科技年輪｜原來「核顯」也有這麼多故事……

Qoo

2017-09-25

在顯卡的戰爭中，所有人的關注點一直都在AMD和NVIDIA之間，雖然這兩大顯卡巨頭技術先進、出貨量巨大，但其實他們都不是最大顯卡供應商。自從Intel將顯卡集成在處理器後，憑藉著自己巨大的出貨量，瞬間就成為了顯卡出貨量最大的公司。

核顯的進步為超極本的發展打下了基礎，無論macbook 、surface以及其他的便攜筆記本，都離不開Intel核芯顯卡的性能，今天，就讓橙子帶領大家來看看核顯的發展經歷吧。

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從無到有：Intel i740到Extreme Graphics

我們首先要聊一下Intel研發的第一款顯卡，Auburn — i740。這也是英特爾的唯一一塊獨立顯卡。

當時的CPU巨頭英特爾不滿足於自身的現狀，眼紅ATI、3DFX等公司在顯示卡領域所獲得的巨大成就，立志也要在顯卡領域分得一片天地。在1997年7月，Intel花費4.3億買下了當時在筆記本2D顯示設計和研發領域處於領先地位的Chips And Technologies公司，獲得了研發2D顯示核芯的能力，在1998年，又通過入股REAL3D公司來換取了與其合作的機會，所以Intel順勢研發出了首款顯卡—i740。

i740的核芯頻率80MHZ,採用8M速度為100MHZ的SGRAM顯存, 雖然i740的2D速度一般，但3D性能在當時也算處於主流水平，並且Intel原廠i740顯卡做工十分精美，並且一度被大家稱為首款採用風扇散熱的民用級顯卡。鑒於Intel的巨大影響力，很多廠商生產了採用i740晶片的顯卡，價格也相對便宜，成為了當時組裝電腦的首選，應該是不少星際玩家、仙劍玩家對於電腦硬體最初的記憶。

但是由於先天條件不足，後來居上的Intel在技術上終究是比不過NVIDIA和ATI等廠商，再也沒有推出過獨立顯卡，i740成了Intel獨立顯卡的絕唱。

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I740(1998)

在i740發布之後，Intel開發了名為Portola-i752的顯卡，雖然i752的性能還可以，採用了128Bit核芯架構，核芯頻率為100MHz，顯存最高支持133MHz頻率，但是它的3D性能只能當作是點綴，根本追不上飛速發展的NVIDIA和3DFX的步伐。當意識到了這一點之後，英特爾決定將顯示核芯整合在主板810/815晶片組當中去，並可利用Intel的DVMT（Dynamic Video Memory Technology，動態分配共享顯存技術）技術使用1MB的共享內存，由此讓i752重獲新生，成為Intel首款集成顯卡。

因為不是每個人都要玩遊戲，因此普通用戶可以省去單獨購買顯卡的費用，而i810和i815附帶集成顯卡晶片組的價格相對來說非常便宜。由此開始，Intel主板的銷量大增， i752幫助Intel在2000年第三季度就搶占了當時34%的圖形市場份額。

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Intel Timna（1999）

Timna為英特爾於1999年3月公開的整合型晶片計劃名稱。這是英特爾首次嘗試將CPU核心、S3的Savage 4繪圖晶片以及IntelI/O控制晶片（ICH2）整合至同一晶片上。最早這塊晶片是針對低價電腦所設計，按照原本的計劃，Timna預計可以為代工廠省下約美金三十元的成本。但是如果將晶片全部整合在一起會使晶片面積變大，從而導致產能降低，也會影響到晶圓生產線的生產，因此，如果Timna如期推出，售價會比同時期的Celeron高出二十至三十元美金。最終，Intel宣布Timna項目流產，研發不到兩年還沒推出就胎死腹中。但是現在看起來，這應該就是今天Intel核芯顯卡的雛形了。

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Intel Extreme Graphics (2001)

