Microsoft a profité du colloque Hot Chips pour tenir une conférence sur les spécificités matérielles de sa Xbox Series X. L'occasion d'en apprendre un peu plus sur son architecture, mais aussi sur le coût élevé de ses composants.
L'architecture des consoles de jeu demeure propre à chaque fabricant et joue un rôle important sur les performances. C'est ainsi que l'on a pu observer de sensibles différences entre la PlayStation 4 et la Xbox One, malgré l'usage sur chacune d'une puce AMD de même génération. Différences qui devraient être encore plus marquées entre la PlayStation 5 et la Xbox Series X, pourtant toutes deux équipées elles aussi d'une puce principale AMD qui se base sur une même architecture CPU (AMD Zen2) et GPU (AMD RDNA 2). Pour mieux expliquer les spécificités de sa PlayStation 5, Sony n'avait pas hésité à très vite détailler son architecture, lors d'une présentation par son architecte en chef Mark Cerny. C'est maintenant au tour de Jeff Andrews et Mark Grossman de Microsoft de s'appesantir sur le même sujet, en revenant point par point sur les caractéristiques principales de l'architecture de la Xbox Series X.
Une puissante, mais onéreuse puce principale gravée en 7 nm
Au cœur de celle-ci, le SoC (pour "System-on-Chip", la puce principale regroupant notamment CPU, GPU et mémoire) s'annonce bel et bien comme un monstre de puissance (pour une console de jeu, s'entend), mais constitue aussi un important poste de dépenses à cause de sa complexité. Avec 15,4 milliards de transistors répartis sur un die de 360 mm², ce SoC ne peut en effet être gravé selon le même procédé que celui de la Xbox One X (16 nm FinFet). Les 133 % de transistors occuperaient en effet une surface bien plus importante que les 367 mm² du die de la One X, et il serait inconcevable de produire une puce beaucoup plus grosse, aussi bien pour des raisons de coûts que de consommation énergétique, et donc de dégagement thermique.
D'où le passage à une gravure en 7 nm par TSMC selon un procédé N7e, hélas assez coûteux pour le moment. Comme à chaque changement de technologie de gravure, il faut en effet plusieurs mois à un fondeur pour totalement maîtriser son procédé, ce qui se traduit au départ par un rendement assez faible. Microsoft annonce donc la couleur : la puce principale de sa Xbox Series X coûtera encore plus cher à produire que celle de la Xbox One X ; rien de très étonnant, mais cela laisse craindre une hausse des coûts de fabrication pouvant se répercuter sur le prix de vente. La Xbox One X ayant été lancée au tarif de 499 €, il y a peu d'espoir de voir la Xbox Series X à un tarif inférieur.
Des économies à espérer sur le SSD au fil des mois
S'ajoute dans la balance le prix de la mémoire vive, la Series X en intégrant 16 Go, soit 4 de plus que la One X, alors même que le prix de la mémoire ne baisse que de 5 % par an (sur les 8 années et demie passées, selon Microsoft). Le SSD de 1 To en PCI-E 4.0 et au format NVMe sera également un important poste de dépenses, bien plus onéreux que les traditionnels disques durs qui équipaient jusqu'alors les consoles de salon. Microsoft indique néanmoins que le prix de la mémoire flash baisse beaucoup plus vite que celui de la mémoire vive, de 23 % par an (sur la même période de 8 années et demie). De quoi envisager, on l'imagine, quelques mois de ventes à perte ou à très faible marge, avant de revenir dans le vert une fois la baisse de prix des composants suffisante.
Des optimisations de toute part pour gagner en performances
Pour gagner en performances sans augmenter encore plus le coût des composants, Microsoft a développé plusieurs techniques d'optimisation et circuits spécialisés. On apprend ainsi que trois moteurs audio hardware ont été intégrés (calculateur d'effets CFPU2, décodeurs Movad et Logan pouvant gérer plus de 300 canaux simultanément…), de manière à produire des effets perfectionnés sans pour autant charger le processeur principal — la puissance de calcul équivalente de ce circuit audio dépasserait même celle des 8 cœurs du CPU de la console.
Une technologie de machine learning (apprentissage automatique) sera par ailleurs utilisée pour générer des algorithmes de mise à l'échelle, sur un principe rappelant le DLSS de Nvidia, de manière à pouvoir se contenter d'un rendu en plus faible définition sans pour autant perdre trop en précision d'affichage.
En matière d'optimisations, notons également la technologie Variable Rate Shading, autorisant une réduction progressive de la qualité des effets graphiques sur certaines zones moins visibles de l'image (par exemple, les effets appliqués aux bas-côtés de la route dans un jeu de course n'ont pas besoin d'autant de détails que ceux appliqués sur la voiture). Du côté des chargements de textures, la technologie Sampler Feedback Streaming permettra de ne charger en mémoire principale que les textures réellement utiles au rendu.
Enfin, en ce qui concerne l'accélération hardware du raytracing, Microsoft donne les performances brutes obtenues — que l'on ne peut hélas comparer, faute d'informations équivalentes chez la concurrence — et précise qu'il sera possible grâce à DirectX Raytracing de n'appliquer le raytracing que sur certains éléments de la scène. Rien de bien nouveau à première vue, mais on peut espérer un rendu analogue à ce que l'on obtiendrait sur PC. Aux développeurs de choisir les meilleures méthodes de rendu pour ne pas trop sabrer les performances.
Si Microsoft semble donc avoir longuement peaufiné son architecture et développé nombre de technologies pour optimiser au mieux les performances de son hardware, il reste difficile de prédire ce que la Xbox Series X sera capable de faire en comparaison d'une PlayStation 5 qui dispose d'encore plus de circuits hardware spécialisés. La bataille se jouera sans doute en fonction des développeurs et de leur capacité ou leur volonté à exploiter les technologies propres à chaque console.
