Intel HD Graphics (Bay Trail) vs Intel Iris Plus Graphics G4 (Ice Lake 48 EU) vs Intel HD Graphics 5500

Intel HD Graphics (Bay Trail)

Die Intel HD Graphics (Bay Trail) ist eine in den Tablet- (z.B. Z3770), Nettop- (z.B. J2850) und Notebook-SoCs (z.B. N3510) der Bay-Trail-Serie integrierte Grafikeinheit. Sie ist in verschiedenen Atom-, Celeron- und Pentium-Modellen zu finden und basiert auf der DirectX-11-tauglichen GPU der Ivy-Bridge-Generation. Taktrate und Einheitenzahl fallen allerdings deutlich niedriger aus, sodass sich die Performance nur im Low-End-Segment ansiedelt.

Im Vergleich zu Ivy Bridge, dessen Gen-7-GPU entweder 6 oder 16 Executions Units bietet, kommt die HD Graphics (Bay Trail) nur mit lediglich 4 EUs daher. Abhängig von Temperatur und Leistungsaufnahme kann die niedrige Basisfrequenz dynamisch bis auf den maximalen Turbo-Takt angehoben werden, der ja nach Modell bei bis zu 896 MHz liegt. Ebenfalls modellabhängig ist das Speicherinterface, welches im Single- oder Dual-Channel-Betrieb sowie mit verschiedene Speicherstandards (DDR3(L), DDR3L-RS, LPDDR3) arbeiten kann. Insbesondere Varianten mit einem nur 32 Bit breiten Interface (Atom Z3735G) verlieren teils erheblich an Performance.

Die schnellsten Notebook-Modelle erreichen knapp die Performance der HD Graphics (Sandy Bridge) sowie der Radeon HD 6310. Das reicht, um einige ältere und sehr anspruchslose Windows-Spiele wie World of Warcraft oder Half-Life 2 in niedrigen Einstellungen flüssig darzustellen. Für aktuelle Windows-Titel ist die GPU dagegen praktisch nicht geeignet.

Verglichen mit konkurrierenden ARM-SoCs ordnet sich die Grafikeinheit dagegen im unteren High-End-Segment ein und übertrifft knapp die Adreno 320, die in verschiedenen Qualcomm-SoCs wie dem Snapdragon 600 zu finden ist. Damit entspricht Grafik-Performance in etwa Nvidias Tegra 4. Auch sehr aufwändige Android-Spiele werden damit in hohen Auflösungen flüssig bewältigt (Stand 2013).

Der integrierte Videodecoder unterstützt alle gängigen Codecs wie MPEG2, H.264, VC1, MVC oder VP8 und ist für Auflösungen bis 4K (maximal 100 Mbit/s) geeignet. Das Bildsignal kann per HDMI 1.4 (max. 1.920 x 1.080) oder DisplayPort 1.2 (max. 2.560 x 1.600) an bis zu zwei Displays ausgegeben werden. Eine weitere Neuerung ist die Unterstützung von Wireless Display sowie Quick Sync, Intels schnellem und sparsamen H-264-Hardwareencoder. Einige dieser Features sind jedoch nicht bei allen Modellen verfügbar.

Je nach Modell liegt die Leistungsaufnahme des gesamten SoCs zwischen rund 2 und 10 Watt. Die besonders sparsamen Versionen sind damit auch für passiv gekühlte Tablets geeignet, andere werden in größeren (Sub-) Notebooks mit aktiver Kühlung eingesetzt.

Intel Iris Plus Graphics G4 (Ice Lake 48 EU)

Die Intel Iris Plus Graphics G4 (Ice-Lake mit 48 EUs) ist eine Prozessorgrafikkarte, die im Mai 2019 vorgestellt wurde. Sie wird in den Mid-Range-Modellen der Ice-Lake 15W U-Serie verbaut (und eventuell auch in 25 Watt Modellen) und bietet 48 der 64 möglichen EUs (Executing Units - Shader Cluster) und keinen eigenen dedizierten Grafikspeicher (kein eDRAM wie die Vorgänger Iris Plus 650 z.B.). Die Taktung ist abhängig vom CPU-Modell und variiert nach ersten Informationen im Boost zwischen 1050 und 1100 MHz. Der Basistakt ist mit niedrigen 300 MHz spezifiziert.

Die Leistung sollte durch die 25% geringe Shaderanzahl deutlich unter den Iris Plus Modellen mit 64 EUs liegen. Trotz des fehlenden eDRAM sollte die Leistung etwas oberhalb der alten Iris Plus 655 liegen, da die Gen 11 Architektur zahlreiche Verbesserungen enthält. Bei AMD wäre wahrscheinlich die Radeon RX Vega 8 ein direkter Konkurrent. Bei der Spieleleistung muss man daher schon deutliche Einstriche erwarten und nur anspruchslose Spiele wie Rocket League oder Overwatch sollten flüssig spielbar sein.

