摩爾定律的瓶頸,未來會靠「AI 設計晶片」突破
TO 精選觀點2021-08-26
【為什麼我們要挑選這篇文章】晶片尺寸逐漸逼近物理極限,市場皆在討論,摩爾定律是否走到極限。然而隨著 AI 晶片設計技術的發展,摩爾定律會交由 AI 來延續。但未來晶片設計工程師會失業嗎?還是工程師會與 AI 協作,推動晶片設計邁進人工智慧時代?(責任編輯:郭家宏)
AI 設計的晶片,性能十年內將提高 1,000 倍。
作為 Synopsys 執行長、晶片設計自動化的先驅之一,Aart de Geus 在 Hot Chips 在線晶片大會上表示,現在人工智慧設計的晶片,性能可能會在未來十年內提高 1,000 倍。
自 80 年代以來,自動化一直都是晶片設計的一部分。但現在,每兩年晶片性能翻一倍的「摩爾定律」似乎已經達到了瓶頸。要突破這個瓶頸,最好的辦法或許就是你我都熟知的:人工智慧。
一篇刊登在 Nature 上的文章指出,經過訓練的機器學習系統,在晶片設計上的表現超過人類。
不少晶片架構師都擔心自己的飯碗未來會被 AI 搶走。不過 De Geus 卻認為,晶片架構師不僅不會下崗,還會轉移到產業鏈的上遊,比現在負責更多任務。
Synopsys 從去年開始就使用 AI 來設計客戶的晶片,與人工設計的晶片相比有了相當大的改進。目前,三星也正在使用 Synopsys 的工具 DSO.ai 來設計 Exynos 晶片。而它的競爭對手 Cadence Design Systems 也在今年推出了自己的人工智慧晶片設計專案。
用 AI 設計晶片,有望打破摩爾定律的瓶頸
De Geus 在 1986 年創立了 Synopsys,一家電子設計自動化(EDA)軟體公司。憑借多年尖端半導體設計經驗,Synopsys 利用這個寶貴的資產制作了第一代 AI 晶片軟體 DSO.ai。
要超越摩爾定律,就要利用 AI 來解決複雜性、功耗和擴展要求,最終實現 1,000 倍性能的目標。
「機器學習出現在我們使用的每一種工具中,這個設計空間優化(DSO)的新工具的不同之處在於,它不適用於單個設計步驟,而是適用於整個設計流程。」
這就是 Synopsys 採用的自主晶片設計方法,從綜合方法進行晶片設計,而不僅僅是晶片布局。
晶片設計的一個早期步驟是 floor planning,其確定了晶片的尺寸、標準單元的排列形式、IO 單元及宏單元的位置、電源地網絡的分布等。
由於宏單元潛在配置數量巨大(約為 10^2500),規劃就會變得非常複雜,而且隨著邏輯電路設計的發展,還需要進行多次疊代。如果每次疊代都由人類工程師手動生成,就要耗時數天或數週。
但如果用 AI 設計晶片,它就能夠利用強化學習,優化晶片的功率、性能和面積大小。還能解決針對特定應用程式以及系統的所有維度的快速定制晶片:硬體(物理)、軟體(功能)、可製造性和架構(形式)。
隨著 AI 接管更多任務,以往負責設計少量電晶體的工程師,現在可能負責設計更大晶片中的 10 億個電晶體。
這樣就能夠在更短的時間內設計出更快的晶片,改變晶片的架構,將晶片性能提高 10 倍、100 倍甚至是 1,000 倍。
Google、NVIDIA 正在用 AI 設計晶片
與使用最先進設計工具的世界一流設計團隊相比,DSO.ai 能夠將功耗降低 25%,性能是當下最好的 AI 晶片設計工具的 5 倍。
而在未來的 AI 晶片設計時代,晶片能夠根據各個垂直行業進行設計。
面對特定專案的差異化需求,DSO.ai 可以用來優化輸入參數以及晶片設計工作流程的選擇。
工程師可以使用 DSO.ai 進行更多設計流程中的參數輸入,例如微調庫單元以提供最佳頻率或最低功率,採用現有平面圖並盡量縮小晶片尺寸,確定多高的工作電壓會實現功耗與性能的最佳權衡等。
全球「缺晶片」,雖然說不少產業都受到影響,但人們也深刻認識到了晶片的重要性。晶片雖小,但卻是一個重要的基礎設施。
除了 Synopsys,Google、NVIDIA 也開始嘗試使用人工智慧技術設計晶片。Google 的 TPU(張量處理單元)晶片即將發布新版本,優化了人工智慧計算。目前 NVIDIA 也專注於使用 AI 技術生產更好的 GPU 和雲端運算 TPU 平台,以增強自身競爭力。
