate a novembre 2018: AMD presenta i nuovi processori EPYC 2 e le schede Radeon Instinct MI60 e MI50 a 7 nm.

La linea AMD Zen 2 includerà molto probabilmente il chip 3300G, una CPU octa-core affiancata con un chiplet Navi 20.
Se questa notizia dovesse rivelarsi attendibile, il singolo chip proposto da AMD potrebbe davvero iniziare a essere utilizzato come rimpiazzo per le schede grafiche dedicate entry-level.

D’altra parte già un Ryzen 2400G con Vega 11 permette di ottenere fps accettabili in diversi videogiochi a 1080p (e secondo Steam il 90% degli utenti continua a usare questa risoluzione) mentre il chip 3300G disporrebbe del doppio di unità computazionali oltre a un’architettura largamente rinnovata e ottimizzata.

L’approccio scelto da AMD permetterà agli ingegneri dell’azienda da interconnettere più chiplet: gli unici fattori limitanti saranno i requisiti in termini di potenza e lo spazio nel package. Potrebbe essere aggiunta anche qualche sorta di cache L4 direttamente sul die della iGPU anche se per il momento si continuerà a poggiare sulla RAM.