2002年5月，Intel發布了Extreme Graphics的i845G/E晶片組，初代 Extreme Graphics 採用了256bit的核芯架構，在i845G中核心頻率為200MHz，在i845GE中核心頻率為266MHz，效能還不如2001年底的低端遊戲顯卡，Extreme Graphics也支持DVMT技術，可從系統中動態調用內存，從最開始的最多調用8MB一直發展到Windows XP中可調用48MB。色彩品質方面，它首次支持 32bit，最高支持解析度為 2048x1536。雖然這樣的性能可以運行一些小型遊戲，但是其3D性能在其他廠商的獨立顯卡面前仍顯得不堪一擊。

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Intel Extreme Graphics 2 (2003)

Intel在2003年對Extreme Graphics進行了改良，退出了第二代產品，並且首先在移動端上推廣應用，在為Pentium M設計的i852和i855晶片組中，隨後出現在桌面平台的i865G/GV晶片組上，而核芯頻率根據OEM的設計，可以在133MHz到266MHz之間運行。

與上一版本相比，遊戲性能也有所提升，由於i855GM/GME、i865G/GV晶片組支持雙通道內存，變相加倍了顯示內存帶寬，效能接近NVIDIA的GeForce 2 MX 400顯示核芯。

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革命性的改良：GMA 900到GMA X4500

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GMA 900（2004）

2004年，Intel在Extreme Graphics改良之後發布了全新的Gen3.0架構，並且推出了GMA系列產品。GMA的全稱是GraphicsMedia Accelerator，即圖形媒體加速器，這一系列直接取代了之前的Extreme Graphics系列產品。

而GMA 900是英特爾最早發布的基於Gen 3.0架構的產品，搭配在910G、915G等系列晶片組中，在硬體參數上有所加強，最高的核芯頻率可以達到333MHz。在GMA900的幫助下Intel在2005年第一季度已經占據了圖形晶片市場份額的43.1%。

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GMA 950: Pentium 4 & Atom (2005)

在2005年，Intel發布了集成了GMA 950顯卡的945晶片組，而GMA950在後來也成為了壽命最長的集成顯卡型號之一。GMA950可以匹配Pentium 4，Core Duo，Core2 Duo和Atom多種處理器，GMA 950的架構與GMA 900幾乎完全相同。但是各項的參數上都有了提升，核芯頻率也由333MHz提升至400MHz，而移動版本的頻率低至166MHz，來滿足移動端的散熱需要。

也正是因為GMA 950的遍地開花，使得當年大量廉價品牌機使用了這款產品，還記得那些年在學校機房玩過的極品飛車9嗎？雖然英特爾集成顯卡的性能一塌糊塗，各種特效也都欠奉，但是那些遊戲帶給我們Excited的體驗卻是永遠忘不掉的，這才是它的意義。

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The GMA 3000 & X3000(2006)

GMA3000是Intel在946GZ晶片組上的顯卡型號，採用了全新的Gen4.0架構，作為946G向G965過度的產品，GMA3000被閹割了不少，相比較之下，GMA X3000才真正稱得上是一款具有完整意義的Gen 4.0架構新產品。

在GMA 3000之後，2007年Intel又推出了GMA X系列，GMA X3000採用了優秀的可編程單元，使得每個執行單元都可以進行3D渲染和視頻處理。在硬體規格上，GMA X3000除了支持Direct X9.0c、OpenGL 1.5、Pixel Shader3.0和Vertex Shader 3.0以外，還是首款支持DX10的Shader Model 4.0規格的整合晶片，並且提供Intel的清晰視頻技術以支持視頻硬體加速功能。

不過，由於驅動的原因，GMA X3000一直表現平平。直到後來集成了GMA X3500的G35才正式提供了對DX10的支持。至此英特爾的GMA系列集顯在性能和功能上已經達到相對完善的程度，也在規格上縮小了與NVIDIA及ATi的差距。

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The Last GMA (2008)