晶片設計的工程師不會失業。而人工及 AI 相結合的設計思路將會推動晶片設計邁進人工智慧時代。
附圖:人類設計的晶片平面圖(a)與機器學習系統生成的平面圖(b)
摩爾定律逐漸扁平,晶片設計重任落到了 AI 肩上。
在晶片設計的新時代,自動化大不相同。
晶片定制會更普遍
資料來源:https://buzzorange.com/techorange/2021/08/26/ai-sustain-moore-law/
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【散熱劃時代革命-液冷散熱】
時間:2021/8/1
發文:NO.1287篇
大家好,我是 LEO
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❖晶片效能越強-解熱難度越高
隨著半導體晶片發展-體積越來越小,電晶體密度越來越高,逐漸朝向高性能,超薄,微型化發展,電子元件散熱的空間越來越小,單位面積內所產生的熱能卻越來越高,無論是手機、電腦發熱發熱密度皆呈現指數級增長,此外,加密貨幣挖礦場,大型伺服器與資料中心,高階CPU、GPU產生的熱能更為驚人,如果熱能不能快速有效散出,輕則影響效能,嚴重會導致電腦或手機產生「電子遷移效應」,導致當機無法工作。
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❖台積電未雨綢繆超前部署
今年7月台積電在超大型積體電路 (VLSI) 研討會,展示晶片水冷研究結果,採用水通道直接引導到晶片,藉此提高晶片散熱效率。聽起來覺得不可思議,為什麼突然做這項研究?傳統晶片散熱-在晶片上塗導熱矽脂,將熱量傳到散熱器底部,導熱管、水冷管再將熱量導到鰭片,最後風扇將鰭片的熱量吹走,完成散熱。
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但是,若未來晶片採用 3D 堆疊技術,最新的SoIC先進封裝可以任意組合各種不同製程的晶片,除了記憶體甚至還能直接將感測器一起封裝在同一顆晶片裡面,線路的密度將是2.5D的1000倍,散熱就會遇到大瓶頸。
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3D堆疊晶片設計更複雜,更小的微縮製程,把晶片一層一層的堆疊起來,中間部分難以有效散熱,所以台積電的研究人員認為,解決方法就是讓水在夾層電路間流動,讓水直接從晶片內帶走熱量,這是最有效的方案,這裡指的水並非一般純水,而是不會導電的介電液,實際上操作起來非常複雜且昂貴,目前處於研究階段,這顯示出解決晶片散熱問題,將是半導體產業未來重要發展趨勢之一。
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❖晶片改朝換代推動-伺服器新設計
我們從上面描述可以知道新晶片設計只會更小,更複雜,更熱,而伺服器產業面臨的問題會更大,試想大型資料處理中心,裡面有多少伺服器?多少高階CPU、GPU都是24小時不斷電持續運作,龐大的熱能如何處理?當處理器的瓦數越來越高,一般來說,處理器的熱設計功耗超過240W就很難用風扇(氣冷)來解決,偏偏霸主Intel或是AMD新一代處理器動輒超過270甚至280W,現在馬上面臨到需要液冷散熱來帶走熱量。
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❖跟著產業霸主的方向走準沒錯
Intel在伺服器市場,主流解決方案以x86架構為主,全球 CPU市占率約 92%左右。未來Intel 仍將保持產業龍頭的地位,圍繞它的 CPU平台的升級仍是影響伺服器硬體產業鏈周期性變化的關鍵因素。
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2021 年第一季開始Intel最新的 Whitley Ice Lake 的處理器已向資料中心業者小量出貨,第二季開始放量,到第四季預估將占總出貨量的 40%,滲透率將大幅且快速提升,下一步,Intel英特爾預計 2022 年初量產支援 PCIe Gen5 的 Eagle Stream 平台,將會加速升級資料傳輸速度。
