Por que a Intel cancelou as placas de vídeo Larrabee?

Em 2022, a Intel entrou oficialmente no mercado de placas de vídeo dedicadas com as Arc Alchemist para fazer frente às AMD Radeon RX e NVIDIA GeForce RTX. Entretanto, a primeira investida da empresa no setor ocorreu em 2005, com o início do projeto Intel Larrabee, primeira microarquitetura Intel para GPUs discretas.

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Sem nunca receber um nome comercial, as Larrabee combinavam elementos de CPU e GPU em um projeto ambicioso, inclusive apresentando gráficos com Ray Tracing em tempo real já em 2009. Por outro lado, a complexidade do projeto e diversas questões de desempenho levaram a uma série de adiamentos, até o cancelamento oficial das placas de vídeo Larrabee em dezembro de 2009.

O que foi o Projeto Larrabee?

O Projeto Larrabee surgiu inicialmente apenas como uma GPU de uso geral (GPGPU) voltada para tarefas computacionais, como cálculos vetoriais, operações físicas complexas e processamento avançado de dados. Seu nome foi escolhido em homenagem ao Monte Larrabee, ao norte do estado de Washington, praticamente na divisa com o Canada.

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Desde que as primeiras GPUs discretas foram desenvolvidas nos anos 1990, seu uso original não era para jogos, mas para acelerar tarefas computacionais complexas que levariam tempo demais em CPUs convencionais. Na prática, elas foram criadas para fins científicos e de pesquisa, atuando como coprocessadores dedicados com caráter modular para facilitar a escalabilidade.

Evidentemente, com o mercado de jogos para PC já bem estabelecido, o potencial das GPUs em games trazia um enorme mercado latente para consumidores domésticos. Por essa razão, seu uso acadêmico quase sempre acabava ofuscado por seu uso comercial, e a própria comunicação oficial das marcas passou a focar quase que exclusivamente em games. 

Já em 1999, a Intel havia arriscado se aventurar no desenvolvimento de GPUs discretas para ambas as finalidades com as i740, mas abandonou o projeto, voltando a investir novamente no setor apenas em 2005, com as Larrabee. A intenção com a nova empreitada era criar um produto que fosse efetivamente as duas coisas: um poderoso coprocessador para uso científico e uma GPU dedicada competente para jogos.

Como eram as GPUs Intel Larrabee?

Em termos de arquitetura, as Intel Larrabee combinavam CPUs CISC multicore e GPU em um mesmo silício. Além da compatibilidade com instruções x86 e coerência e hierarquia de endereçamento em cache, as Larrabee também traziam núcleos SIMD (única instrução e múltiplos dados) para executar cálculos vetoriais avançados.

Justamente essa combinação é o que garantia ao projeto a capacidade de realizar, já em 2009, renderização em tempo real de efeitos de Ray Tracing, quase uma década antes das primeiras GeForce RTX. Diferente de outras GPUs, as Larrabee ainda contavam com sistemas de pipelining totalmente programáveis, permitindo que sua operação fosse adequada para cada caso de uso, seja em pesquisa, seja em games.

Em retrospecto, o projeto original das Larrabee se assemelhava ao que a arquitetura CUDA da NVIDIA acabou se tornando, ao combinar as capacidades de aceleradores gráficos com alguns conjuntos de instruções de uso geral. 

Quais eram as concorrentes da Intel Larrabee?

Algo importante a se considerar, no entanto, é que a partir do início dos anos 2000, o mercado de GPUs se tornou extremamente visado pelo consumidor doméstico. Um dos efeitos dessa popularização foi a necessidade de estabelecer ciclos de desenvolvimento relativamente curtos, para estar sempre abastecendo os usuários com novos produtos, mais poderosos e inovadores.

Por essa razão, as novas gerações de GPUs eram apresentadas em janelas de 1 a 2 anos, quase sempre implementando tecnologias que já haviam sido introduzidas no setor de pesquisa e agora chegavam ao público geral. Assumindo que as Intel Larrabee, com desenvolvimento iniciado em 2005, fossem efetivamente lançadas em 2010, elas iriam encarar as NVIDIA GeForce GTX 400 e as AMD Radeon HD 5000 e HD 6000.

Aquela geração, em especial, era uma das primeiras a trazer memórias GDDR5 em praticamente todas as placas gamer da NVIDIA e AMD, salvo por alguns modelos de entrada e iGPUs. Sendo assim, mesmo os modelos mais simples das duas principais fabricantes já representavam saltos de desempenho consideráveis em relação à geração anterior.

