Nvidia十年打造全新GPU設計Turing架構，推出第一款光線追蹤GPU，瞄準VR趨勢要讓即時成像更真實

【溫哥華SIGGRAPH直擊】
全球最大的電腦圖學和互動技術大會SIGGRAPH2018年度大會今年三度在溫哥華舉行，GPU技術龍頭Nvidia執行長黃仁勳在SIGGRAPH第二天也舉辦了一場新產品和技術發表會，正式發表了Nvidia第8代新GPU架構Turing（圖靈），也推出了採用此架構的第一款具備光線追蹤運算力的GPU顯示卡Quadro RTX和伺服器Quadro RTX Server。RTX GPU預計第四季開始出貨，將先提供給RTX伺服器供應商。

黃仁勳以皮克斯動畫工作室的誕生開場，他指出，皮克斯開啟了電腦動畫時代，也反映出創意產業爆發式的成長，但CPU的進展如摩爾定律所描述，越來越緩慢，唯有GPU效能的進展，也同樣是爆發性的指數成長。

為了實現即時真實影像的能力，電腦從圖形模擬開始，在Nvidia推出GPU之後，開始可以計算材質、進行模擬，後來可以進一步進行角色模擬（Character Animation），甚至結合AI後可以進行臉部表情模擬（Facial Animation）。 但是，即時光線追蹤的計算一直是個難題，遲遲無法實現，黃仁勳指出，光線追蹤可說是電腦圖形計算的聖杯。

光線追蹤是源自1979年電腦科學家Turner Whitted一篇論文，他提出了光線追蹤的電腦圖形計算新演算法架構，改從追蹤光線在不同表面上的反應，來模擬真實世界的光影變化。透過追蹤光線碰到物體表面時產生的反射、折射和陰影效果，再加上光線繼續遇上其他物體於場景中所有光線互動的情況等。當年他已經可以做出每秒64個像素的光線追蹤幾何圖形影片。

但就算到了去年，要做到即時光線追蹤的計算，仍舊是一大難題，只能透過大量運算事前產生，尤其在VR虛擬世界，這是一直無法實現的技術門檻，無法即時創造出如真實世界般的立體影像體驗。

直到在今年3月，Nvidia先在GTC大會上發表了光線追蹤框架RTX，來加快即時光線追蹤的計算，現在更進一步推出了新款GPU產品Quadro RTX GPU，具備了即時光線追蹤的渲染計算能力。 黃仁勳表示，RTX GPU是世界第一款光線追蹤GPU（Ray Tracing GPU），採用了Nvidia最新第8代的GPU架構Turing架構（圖靈，以提出光線追蹤演算法作者的姓名來命名）。

Nvidia花了10年，上萬名工程師，累積一層層技術才打造出這款光線追蹤GPU。他甚至用了新的單位每秒追蹤光線數，來描述RTX GPU的新能力，黃仁勳說，RTX最大可追蹤到每秒10 Giga道光線（100億道），整體計算能力可以達到16 TFLOPS，每秒500兆次張量計算，GPU也採用了NVLink傳輸技術，每秒可傳輸100Gb資料。

RTX GPU所採用的第八代GPU架構Turing，除了SM多核心處理器外，也內建張量核心Tensor Core，另外還新增加了光線追蹤核心RT Core負責光線追蹤計算，最大可提供125 TFLOPS的半精度浮點數計算。RTX GPU可以提供8K即時影音編碼，傳輸介面上也支援USB Type-C以及Nvidia最新提出的VR介面標準VirtualLink。

黃仁勳指出，全新的Turing架構將推生出一個2500億美元的影像特效產業，遍及設計、數位內容、建築、模擬、電影和娛樂產業。

新一代光線追蹤GPU產品線將先推出3款Quadro RTX顯示卡，這也是第一款使用三星超高速GDDR6記憶體的顯示卡，包括了單卡內建16GB記憶體的RTX 5000（內建3,072個CUDA核心和384個Tensor核心，可提供每秒6 Giga Rays），售價2,300美元（台幣6.9萬元），24GBk的RTX 6000（內建4,608個CUDA核心和576個Tensor核心，可提供每秒10 Giga Rays），售價6,300美元（台幣18.9萬元），以及最高階內建48GB記憶體的RTX 8000（同樣內建4,608個CUDA核心和576個Tensor核心，可提供每秒10 Giga Rays），要價10,000美元（台幣30萬元）。Quadro RTX GPU可兩張透過NVLink串連，達到記憶體倍增，例如兩張RTX 8000最大可提供96GB的全域照明計算（Global Illumination） 。

Nvidia還同步發表了RTX伺服器，內建Quadro RTX 8000，一臺RTX伺服器可安裝8張RTX顯示卡，兩兩串連。在功耗上，4臺各內建8張GPU卡的RTX伺服器，約需要13kW。結合新的Quadro Infinity軟體，還可以支援遠端控制或多個虛擬機器共享同一個RTX GPU。目前包括Dell Precision工作站，HP Z工作站和HPE ProLiant伺服器和聯想的ThinkStation和ThinkSystem都支援Quadro RTX產品。

Nvidia資深副總裁Tony Tamasi指出，Nvidia早在10年前開始研究光線追蹤技術，5年前開始展開架構設計，但要拿捏光線追蹤計算和AI計算能力的搭配，也就是RT Core和Tensor Core的搭配，因為RTX GPU完全是為了VR而打造的GPU。而RTX伺服器鎖定的目標是內容產業和數位創意社群，甚至可以支援多人共用。不像DGX人工智慧伺服器，主要鎖定AI科學家訓練AI模型之用。他一席話，點出Nvidia兩大企業級GPU產品線和伺服器的定位。RTX將主攻VR應用，而DGX則以AI應用為主。

Nvidia預計第四季開始出貨RTX GPU，先提供給OEM供應商，包括Dell EMC、HPE、HPI和Lenovo或其他系統供應商。