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❖英特爾正式將水冷散熱放進白皮書
有趣的事情來了,產業龍頭也意識到新平台-散熱問題非常棘手,2020年Whitley平台是intel「首度」將水冷頭(注意:非浸沒式)納入技術白皮書,更誇張的事情是未來的新平台 Eagle Stream第一顆CPU Sapphire Rapids至少 300W以上,甚至將來很多GPU會達到500瓦甚至700W以上,水冷散熱方案成為唯一解方,冷卻液監控主機(CDU)與水冷頭(覆蓋在處理器上方的水冷散熱片)全世界只有三家廠商通過Intel認證,台灣的廣運(6125)是唯一兩項全拿的合格供應商。
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❖節能減碳-省電又可以賺積分
歐盟在7月剛通過55套案,其中碳邊境調整機制,又稱碳關稅,預計自2023年起試行,2026年正式實施,先從鋼鐵、電力等產業先行,但是用電大戶的資料中心無法置身事外,跟大家分享一個數字會比較有概念,2017年中國數據中心總耗電量為1200-1300億KW,超過三峽大壩與葛洲壩電廠2017年全年發電量總和(分別為976億KW、190億KW),占中國總發電量的2%,到了2025年資料中心耗電將高達 3842億KW,占全中國總發電量的 6%,這隻吃電怪獸肯定會被盯上,高排碳業者會被課較高關稅(碳關稅),將進一步帶動資料中心業者積極導入液冷散熱達到「省電」與「節能減碳」的效果,甚至有望仿效電動車Tesla透過碳積分來挹注獲利,可望大幅提高液冷散熱滲透率。
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❖水冷散熱技術門檻高-不簡單
2021年3月26日雲端資料中心伺服器開發商---緯穎科技宣佈,參與資料中心液冷廠商LiquidStack的A輪融資,並取得一席董事席位,其實早在2019年緯穎就與3M合作開發液冷方案,但是3M的電子氟化液是非導電-介電液是一種專利配方,掌握在3M手中,未來耗材都需向3M購買補充,入股LiquidStack可望取得自主技術。
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大家知道這種-不導電的「介電液」有多貴嗎?1公斤要價100美元,一個180KW的機櫃光是介電液裝滿就要價1000萬,重點是這個介電液每年都會耗損,需要定時補充,這樣就知道賣水的概念有恐怖、有多賺了吧,得介電液者得天下。
就算目前短期重點放在一般的「冷卻水」,得到英特爾認證的兩款冷卻水,一個櫃的成本大約7~8萬元,廣運集團研發成功的介電液打七折賣,一公斤70美元就相當有競爭力,而冷卻水一個櫃更只需要8000元,重點是水要通過認證,水在管線裡面跑如何恆久不變質?裡面還必須添加抗凍劑、苔癬抑制劑等特殊配方,是不是很多眉角!這些都是LEO深入研究去挖出來的。
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❖廣運(6125)上中下游整套系統全部整合
目前有三大產品線,水冷背門(20~25萬)/櫃,水冷頭(100~150萬)/櫃-目前英特爾首度放入新平台技術白皮書,已通過Intel認證,浸沒式機櫃(1000萬)/櫃,此外還有最重要的冷卻液監控主機(CDU)它是水冷散熱技術的根源,還有各種耗材、管線、冷卻水、介電液都是未來的發展重點。
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傳統散熱模組雖然便宜,一個42U的機櫃,風扇加散熱模組成本頂多台幣8~10萬,但將來水冷變成剛性需求,水冷頭機櫃,水對氣120~150萬/櫃,水對水90~120萬/櫃,全球的資料中心大約有 500萬櫃,每年新增30萬櫃左右,大家可以算看看,這產值增速有多恐怖。
