14nm 工艺高效能!AMD“Polaris”GPU 架构解析

2016/1/5 11:14:47 来源:超能网 作者:bolvar 责编:汐元

作为显卡市场上仅存的唯二选择,大家对AMD、NVIDIA显卡多少都有一些固有印象——比如NVIDIA显卡性能强,但功耗高,AMD显卡坚持小核心,性能略差,但性价比高,功耗低,这种印象在双方的GTX 400及HD 5000/6000系列上尤为明显。不过风水轮流转,NVIDIA随后在Kepler架构上一改低能效劣势,Maxwell架构则实现逆袭,而AMD显卡的高功耗在Hawaii核心上达到巅峰,双方的优劣完全逆转了。沉寂了这么久之后,AMD终于要在今年的Polaris北极星架构上动真格的了,以往那个高能效优势的AMD又回来了,至少在PPT上如此。

今年9月份AMD进行了公司架构重组,成立了Radeon技术部门(简称RTG)统管GPU发展,技术大牛Raj Koduri成为RTG业务主管。上任之后他首先改革了已有13年历史的催化剂控制中心,由Crimson驱动取代CCC中心,算是烧了新官上任的第一把火。接着他又邀请媒体参加了一次技术会议,分批公布2016年AMD新一代Radeon显卡的技术细节。

作为2016 GPU路线图的一部分,AMD此前已经分别公布了两大计划,分别是新一代Radeon显卡的HDMI 2.0/DP 1.3/FreeSync技术,第二个是开源计划,推出了GPUOpen项目以便对抗NVIDIA的Gameworks。

今天AMD公开了下一代GPU架构“Polaris”的细节,我们之前已经从爆料中得知AMD下一代GPU架构代号Ploaris北极星,从原来习惯用海岛命名一下子上天了,不过这里也得解释下Polaris的含义——以往的北岛、南岛、火山岛、北极岛等岛群命名指代的是显卡家族,这里的Polaris北极星代号是指下一代显卡家族中GCN架构代号。

再详细说来就是,以往我们提到的GCN 1.0、GCN 1.1及GCN 1.2架构现在也变了,AMD把Polaris架构称为第四代GCN架构——GCN 4.0,那么以往的GCN架构分别就是:

GCN 1.0——Tahiti塔西提、Cape Verde佛得角

GCN 2.0——Hawaii夏威夷、Bonaire博尔内岛

GCN 3.0——Fiji斐济、Tonga汤加

前三代都是28nm工艺的,现在的Polaris架构则是GCN 4.0,制程工艺升级到了FinFET级别,但到底是三星/GF的14nm FinFET工艺还是TSMC的16nm FinFET工艺,AMD之前是守口如瓶,现在可以确定的是AMD会脚踩两只船,两种工艺都有使用,这也是AMD GPU史上首次采用两家代工厂的工艺,这点倒是跟苹果的A9处理器一样,同时使用两种工艺代工。至于G家还是T家的GPU哪个更好些,今年估计要有纠结一番了。

今天我们就来介绍AMD的Polaris GPU架构,文章内容来源于网络搜集,包括Anandtech网站等。

首先来看Polaris的GPU内核架构部分:

AMD的GCN架构到现在快4年时间了,期间有过几次小幅升级、改款,技术上可以说GCN架构到现在也不落伍,但GCN架构的能效确实不行了,特别是在NVIDIA的Maxwell架构面前,所以AMD首要任务就是确保2016年的GCN架构能效更高,每瓦性能比更强,这也是AMD去年公布过的,2016年会是GCN架构的优化之年。

▲AMD之前公布过的2016年GPU路线图

▲AMD宣布Polaris架构

说到Polaris这个名字,Anandtech原文称RTG说选择这个名字是因为它代表光子,星星是宇宙中效率最高的光子发生器,虽然还不知道最终每个GPU核心的代号是什么,但未来RTG真的选择星星的名字做代号也不意外。(AMD之前在HD 8000 OEM系列上用过太阳系行星的代号)

