### [光线追踪的硬件成本有多高？从晶体管面积、芯片 Die Size 到帧时间预算，拆解 PS5、PS5 Pro 与 Xbox Series X 的次世代光追取舍](https://www.huociguo.com/article/1381)

**Published:** 2026-09-19T03:05:45

**Author:** 米了

**Excerpt:** 过去几年，"支持光线追踪"几乎成了次世代主机的标配宣传语。但真正进入游戏后不难发现，光追往往以"半个"形态出现…

过去几年，”支持光线追踪”几乎成了次世代主机的标配宣传语。但真正进入游戏后不难发现，光追往往以”半个”形态出现：反射分辨率减半、阴影只覆盖一盏光源、全局光照只保留低频部分。造成这种落差的原因，并不只是开发者”没做满”，而是藏在硅片里的那一本硬账——**每一条被硬化的光线，都要用实实在在的晶体管面积去换**。🔍

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## 一、光追为什么”贵”：从算法到硅片

光线追踪的计算核心，是 BVH（层次包围盒）遍历：一条光线从根节点下行，反复做”光线—包围盒”测试，进入叶子节点后再做”光线—三角形”相交测试。

如果把这些工作丢给通用着色器（SIMT 单元），问题立刻暴露：

-   **执行发散**：同一组线程里的光线各自走向不同分支，硬件只能串行处理各分支，利用率断崖式下跌 💥
    
-   **内存访问零散**：BVH 节点在显存里跳跃式读取，缓存命中率低
    
-   **寄存器压力大**：遍历需要维护栈结构，占用大量寄存器，直接压低并行线程数
    

因此 AMD 与 NVIDIA 选择了同一条路——**把最耗的部分做成固定功能单元**：NVIDIA 的 RT Core、AMD 的 Ray Accelerator。硬化之后，单位面积的光追吞吐相比纯软件方案通常能提升数倍甚至一个数量级，这正是”硬件光追”的意义。

但代价同样直白：**这些晶体管被焊死在光追上，跑纯光栅化时它们就是沉默的面积**。

## 二、晶体管账本：面积就是钱 💰

芯片面积不是线性成本。Die 越大，良率越低，单颗成本呈超线性上升；再加上先进制程晶圆本身价格高昂，主机 SoC 的面积必须被死死按住。

几个可参考的坐标：

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| 芯片  | 工艺  | 晶体管数 | 核心面积 |
| PS5（Oberon SoC） | TSMC N7 | —   | 约 308 mm² |
| Xbox Series X SoC | TSMC N7 | —   | 约 360 mm² |
| NVIDIA TU104（RTX 2080） | TSMC 12nm | 136 亿 | 545 mm² |
| NVIDIA GA102（RTX 3090） | Samsung 8nm | 283 亿 | 628 mm² |

主机 SoC 的面积配额要在 CPU、GPU、内存控制器、视频编解码、IO 与安全模块之间分配。给光追单元多划 5%，就意味着少几个 CU、少一点缓存、或者更高的成本与发热。对必须守住 499 美元价位、又要控制功耗与噪音的主机来说，这是一道没有余地的选择题 ⚖️

## 三、次世代主机的三种取舍

**1｜PS5 / Xbox Series X：把光追当”配料”**

两台主机都采用了”有限硬化”策略：RDNA 2 架构下每个 CU 配一个 Ray Accelerator，配合降采样反射、单光源阴影、RTAO 等低频用法。XSX 提供 DXR 1.1 与 Inline Raytracing，灵活性更高；PS5 走私有接口，深度绑定硬件。共同点是——**先保 60 帧，再谈光追**。

**2｜PS5 Pro：面积与架构双管齐下 🚀**

中期改款带来了更多 CU、更高内存带宽、升级版光线加速单元，以及 PSSR 超分。索尼官方给出的说法是光追性能最高可达 PS5 的 2 倍，特定负载下可达 3–4 倍。其中一条关键思路是”混合路径”：BVH 遍历继续交给硬件，而部分三角形相交测试转由着色器承担，以提升并行度。这本质上是在**重新划分硬件与通用算力的边界**，而不是单纯堆料。

**3｜微软与索尼的默契：不追求满血**

即便是改款机型，也没有把光追做成全分辨率全局光照的默认路径。原因很现实：功耗墙、散热设计、成本目标，以及最关键的——帧时间预算。

## 四、帧时间：最冷酷的裁判 ⏱️

60fps 意味着一帧只有 16.7 毫秒。光追一旦吃掉 4–6 毫秒，剩下给几何、着色、后处理的空间就被大幅压缩。于是行业演化出一套”省着用”的方法论：

-   反射用 1/2 或 1/4 分辨率重建
    
-   阴影只对主光源开启
    
-   全局光照借探针（Probe）做低频近似
    
-   用 PSSR / FSR / DLSS 等超分把内部渲染分辨率拉低 🧩
    

换句话说，**光追的画面收益，很大一部分其实是由超分技术”赎”回来的**。

## 五、下一轮争夺：光追单元 vs AI 单元

未来的取舍正在变得更复杂。神经网络超分、神经着色、Mega Geometry、Opacity Micro Map、Shader Execution Reordering……这些新特性都需要各自的晶体管配额。而 NPU / AI 加速单元的崛起，正在与光追单元争夺同一块硅片面积 🤖

下一代主机若要让光追从”选配”变成”默认路径”，靠的不是单点突破，而是三件事同时发生：更先进的制程、更高效的遍历与重排序硬件、以及与超分深度耦合的渲染管线。

## 结尾

光线追踪的故事，从来不是”能不能开”的开关问题，而是一道**面积、功耗、帧时间**的三角约束题。次世代主机给出的答案相当克制：用有限的硬化单元换取关键场景的画质跃迁，用超分技术赎回性能，用开发者的巧思填补剩余缝隙。

硅片上的每一平方毫米都有它的机会成本。真正的进步，不在于把光追堆到多满，而在于**用更少的晶体管，换来更接近真实的一束光**​ 💡

**Categories:** 游戏主机

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