Als besonderes Feature hebt Intel das neue Variable Rate Shading (VRS) der Gen11 Grafik hervor. Damit kann der Spielentwickler Bereiche definieren die mit weniger Genauigkeit geshadet werden (z.B. weit entfernte Objekte, oder Objekte im Nebel) und somit bei gleicher visueller Qualität deutlich Performance gewinnen. Hier können je nach Szene bis zu 20 - 30% (Unreal Engine bzw Civ6) an Leistung gewonnen werden. Bis jetzt unterstütz VRS lediglich Nvidia mit Turing (GTX 1650 und aufwärts).

Neben der Spieleleistung soll auch der Videoencoder deutlich schneller geworden sein mit Ice-Lake. Wie der Vorgänger sollte er weiterhin H.265/HEVC im Main10-Profil mit 10 Bit Farbtiefe sowie Googles VP9-Codec in Hardware dekodieren.

Die Iris Plus G4 unterstützt 3 Display-Pipes, wo jede 5K60 Signale ausgeben kann (via DisplayPort 1.4 HBR3 oder HDMI 2.0b) oder wenn zwei zusammengefasst werden auch 8k Signale.

Mittels VESA Adaptive Sync (Freesync) kann die Refreshrate des Displays and die Framerate für eine flüssigere Ausgabe angepasst werden.

Die Iris Plus G4 wird im modernen 10nm Prozess bei Intel gefertigt und soll mit TSMCs 7nm Prozess mithalten können.

Intel HD Graphics 5500

Die Intel HD Graphics 5500 (GT2) ist eine Prozessorgrafikkarte in den CPUs der Broadwell-Generation. Die GPU wird in einigen ULV-Modellen (15 Watt) der Core-i3-, Core-i5- und Core-i7-Serie verbaut und verfügt im Regelfall über 24 EUs (Core i3: 23 EUs). Die maximale Turbo-Taktrate der Grafikkarte hängt vom konkreten Modell ab und liegt zwischen 850 und 950 MHz.

Architektur und Features

Broadwell integriert eine Grafikeinheit auf Basis der Intel-Gen8-Architektur, die gegenüber dem Vorgänger Intel Gen7.5 (Haswell) in verschiedenen Punkten weiterentwickelt wurde. So hat Intel unter anderem die "Subslice" genannten Shader-Arrays umorganisiert, die nun jeweils 8 Execution Units (EUs) beinhalten. Drei Subslices bilden wiederum einen Slice mit insgesamt 24 EUs. Hinzu kommen größere L1-Caches und Verbesserungen im Front-End, die die Leistung zusätzlich steigern sollen.

Die HD Graphics 5500 repräsentiert die mittlere, auch "GT2" bezeichnete Ausbaustufe mit einem Slice und 24 EUs. Eine Ausnahme bilden die Core-i3-Modelle, bei denen – mutmaßlich zur Steigerung der Ausbeute – lediglich 23 EUs aktiviert sind. Daneben existieren auch eine teildeaktivierte GT1-Variante (12 EUs) sowie die GT3/GT3e (48 EUs) ohne/mit zusätzlichem eDRAM-Cache.

Alle Broadwell-GPUs unterstützen OpenCL 2.0 sowie DirectX 12 (FL 11_1). Zudem kann der Videodecoder nun auch den H.265-Codec verarbeiten, greift dafür allerdings nur teilweise auf besonders sparsame Fixed-Function-Einheiten zurück. Die Bildausgabe erfolgt über DP 1.2/eDP 1.3 (max. 3.840 x 2.160 @ 60 Hz) oder HDMI 1.4a (max. 3.840 x 2.160 @ 24 Hz), HDMI 2.0 steht dagegen nicht zur Verfügung. Es können maximal drei Displays parallel angesteuert werden.

Performance

Je nach Modell liegt der maximale GPU-Takt zwischen 850 und 950 MHz, der aufgrund der niedrigen TDP jedoch nicht immer vollständig ausgeschöpft werden kann. Einen ebenfalls großen Einfluss auf die Performance hat die Speicheranbindung: Ohne schnellen DDR3-1600-RAM im Dual-Channel-Modus kann die Leistung mehr als 20 Prozent schlechter ausfallen.

Mit Dual-Channel-Speicher übertrifft die HD Graphics 5500 die HD Graphics 4400 (Haswell, 20 EUs) um etwa 20 bis 25 Prozent und schlägt sogar die HD Graphics 5000 (Haswell, 40 EUs). Allerdings rechnet bereits eine dedizierte Low-End-Karte wie die GeForce 820M je nach Spiel zwischen 10 und 30 Prozent schneller. Aktuelle Spiele des Jahres 2014/2015 werden zumeist nur in niedrigsten Einstellungen flüssig dargestellt.

Leistungsaufnahme

Die TDP des gesamten Chips liegt standardmäßig bei 15 Watt, sodass die HD Graphics 5500 vor allem in kompakten Ultrabooks zu finden ist. Abhängig vom jeweiligen Modell kann die TDP auch auf noch niedrigere Werte (7,5 oder 10 Watt) abgesenkt werden, was sich jedoch negativ auf die Leistungsfähigkeit auswirkt.