在X3000之後，Intel只設計了一個採用Gen4.0架構的系列-IntelGMA 4500系列，由四個型號組成，GMA X4500HD（G45晶片組）、GMA X4500（G41、G43晶片組）、GMA 4500（B43、Q43、Q45晶片組）、GMA 4500MHD（GL40、GS40、GM45等晶片組），其中三個版本為桌面版本，GMA 4500MHD則是為移動端設計。這個系列中性能最差的的是GMA 4500，核芯頻率為533MHz。 GMA X4500和X4500HD的核芯頻率均為800MHz，GMA4500MHD頻率有400MHz和533MHz兩個版本。

X4500HD在HD模式下具有VC-1和AVC的完整硬體加速功能，GMA X4500HD能夠完整支持全程硬體解碼H.264、VC-1、MPEG-2，並可流暢播放1080p全高清節目；還能帶來全高清藍光體驗，適合組建HTPC。而在 3D 圖形性能方面，GMA X4500HD支持DirectX 10.0、Shader Model 4.0和OpenGL 2.0。

對於廣大玩家來說，G31、G41晶片組和集顯應該也是不少人的童年回憶，比如雲飛在曾經買不起獨顯的日子裡就用G41平台通關了鬼泣3、生化危機4、COD4等當時的熱門遊戲。雖然性能不濟，但應付個最低特效還是勉強OK的。

而此時，但老對手AMD已經與ATi整合，並將ATi的圖形技術應用在其晶片組當中，由於ATi的傳統性能優勢，使得780g的整合晶片組成為了gma系列強有力的競爭對手，更可況還有來自英偉達8200的壓力，可以說Intel這個時候的日子並不好過。

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Intel HD Graphics (2010)

Intel在2010年推出了HD Graphics產品線，而GMA家族也自此走出歷史舞台。

這是自1999年提出概念的intel Timna之後，intel第一次嘗試把顯卡放在CPU的基板上面，也位置後核顯的道路打下了堅實的基礎。

Intel之前的顯卡都是集成在主板的北橋上，而從這一代開始，Intel也開始將顯卡集成在CPU中，儘管CPU和GPU集成在一塊晶片上，因為GPU單元並沒有與CPU核芯融在一起，而是單獨一個部分被放置在CPU基板上，因此與前代產品性能並沒有相差太多。

不過話說回來，雖說這一代的Intel集成顯卡從主板上搬到了CPU上面，但其本質仍然沒有改變——仍然是作為一個獨立的DIE放在CPU核心之外的，只不過用膠水粘在了同一塊基板上面而已，故其性能其實仍然成不上優秀。不過話雖如此，這一代CPU也終於開啟了Intel真正整合化的歷史進程。

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核顯之路：Sandy Bridge到KabyLake

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Sandy Bridge（2011）

Intel第二代酷睿i系列基於Sandy Bridge架構，從這一代起GPU單元終於成為了CPU核心的一部分，而不是將兩個單獨的晶片放在一個封裝上，進一步減少了組件之間的延遲。內置的圖形核心則升級為HD Graphics 2000/3000，Intel還通過Quick Sync技術擴展了GPU的功能，用於轉碼加速和更高效的視頻解碼，速度甚至超過了此前最好的GPU加速方案，而且無需消耗CPU資源。這次性能的提升一改大家「集成顯卡就是雞肋」的觀念。也是從這一代開始，核顯也針對不同的需求開始研發不同的核芯顯卡產品。

從下表可以看出，我們的2000元神機當中採用的i5 2500K所採用的是性能相對較高的HD 3000，另一款使用它的桌面級產品是i7 2600K，然而令人想不通的是，Intel並沒有在最需要核芯顯卡性能的奔騰和賽揚上應用性能較強的HD3000核顯，而是採用了最弱的HD Graphic......