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目前全世界只有2家公司有能力量產伺服器等級水冷頭機櫃,雙鴻、超眾這些傳統大廠要跨入最難的CDU(水冷監控主機)至少需要5年以上的參數與經驗值,而廣運的陳總已經深耕30年的散熱產業經驗,水冷頭機櫃的五大關鍵零件--廣運擁有四項(CDU、水冷頭、分岐管、制冷背門)盲插或快接頭,這個產業很新,很多法人也還沒那麼了解,有很多眉角,很多技術秘密,篇幅有限今天LEO就先介紹的這邊。
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譚新強:中國正式墮入修昔底德陷阱
文章日期:2021年7月30日
【明報專訊】中國已墮進修昔底德陷阱。此發展非常危險和可惜,因為中國過去40多年的和平崛起,是歷史上罕見的,不止幫助全中國人民脫貧,更對全球經濟發展有極大貢獻,都是值得表揚的。不過,不幸地近日所見到的一系列重要政策突變,不止引發出一場嚴重的所謂監管風波,其實有更深層次的意義,似乎代表頗根本性的經濟發展模式和甚至外交策略改變。
對此發展表示擔心的不止我一個,連長期中國大好友、美國著名經濟學家羅奇(Stephen Roach)近日也發表文章,直言憂心中美已進入冷戰初期,同時中國大力打擊創業家的「動物本能」(animal spirit),且危險地攻擊大量科技行業,包括各種電商、金融科技、社交平台、線上線下教育等等的商業模式,似乎正全面重估市場經濟的定位。羅奇甚至擔心此改變將影響到中國不能達到整體長期發展目標。
應鼓勵企業走出國際 爭取傳媒話語權
我相信近日針對個別行業的監管行動都有一定原因和道理,但絕不應變成嚴重內鬥(我明白內卷和內鬥的所謂區別,但我不忌諱,所以直稱為內鬥)的藉口,不可因一棵樹而放棄整個森林!近月我已多番發聲提醒中國慎防形成圍城受困心態,應把眼光放得遠一點,鼓勵企業走出國際,爭取中國傳媒的話語權,與提升中國在國際金融市場地位。
先分析一下墮進陷阱的原因,主要有4個:
(1) 從2008年的金融海嘯開始,中國已看到美國經濟過度金融化的害處。更必然對以量化寬鬆(Quantitative easing,QE)印鈔解決問題非常反感,因為此舉無疑等如把問題輸出國外,由中國和其他持有大量美國國債的人來買單。
我明白但不完全同意此觀點。美國和西方固然虛偽和採用雙重標準,在1997年亞洲金融風暴期間,就責備亞洲各國貪腐和揮霍無度,所以解決方法就是即使在金融危機中,仍需勒緊褲頭,大減財政開支,結果弄至多年衰退,且通縮殺傷力遠超通脹,導致無數亞洲企業和人民破產,不少人自殺,在印尼甚至出現過恐怖的屠殺華人事件。
QE的後遺症的確包括嚴重拉闊貧富懸殊,確是近年全球很多地方出現不同規模社會動亂的主要背景原因之一,但這後果應仍遠比在2008年時採取相反收緊政策為佳。經此一役,中國學懂了防範經濟過度金融化,且決定把資本帳收得更緊,或最少大大拖慢了開放的步伐。但問題是此憂慮來得太早了,中國資本市場仍未成功發展起來,體積是增大了不少,但只約等同GDP,且從來不健康,熊市時間遠比牛市長,債市更是仍然混亂,信貸評級搞笑居多。
加速開放資本帳 提升人民幣地位
更重要的是中國在2008年後,雖成功把人民幣推入國際貨幣基金組織(IMF)的一籃子貨幣,A股亦終能加入MSCI指數,即是我從前形容的「金融WTO」,但一如我所料,成功比「工業WTO」更難。最主要竟非外國的阻擋,而是中國仍缺乏打開資本帳的勇氣。結果就是名義GDP落後PPP GDP超過50%,從外國觀點,亦即人民幣滙率被壓低超過50%,所以導致相對中國的嚴重貿易赤字,可說中西方關係日趨緊張的重要導火線之一。
我認為中國非常需要加速開放資本帳,提升人民幣地位,最重要手法正是收窄貿易平衡,大量輸出人民幣,加深相互投資和貿易關係,使到西方更難與中國脫鈎,有助確保世界和平。
(2)COVID疫情絕對是世界歷史的一個分水嶺。毫無疑問,對比全世界,中國治疫是非常成功的,雖然仍有近5000人死亡,但相對西方,肯定等如救了最少近300萬條寶貴生命;加上中國慷慨,領先對國際伸出援手,輸出大量勇敢醫護人員、防疫用品和疫苗,其實非常值得表揚,但由於中國媒體力量太弱,反而經常被抹黑,實在令人氣惱。
