全球最大的電腦圖學和互動技術大會SIGGRAPH 2018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。
黃仁勳強調，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）。
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。
黃仁勳指出，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。
RTX GPU採用了Nvidia第8代新GPU架構Turing，除了SM多核心處理器外，也內建張量核心Tensor Core，還新增加了光線追蹤核心RT Core負責光線追蹤計算。
即時光線追蹤是電腦圖形計算聖杯
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。
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。可以利用現有GPU的運算力，來執行RTX框架需要的計算，從而實現了即時光線追蹤的計算。
為了展現即時光線追蹤的效果，Nvidia今年3月還展示了一段《星際大戰》光線追蹤特效示範短片Reflections，來呈現即時光線追蹤的光影渲染效果。
從短片中，反映在兩位衛兵金屬盔甲上的光影渲染效果，利用即時光線追蹤計算產生的陰影和反射、折射效果，顯得格外真實。3月當時，為了製作這個短片，Nvidia利用了配備4個人工智慧專用的Volta GPU以及價值7萬美元的人工智慧工作站DGX Station才得以實現。
不過，這個軟體上的即時光線追蹤成果，不到半年，Nvidia就隨即實踐在新的GPU產品上，而且再度被超越了，現在只需用單張新推出的光線追蹤GPU卡Quadro RTX 8000就能做到。
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。
Nvidia在SIGGRAPH發表會上也展示了同一張圖，透過不同圖形運算技術處理過的效果，從左上角的傳統圖形處理，最右下角最後一張，就是運用RTX GPU，來實現即時光線追蹤和AI降噪處理的成果，甚至還運用了大量記憶體來實現全域照明。
RTX GPU是為了VR打造的GPU
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。
Tony Tamasi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。黃仁勳更指出，全新的Turing架構將推生出一個2,500億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（臺幣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（臺幣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（臺幣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）。除了Quadro RTX顯示卡之外，Nvidia後來8月中又發表了 同樣採用Turing 架構的RTX遊戲用GPU，包括三款GeForce RTX 2080 Ti、2080 與 2070 GPU顯示卡。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。
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，HPE ProLiant伺服器，以及聯想的ThinkStation和ThinkSystem，都支援Quadro RTX產品。
在Nvidia今年3月GTC年度大會上，就曾展示過一段《星際大戰》光線追蹤特效示範短片Reflections，驚艷四座。這個短片利用即時光線追蹤計算產生的陰影和反射、折射效果格外真實。3月當時利用了配備4個人工智慧專用的Volta GPU，以及價值7萬美元的人工智慧工作站DGX Station來計算，但現在只需用單張新推出的光線追蹤GPU卡Quadro RTX 8000就能做到。
若以同樣專攻影像特效處理的GPU產品線Quadro來看，Nvidia執行長黃仁勳指出，全新Turing架構的效能，是前一代Quadro Pascal架構的6倍之多。
新一代Turing架構是全新的設計，除了GPU原有的SM（Streaming Multiprocessor）模組外，還包括了AI計算用的Tensor Core，以及光線追蹤用的RT Core，等於集結了Nvidia過去兩大類GPU的特性，再增加一個新的特殊核心。
新增光線追蹤專用核心RT Core，每秒能處理到百億道光線
Turing架構增加了一個全新的處理核心：專門處理光線追蹤的RT Core，用於計算光線在三角形間交互作用和不同邊界間的往返作用，最高每秒可處理百億（10 Giga）道光線的交互作用。
另外，Turing架構也內建了另一個人工智慧系列產品線所使用的Volta GPU架構上的AI計算專用核心Tensor Core，不過，核心數比Volta產品線內建的640 Tensor Core核心數略低，Turing架構目前最多只內建了576個（RTX 6000和RTX 8000兩款），最高可以提供到125 TFLOPS的半精度浮點運算，或是500 TOPS INT4計算（每秒可以處理500兆次整數計算）。
而Turning架構內建的SM模組也採取了新設計，除了浮點運算能力，還增加了可以平行執行的整數執行器，可以同時提供16 TFLOPS（Tera Floating-point Operations Per Second），再加上同樣效能的16 TIPS（Tera Integer Operations Per Second）運算效能。
為了支援RTX GPU，Nvidia在軟體層上提供了多項新工具和API，包括了光柵化（Rasterization）計算API、光線追蹤API、CUDA運算API、Tensor Core用的AI API等。
運算力達16 TFLOPS，雙卡串連記憶體可達96GB
相較於Quadro前一代採用的16奈米製程Pascal架構GPU，Turing架構GPU晶片則採用了更先進的12奈米製程，晶片面積擴大到754平方公釐，內有186億個電晶體，前Pascal架構GPU只有118億個電晶體。在一般運算能力上，Turing架構GPU可提供到16 TFLOPS計算力，也遠高於Pascal架構GPU的13 TFLOPS計算能力。記憶體支援也有很大的差異，Pascal架構的Quadro產品，可支援到24GB的GDDR5記憶體（時脈10GHz），但Turing架構GPU可支援到更高速的GDDR6記憶體（時脈14Ghz），單卡容量更是高達48GB。透過NVLink串連雙GPU卡，記憶體還可以再倍增，例如串接兩張RTX 8000，最大可提供96GB的全域照明計算（Global Illumination） 。
用星際大戰短片的光影渲染來做比較的話，黃仁勳指出，採用Pascal架構的GPU需要308毫秒，但Turing架構GPU搭配即將推出的Deep Learning Anti-Aliasing （DLAA）技術，只需要45毫秒，等於Turing架構的光影渲染速度，可以達到Pascal架構的6倍。
為了支援RTX GPU，Nvidia在軟體層上提供了多項新工具和API，包括了光柵化（Rasterization）計算API、光線追蹤API、CUDA運算API、Tensor Core用的AI API等，另外OptiX、DXR、Vulkan也可以支援新的Turing架構光線追蹤加速功能，Nvidia還正式將材質定義語言MDL開源釋出，另外RTX也支援Pixar的開發語言USD（Universal Scene Description）。開發者只要呼叫API，就可以利用RTX GPU的光線追蹤核心來計算。
