一周多前，美國(guó)專利局公布了一項(xiàng)名為“分布式幾何”的AMD專利，該專利本身是AMD于今年4月提交的。該專利詳細(xì)介紹了 GPU 的完全小芯片方法，其中渲染工作負(fù)載分布在一組芯片上，而不是讓一個(gè)巨大的芯片處理所有處理。當(dāng)然，沒有跡象表明我們很快就會(huì)在 Radeon 顯卡中看到這種技術(shù)，但這是我們?cè)?RDNA 3 中已經(jīng)看到的技術(shù)的自然演變。

我從 YouTube 頻道RedGamingTech看到了有關(guān)該專利的新聞，讀起來很有趣。盡管該文檔的標(biāo)題是“分布式幾何”，但它實(shí)際上是關(guān)于分布式渲染的。以 AMD 當(dāng)前的 Navi 31 GPU 為例，它是Radeon RX 7900 系列中使用的最大圖形處理器。它確實(shí)使用了小芯片，但僅包含兩個(gè) VRAM 接口和一片 L3 Infinity Cache；GPU 的其余部分駐留在單個(gè)塊中（稱為 GCD，圖形計(jì)算芯片）。

與所有 GPU 一樣，有一個(gè)中央工作負(fù)載處理器，它將渲染任務(wù)發(fā)送到芯片內(nèi)的多個(gè)著色器塊之一。每個(gè)單元都被賦予一塊幾何體來處理、轉(zhuǎn)換為像素，然后對(duì)它們進(jìn)行著色。這種做法已經(jīng)持續(xù)了數(shù)十年，AMD 和 Nvidia 都在其 GPU 中近乎完善了這一流程。

AMD 的專利詳細(xì)介紹了一種方法，即放棄中央處理器，用多個(gè)小芯片取代單個(gè)硅塊，每個(gè)小芯片處理自己的任務(wù)。渲染指令以稱為命令列表的長(zhǎng)序列發(fā)送到 GPU，其中所有內(nèi)容都稱為繪制調(diào)用。

這些是獲取一堆幾何圖形（即頂點(diǎn)和索引集合形式的三角形）的說明，然后經(jīng)歷移動(dòng)它、調(diào)整它的大小等的整個(gè)過程，然后最終將其變成彩色像素塊，存儲(chǔ)在 VRAM 中。

專利中的每個(gè)分布式幾何小芯片都會(huì)計(jì)算出哪些三角形需要著色，然后開始執(zhí)行。該專利解釋了小芯片可以通過多種方式來跟蹤哪個(gè)小芯片正在執(zhí)行什么幾何圖形，最簡(jiǎn)單的方法是循環(huán)事務(wù)（即每個(gè)小芯片輪流處理多邊形列表）。

這聽起來好像只是讓一切變得更加復(fù)雜，那么這樣做的潛在好處是什么？正如我們從 AMD 成功轉(zhuǎn)向使用小芯片的 CPU 中看到的那樣，這主要是為了降低高端硬件的制造成本。制造超大 GPU 的成本效益低于制造較小 GPU，因?yàn)槊總€(gè)硅晶圓生產(chǎn)的工作芯片較少。Navi 31 中的內(nèi)存小芯片非常小，一塊典型的 12 英寸晶圓可以生產(chǎn)出一千多個(gè)小芯片，即使其中大量有缺陷，您仍然可以獲得一小堆工作芯片。

AMD 顯然希望對(duì) GPU 的其余部分采取同樣的方法。尖端工藝節(jié)點(diǎn)非常昂貴，因此如果可以通過簡(jiǎn)單地將一堆微小芯片放在同一個(gè)封裝中來制造高端 GPU，那么制造它的總體成本就可以降低。

然而，要成為構(gòu)建 GPU 的有效方法，還需要克服一些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。首先是內(nèi)部帶寬和延遲要求。在普通圖形處理器內(nèi)，每秒可以在緩存之間讀取和寫入多個(gè) TB 的數(shù)據(jù)，每個(gè)事務(wù)的發(fā)生只需幾納秒。通過切換到小芯片，用于將所有內(nèi)容連接到共享緩存和內(nèi)存控制器的系統(tǒng)需要非常硬核。

幸運(yùn)的是，AMD 在這方面已經(jīng)擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。RX 7900 系列中使用的無限扇出鏈路將 GCD 連接到內(nèi)存小芯片，提供大量帶寬，并且延遲并不比全芯片 GPU（例如 Navi 21 (RX 6900XT）。這種分布式幾何設(shè)計(jì)需要比這更進(jìn)一步，但如果有人能解決這個(gè)問題，那一定是 AMD。

它需要解決的另一個(gè)問題是確保所有小芯片都盡可能保持忙碌。由于每個(gè)單位都確定自己的工作量，因此存在一些單位閑置的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槠渌麊挝豢梢宰銐蚩斓赝瓿伤璧墓ぷ?。還有處理停頓的問題，其中小芯片實(shí)際上無法完全完成任務(wù)，因?yàn)樗枰噜彽膸缀涡畔ⅰ?/p>

專利中沒有討論這些內(nèi)容，所以現(xiàn)在我們只能思考這個(gè)問題，并想知道 AMD 何時(shí)會(huì)宣布這項(xiàng)技術(shù)（如果他們真的這樣做）。我懷疑這是為 RDNA 5 而不是下一個(gè)迭代計(jì)劃的，但有很小的可能不是。我上次看到 AMD 的一項(xiàng)激進(jìn)技術(shù)專利是針對(duì)其光線追蹤紋理單元的。

該文件于 2019 年 6 月發(fā)布，即提交近兩年后，該功能已在 RDNA 2 中實(shí)現(xiàn)。AMD 于 2020 年開始推廣該架構(gòu)，并于同年 11 月推出了首款配備全新 RT-texture 處理器的產(chǎn)品。因此，AMD 明年有可能通過 RDNA 4 為我們帶來一個(gè)全新的 GPU 小芯片世界，盡管這種可能性相當(dāng)小。

事實(shí)似乎并非如此，因?yàn)橐话銈餮远贾赶?AMD專注于 2024 年的主流產(chǎn)品組合。我更樂意等到 2025 年甚至 2026 年才能看到這一點(diǎn)，因?yàn)樗麄儠?huì)給 AMD有更多時(shí)間來解決所有問題。

PC 游戲迫切需要 GPU 市場(chǎng)與 CPU 領(lǐng)域具有同等水平的競(jìng)爭(zhēng)，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一方法是 Radeon 卡與 GeForce 卡一樣好，但價(jià)格要低得多。

當(dāng)然，AMD 的 GPU 目前比 Nvidia 便宜，但它們?nèi)匀环浅０嘿F。還記得當(dāng)它將 Zen 推向市場(chǎng)并以低至 329 美元的價(jià)格為我們提供八核、16 線程 CPU時(shí)，當(dāng)時(shí)英特爾仍在以 370 美元的價(jià)格銷售六核型號(hào)嗎？現(xiàn)在看看 AMD 的游戲 CPU 處于什么位置：這也是我們對(duì)其 GPU 的需求。

附：AMD的專利說明

審核編輯：黃飛

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