但我也曾指出,從某角度看,中國治疫可能有點太成功了,令國人形成牢固的零容忍心理,政府因此不能或不敢改變接近完全封關的政策。一眨眼,措施已維持了一年半有多,連香港本地個案清零已超過50天,仍毫無與中國內地和澳門通關迹象。我明白「Delta變種病毒」仍然全球肆虐,但多種疫苗,包括輝瑞-BioNTech的疫苗「復必泰」,似乎對防範重症和死亡仍非常有效,中國毋須介懷,應加快審批和推廣,和馬上研究混合接種不同疫苗的安全和有效性。
中國封關程度超明朝 如自我孤立
據觀察,中國可能繼續封關至明年中,甚至明年底,事態其實非常嚴重;老實講,封關的嚴緊度已超過明朝程度!我已多次指出,封關的害處遠超過經濟損失那麼簡單,最大壞處有兩方面,首先是斷絕了正常人民的商業、學術、文化和外交住來,等如中國自我孤立,與外國的誤會和矛盾只會日益加深。第二,更可怕的是停止與外面的實體接觸,互聯網亦是部分封閉的,所以逐漸形成圍城自困心態,更容易產生偏執症(paranoia),經常杯弓蛇影,以為裏裏外外,到處都是敵人。這亦是內鬥加劇的成因之一吧。
(3)兩年前香港的動亂,肯定也是改變中國政策思維的一個機重要催化劑。雖然在香港一事上,毫無疑問,全國絕大多數人民是支持中央和香港政府的止暴制亂政策,亦因此事令到中國人民更團結。
香港問題固然有其獨特歷史、文化和政經原因,但為何過去兩年,全球超過100個地方,包括美國本土,都有形式極度相似(包括衣着、雨傘作保護、武器等等)的暴亂?除QE是一個共通導火線,明顯社交平台和整個全球互聯網文化,亦是一個超重要傳播各種真真假假的消息、新聞、科學、迷信和各種意識形態的「危險」渠道。即使在疫情上,連美國政府也知道facebook(美:FB)和Twitter(美:TWTR)等,負上極大責任,簡直可說滿手鮮血。
中國一向維穩至上,當然必須未雨綢繆,即使小規模動亂的機會亦不容許出現,所以加強監管整個互聯網是必然的後果。當然反壟斷和網路國家安全等考慮也是真實的,美國也有類似擔憂,但美國確以資本為主,人命為次,可說非常錯誤,令到監管太慢,結果養虎為患,但他們同時也考慮到facebook和Google等新媒體,對展現美國霸權的重要性。中國應如何做法,我沒有完美答案,只可說監管是一個平衡遊戲,更是一門藝術。
中國倘自主半導體技術 未必利全球安全
(4)最後,美國過去4年,率先墮進修昔底德陷阱,危險的零和遊戲思維,發動全方位貿易、金融、媒體、意識形態和科技戰,嚴重刺激中國反思和檢討自己所有政策,既是必須的,亦是無可避免的。結論跟我多年前的觀察一樣,相信我是全球有數最早指出的,中國核心科技最弱一環正是半導體,必須急起直追,重點不在設計,而在製造。而且瓶頸不止在芯片,更缺乏的是半導體生產設備。
我當然完全同意,亦十分支持,但我當年亦同時提醒中國,不可讓半導體成為一種沉迷,反成為加速墮進陷阱的誘因。不幸的是近日中國政策以至投資者,都似乎對半導體有點沉迷。
問題有三方面,第一,欲速則不達,清華紫光的下場就是個好例子。盲目投入大量資金,企圖收買人才和技術,但管理層缺乏知識和經驗,加上美國多方面故意留難、禁運和制裁,結果發展速度遠遜預期,公司卻債台高築,陷入財困。過去5年,除NAND技術稍為追近國際水平,DRAM、邏輯芯片、代工、EDA和生產設備等發展,仍未盡理想,進口芯片比例,只從90%略降至約85%。
第二,如中國真能達到自主所有半導體設計和生產技術,其實對全球貿易和安全都未必是好事。本來高科技就是最需要全球一體化底下的國際合作,家家有求才能促進貿易和技術發展,亦有助維繫國際安全。
第三,中國既是泱泱大國,理應胸襟廣闊,能同時有效和平衡地監管各行各業,為何突然判斷只有硬件技術如半導體、電池和電動車等才算高科技,才配在A股上市。剎那間,互聯網從雲端跌落凡間(爛gag),甚或更低些少。物流(Logistics)從來都是「線性最優化」(linear programming optimization)的高級數學難題,現今被貶為不值一文的低端送白菜商業模式!