▲Polaris架构的特点

我们之前介绍过AMD新一代GPU架构的技术细节,特别是在显示技术方面,它会支持HDMI 2.0a、DisplayPort 1.3接口,支持4K H.265编码/解码。此外,Polaris架构还会优化FinFET工艺,每瓦性能比上有着Radeon显卡历史性的突破,而显卡预计在2016年中发布。

▲Polaris架构的主要功能

在Polaris架构的关键功能中,第四代GCN核心将会进一步改进,这一点要比之前GCN 1.0到GCN 1.1/1.2/1.3那样更全面,涉及原语丢弃加速器、硬件调度、指令预读、渲染效率及内存压缩等单元。

▲第四代GCN架构示意图

▲GCN 4.0架构

当然了,Polaris架构还有很多细节没有公布,比如显存,AMD并没有详细介绍新一代显卡的显存控制器,但可以说的是GDDR5和HBM显存都会涉及,前者依然是目前最成熟的显存,成本低、性能也够用,而HBM显存虽然是趋势,不过依然是新兴事物,不可能一下子就取代GDDR5显存,但2016年AMD、NVIDIA高端卡用上HBM 2显存也是没跑了。

另外,原文中提到首个基于Polaris架构的显卡是使用GDDR5显存的,意味着最先问世的Polaris显卡不会很高端。

▲Polaris架构也是针对小型计算平台开发的

由于架构效率更高,Polaris架构也会用到笔记本等便携平台上,目标是在轻薄平板上带来主机级别的性能。

FinFET工艺改进

从HD 7000开始,AMD就用上了28nm工艺,他们和NVIDIA一样这四年来都坚持了28nm工艺而跳过了20nm工艺,但2016年不可能继续坚持28nm工艺了,因为更先进的FinFET工艺成熟了,而且性能、功耗改进要比28、20nm工艺更大,所以AMD及NVIDIA今年都会用上FinFET工艺。

▲显卡的工艺进化之路

GPU的制程工艺通常2年升级一代,不过从2011年的28nm工艺到2016年的FinFET工艺间隔了5年,因为中间的20nm工艺被跳过了,实际上根据AMD之前的说法,他们是有准备20nm工艺产品的,但最终被取消了,导致了3300万美元的折损,虽然里面很多都是APU,但20nm GPU估计也涉及到了。

▲FinFET工艺

FinFET工艺是立体晶体管,Intel在22nm工艺节点就量产了FinFET工艺了,不过他们的叫法是3D晶体管,TSMC及三星、GF的说法是FinFET工艺。这种3D晶体管的优势也说过多次了,相比平面晶体管具备更高的性能,更低的漏电流。

▲FinFET工艺相比28nm平面晶体管的优势

功耗优势

▲高效能碾压NVIDIA的GTX 950

说了这么多,到底真实表现如何呢?AMD用Polaris架构的一款中端显卡跟NVIDIA的GTX 950做了对比,同样是在1920x1080 60fps的性能上,Polaris显卡的整机功耗是86W,而GTX 950整机功耗是140W,可见功耗优势非常非常大。

Polaris架构的总结

简单来说,Polaris架构用上了第四代GCN核心及FinFET工艺,所以性能提升是一方面的,但最关键的地方在于每瓦性能比大幅提升,AMD显卡的功耗有了明显下降,这才是扭转局面的关键。

至于消费者,我们能期待的就是AMD能尽快推出Polaris架构的显卡了。

相关文章

关键词:AMDGPU

软媒旗下网站: IT之家 辣品 - 超值导购,优惠券 最会买 - 返利返现优惠券 6655网址之家 Win10之家 Win8之家 Win7之家 Vista之家

软媒旗下软件: 魔方 旗鱼浏览器(极速内核) 云日历 酷点桌面 闪游浏览器(IE内核) Win7优化大师 Win8优化大师 Win10优化大师 软媒手机APP应用