Intel Alchemist (DG2): Gaming-Grafikkarte beherrscht Xe-Supersampling

Mit DX12-Raytracing und KI-gestütztem Upscaling: Intels Alchemist-Chip soll auch dank 6-nm-Fertigung mit AMD und Nvidia konkurrieren.

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Alchemist alias DG2 nutzt Xe HPG und ist Intels erster Gamer-Chip.
Alchemist alias DG2 nutzt Xe HPG und ist Intels erster Gamer-Chip. (Bild: Intel)

Anfang 2022 will Intel als dritter großer Hersteller dedizierte Grafikkarten für Gaming-Systeme anbieten. Hierzu befindet sich mit Alchemist - zuvor als DG2 bezeichnet - ein eigener Chip in Entwicklung, der es mit AMDs und Nvidias Modellen aufnehmen soll. Auf dem Architecture Day 2021 hat Intel den Aufbau der GPU erläutert und Xe Supersampling vorgestellt.

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Alchemist basiert auf der Xe HPG genannten Technik; das steht schlicht für High Performance Gaming. Anders als Xe LP (Low Power) für Ultrabook-Chips wie Tiger Lake unterstützt die HPG-Architektur das für Gaming relevante DirectX 12 Ultimate inklusive Raytracing, Sampler Feedback und Mesh Shader für schönere Grafik sowie höhere Bildraten.

Xe HPG in Form von Alchemist setzt sich aus Render-Slices zusammen: Darin stecken Matrix-, Raytracing- und Vector-Einheiten, die mit Geometrie/Raster-Blöcken sowie einem L2-Cache und dem Speichercontroller kombiniert werden. Konkret produziert Intel eine Variante mit 128 Rechenwerken und eine mit 512 solcher Kerne, dazu gibt es diverse Abstufungen wie bei AMD oder Nvidia auch.

Raytracing-Beschleunigung ähnlich wie bei Nvidia

Jeder Xe-Core umfasst 16 Vector-Einheiten für FP32-Berechungen in Spielen und zusätzlich 16 XMX-Kerne (Xe Matrix Extensions), um Formate wie INT8 für künstliche Intelligenz zu beschleunigen. Pro Xe-Core gibt es eine Raytracing-Einheit, welche das Durchlaufen (Traversal) der Beschleunigungsstruktur (BVH) und die Schnittpunktprüfung (Intersection) mit deren Boxen respektive einem Dreieck darin in Hardware abarbeitet.

  • Alchemist nutzt Xe-Cores mit Matrix- und Vector-Einheiten. (Bild: Intel)
  • Immer vier Xe-Cores bilden eine Render-Slice. (Bild: Intel)
  • Neben den vier Xe-Cores stecken darin ... (Bild: Intel)
  • ... noch Geometrie- sowie Raster-Einheiten und überdies ... (Bild: Intel)
  • ... für Raytracing ausgelegt Beschleunigerkerne. (Bild: Intel)
  • Acht Render-Slices ergeben den Alchemist-Chip mit 512 Shader-Blöcken. (Bild: Intel)
  • Xe Supersampling arbeitet räumlich und zeitlich. (Bild: Intel)
  • Intel nutzt hierfür die Matrix-Einheiten von Alchemist. (Bild: Intel)
  • Roadmap von Xe HPG (Bild: Intel)
Alchemist nutzt Xe-Cores mit Matrix- und Vector-Einheiten. (Bild: Intel)
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Vier Xe-Cores bilden eine Render-Slice, acht davon ergeben die große Version von Alchemist mit 512 Rechenwerken (16 x 4 x 8). Daten erhält der Chip über ein Interface mit GDDR6-Videospeicher, das hat Intel bereits bestätigt - die Breite von 256 Bit hingegen ist ein offenen Geheimnis. Alchemist wird fremdgefertigt, statt der eigenen Produktion kommt TSMCs 6-nm-Verfahren (N6) zum Einsatz.

Räumliches und temporales Supersampling

Die XMX-Kerne nutzt Intel für ein KI-gestütztes Upscaling namens XeSS, ähnlich wie Nvidia auf die Tensor-Cores für DLSS setzt. Intel verspricht, dass 1080p per XeSS auf 4K hochskaliert die doppelte Framerate von nativem 4K bei guter Bildqualität aufweisen soll. XeSS integriert Informationen aus vorherige Frames und Bewegungsvektoren, es handelt sich also um räumliches (spatiales) wie zeitliches (temporales) Supersampling.

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Neben Xe Supersampling mit XMX will Intel auch eine Variante mit DP4a-Beschleunigung anbieten, die auf dem INT8-Format aufsetzt. Somit läuft XeSS auf AMDs RDNA2-Radeon-Karten und auf Nvidias Ampere-Geforce-Modellen; hier werden die Tensor-Cores eingesetzt. Via DP4a für INT8 lässt sich - theoretisch - eine vierfache Beschleunigung verglichen zu FP32 erreichen, wenngleich XMX noch etwas flotter sein soll.

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