Desempenho das GPUs Intel Larrabee

Em termos de desempenho — teórico, pois a placa nunca viu a luz do dia —, a ideia era transformar o número de núcleos x86 de 1 GHz em uma métrica de desempenho. Artigos da Intel apresentados durante a SIGGRAPH 2008, conferência anual sobre GPUs, sugeriam que as placas utilizavam 25 núcleos para rodar Gears of War em 1600 × 1200 (Full HD no antigo formato 4:3) a 60 FPS, e apenas 10 núcleos para Half-Life 2.

A proposta é similar ao que é praticado atualmente com núcleos CUDA, núcleos Tensor, Unidades Computacionais e Stream Processors. Contudo, o número de núcleos x86 é muito menor, em valores mais compreensíveis para o público comum, e refletia indiretamente os outros componentes embarcados que eram escalonados dentro do conjunto.

Dessa forma, a percepção de que uma placa era superior ficaria reduzida a um único valor e não à associação de peças que, se mal dimensionadas, criam gargalos no próprio projeto. Além disso, programar na arquitetura híbrida exigia muito menos linhas de código para uma renderização de Ray Tracing, ponto bastante promissor para a época.

O problema é que os resultados sugeridos para a Larrabee, que chegaria ao mercado em 2010, ainda ficavam próximos aos de uma GeForce GTX 285, bem abaixo do lineup apresentado pela NVIDIA para lançamento naquele ano. Mesmo com o potencial de adiantar em quase 10 anos a implementação do Ray Tracing, era pouco provável que usuários e desenvolvedores adotassem um produto estreante, baseado apenas em uma tecnologia específica, mas sem um conjunto entregando desempenho bruto para fazer frente à concorrência.

Por que a Intel cancelou as GPUs Larrabee?

Um dos primeiros problemas das Larrabee é que seu hardware extremamente complexo e ambicioso resultou em um ciclo de desenvolvimento demasiadamente longo, sem produtos comercialmente viáveis para sustentá-lo. Recapitulando, o mercado aquecido de GPUs criou ciclos de lançamento extremamente curtos e exigentes.

Ainda hoje é necessário entregar produtos comerciais com regularidade para, entre outras questões, alimentar a própria pesquisa e avanço das gerações em desenvolvimento. Evidentemente, o esforço envolvido para criar uma nova GPU não leva apenas 2 anos, mas é preciso garantir algum retorno para que as curtas janelas de lançamento fossem minimamente sustentáveis.

There were a lot of people at Intel back in 2007 that I worked with that saw both the opportunity and the risk for Intel. Back then NVIDIA was 10X smaller revenues so Intel management thought they would crush NVIDIA with Larrabee. But Intel lacked vision and execution.

— Bryan Catanzaro (@ctnzr) December 20, 2023

Tanto NVIDIA quanto AMD já tinham essa dinâmica estabelecida, mantendo bom fluxo de caixa para P&D. Enquanto isso, a Intel ainda estava  evoluindo e adiando o mesmo projeto por quase 5 anos sem retorno direto. Em alguns casos, é comum utilizar a expressão “too big to fail” (grande demais para fracassar), refletindo que certos projetos precisam ser entregues, mesmo que apenas para recuperar uma fatia do valor investido, e as Larrabee, claramente, não configuravam esse cenário.

Apesar de terem sido canceladas, a proposta ousada de criar uma placa de vídeo discreta combinando elementos de CPU e GPU não foi totalmente em vão. Boa parte da pesquisa envolvida no desenvolvimento das Larrabee acabou incorporada como aceleradores vetoriais embarcados na arquitetura dos processadores Xeon, para servidores.

Alguns dos conjuntos de instruções criados para os processos computacionais avançados foram aplicados a coprocessadores eventualmente integrados à arquitetura x86 da Intel. Oficialmente, o desenvolvimento e sucesso relativo das atuais GPUs dedicadas Intel Arc não utilizou referências diretas das Larrabee, mas, ao que tudo indica, a experiência ajudou a dimensionar melhor o escopo do projeto e quais erros evitar.

Tanto por isso, desde o primeiro momento as Intel Arc não foram pensadas para os segmentos topo de linha, mas sim de entrada e intermediários. Com isso, é possível começar a abastecer o mercado com produtos atraentes para uma faixa de público maior e assegurar um processo de desenvolvimento continuado e autossustentável.

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