巧的是，2011年6月份AMD面向市場的Llano APU也正式發布了。事實證明，AMD也開始正式重視核顯的價值，兩家終於在CPU核心之外的領域開始較勁。不過與Intel的蜜汁操作相比，AMD似乎更明白核芯顯卡的用戶到底是哪些人，因此也獲得了不小的市場份額。然而雖然概念很成功，但是CPU的性能以及功耗實在是感人，再加上後來APU矽脂填充下的感人溫度，所以說最終的市場表現嘛......還是不及預期就是了。

然而，從這一代產品往後，Intel的CPU性能進入了擠牙膏時期，與此形成鮮明對比的就是，接下來的核芯顯卡性能開始了前所未有的突飛猛進。

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Ivy Bridge: The Intel HD 4000 (2012)

英特爾於2012年發布了基於Ivy Bridge架構的22nm處理器，核芯顯卡也升級為Gen 7.0架構。類似於Sandy Bridge，Ivy Bridge的核芯顯卡仍以三種不同的系列出售：HD，HD 2500和HD 4000。

Intel Quick Sync的性能也顯著增加，視頻內容的硬體加速也被擴展，HD4000核芯顯卡擁有多達16個EU處理單元，高頻率版本的性能等於甚至超越了入門級獨顯Geforce G610M，越來越多的追求便攜的用戶也開始選擇核顯機器辦公。

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Haswell(2013)

2013年Intel發布了基於Haswell架構的22nm處理器，而新的HD Graphics與Ivy Bridge架構類似，可以被視為Ivy Bridge核顯的擴展，這次就連HD Graphics支持清晰視頻技術以及Quick Sync Video技術了，作站平台主流型號至強E3均使用P4600、P4700專業級核芯顯卡，而P4600的專業計算能力已經甚至超越了NVIDIA入門級專業卡K600，但是因為驅動的原因，還是比較的雞肋。從此開始，超極本的性能大幅度提升，也越來越被用戶喜歡，而且Haswell框架下的Iris Pro 5200的性能已經直逼Nvidia的GT650M了。

於是蘋果在這一代MacBook Pro 15當中引入了Iris Pro 5200作為入門型號的標配，由於Iris Pro帶有128M的eDRAM作為顯存，因此其性能還是相當可圈可點的，但還是由於Intel嗶了狗的驅動，Iris 系列有那麼點有勁沒處使的感覺，雖然跑分還不錯，但是實際遊戲性能呢，還是一塌糊塗。即使是NVIDIA同時代的GT730，在實際遊戲當中也比這傢伙不知道高到哪裡去了

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Broadwell(2014)

隨著Broadwell架構的14nm處理器發布，這一代核芯顯卡的製造工藝也提升到了14nm。 Broadwell架構核芯顯卡增加各種GPU緩存的容量、提升Hi-Z/曲面細分性能、提升像素填充率、硬體原生支持2xMSAA多重採樣抗鋸齒。Broadwell將會使用VP8開源解碼器實現VP8視頻格式的全程硬體解碼。這些架構上的新變化，與擴充了的EU運算規模，而更多的提升則是交給了下代的Skylake了。

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Skylake(2015)

Intel在2015年發布了全新的Skylake的處理器。Intel也將核芯顯卡改名為HD Graphics 500系列。低端HD Graphics和HD Graphics 510型號使用帶12EU的GT1單元。 HD Graphics 515,520,530和P530使用具有24 EU的GT2晶片。從Skylake開始，英特爾進一步劃分了Iris和Iris Pro系列產品。核顯已經可以撐起一些高強度的工作了，高端的Iris Pro 580性能已經接近了當年的HD7770的水平，可以用來玩一定的遊戲。而Intel推出的骷髏峽谷NUC主機也是憑藉lris顯卡的極限性能，成為了mini主機中的標杆之作。

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KabyLake (2017)

隨著Intel Kaby Lake處理器的發布，Intel又推出了新的核芯顯卡：Intel HD Graphics 630。對於性能來說，與上一代的提升並不大，但是改進了用於解碼和編碼的固定功能硬體，以支持改進的4K播放和流式傳輸，但是整體的性能的提升已經沒有前幾代那麼巨大，核顯性能也是逐步走入到了擠牙膏的道路上了。然而事實上，除了上面的那點改進，其他的部分，HD 630基本就是HD 530的翻版，看來CPU部分開始被AMD緊逼之後，終於輪到核顯擠牙膏了啊。