Is it possible to integrate a high powered GPU into the motherboard?
Sim. Sim.
A placa-mãe seria bem grande, porque em vez de um pequeno slot PCI-E, todo o circuito da GPU precisaria ser incorporado a um plano 2D já extremamente denso (layouts PCB são bastante agitados com placas-mãe). É bastante útil como as placas-mãe podem encaixar no PCB já grande e complexo de uma GPU, permitindo também pinos externos de alimentação. Você perde muito integrando o design, então por que fazer isso? Problemas térmicos são enormes também, não se esqueça.