我真的有點後悔從前提出的4個高科技不等號:
1. 硬件>軟件
2. 製造>設計
3. GPU>CPU
4. 記憶體>邏輯
現在幾乎全都應驗了,彷彿成為中國的發展藍圖!可能我應該把它改為等號!
(中環資產持有facebook及Google財務權益)
中環資產投資行政總裁
[譚新強 中環新譚]
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記憶體RAM : 芝奇G.SKILL 幻光戟 8G*4 DDR4-3200 CL16
顯示卡GPU : MSI RTX 2070 SUPER™ GAMING X TRIO
散熱Cooler : Corsair H100i Pro
電供Power : be quiet! PURE POWER 11 700W
存放碟HDD : TOSHIBA 2TB
開機碟SSD : WD Black 250G M.2 PCIe
遊戲碟SSD : 三星 970 Evo Plus M.2 PCIe
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鍵盤Keyboard : Ducky Zero 3108(粉色版) (茶軸)
滑鼠Mouse : Razer Viper Ultimate Wireless
滑鼠墊MousePad : Wicked Bunny Cordura Sprint Size : M
耳機Headset : ATH LS50
音效系統Sound System : Zowie Vital
視訊鏡頭Webcam : Logitech C922
麥克風Micphone : HyperX QuadCast
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1倍鏡 : 45
1.5倍 : 55
2.0倍 : 60
滑鼠滾動 : 啟用
裝備部屬 : 進階
無人機部屬 : 進階
瞄準 : 按住
側身 : 切換
★電腦硬體★
主機板MB : Asus TuF Gaming X570-Plus
處理器CPU : AMD Ryzen 7 3700X
記憶體RAM : 芝奇G.SKILL 幻光戟 8G*4 DDR4-3200 CL16
顯示卡GPU : MSI RTX 2070 SUPER™ GAMING X TRIO
散熱Cooler : Corsair H100i Pro
電供Power : be quiet! PURE POWER 11 700W
存放碟HDD : TOSHIBA 2TB
開機碟SSD : WD Black 250G M.2 PCIe
遊戲碟SSD : 三星 970 Evo Plus M.2 PCIe
☆周邊外設☆
螢幕Monitor : Zowie XL2546S 240Hz with DyAc+
鍵盤Keyboard : Ducky Zero 3108(粉色版) (茶軸)
滑鼠Mouse : Razer Viper Ultimate Wireless
滑鼠墊MousePad : Wicked Bunny Cordura Sprint Size : M
耳機Headset : ATH LS50
音效系統Sound System : Zowie Vital
視訊鏡頭Webcam : Logitech C922
麥克風Micphone : HyperX QuadCast
#Flash #虹彩六號 #RainbowSixSiege
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各位好,想跟各位請問個問題
請問該如何將GPU的使用改成用獨立顯卡呢?
問這個問題主要是因為,我看youtube直播的時候,常常筆電會很燙
從工作管理員->效能這邊來看,獨立顯卡的GPU完全沒有被使用到
火狐裡面硬體加速有開,另外顯卡的部分也把火狐指定給獨顯,如下圖
可是好像沒有作用,開啟youtube一樣獨顯沒有任何使用率
查看火狐應用程式一般資訊,獨顯的GPU並沒有被開啟(如下圖)
請問該如何設定才能使獨顯運作呢?
先感謝各位的回覆了
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