Rozbor GPU Ampere: co je nového v architektuře GeForce RTX 3000

Nový výrobní proces 8N: technologie Samsungu vylepšená speciálně pro Nvidii

Po stránce hardwaru byl tento měsíc obrazně řečeno celý zelený díky vydání nové generace grafických karet Nvidia, GeForce RTX 3000. Ty jsou založené na nové architektuře Ampere. Co přináší a v čem je nová proti Turingu, probereme v tomto článku: novou architekturu SM stojící za dvojnásobnými počty shaderů nebo výrobní proces nebo charakteristicky obou čipů, které zatím byly odhaleny.

Vše nové: proces, architektura i paměti a konektivita

Ampere je po všech stránkách nová generace GPU. Spojuje trojici inovací: nový výrobní proces, novou architekturu samotných bloků a výpočetních jednotek GPU, ale tentokrát rovnou i novou technologii pamětí GDDR6X, lišící se od předchozích využitím efektivnější signalizace PAM4. Té jsme se ovšem již věnovali samostatně zde.

Výrobní proces: speciální upravená technologie 8N

Už poměrně dlouho se objevovaly informace, že Nvidia začne GPU vyrábět u Samsungu místo u TSMC, které je nejetablovanější ze zakázkových „Foundry“ továren. Nvidia již používala 14nm proces Samsungu (14LPP) pro některé méně výkonné čipy Pascal (GP107 v GeForce GTX 1050/1050 Ti). Když se tedy už loni objevily zprávy, že Nvidia pro čipy příští generace použije proces Samsungu, uvažovalo se nejdřív, že půjde o něco podobného.

Nakonec je v generaci Ampere situace jiná. Nvidia vyrábí u Samsungu nejvýkonnější modely GPU, GA102 a GA104, jen výpočetní GA100 pro servery je vyráběn na 7nm procesu TSMC. Herní Ampere je ale specifické nejen tím, že je od Samsungu, ale také tím, že není 7nm. Nvidia zvolila starší technologii Samsungu, tzv. 8nm proces, jenž je vylepšeným derivátem 10nm generace.

Slajd, kde Nvidia oznamuje použití 8nm procesu 8N

Proces se označuje 8N, protože je specificky určený pro Nvidii a měl by obsahovat různá neupřesněná vylepšení a úpravy pro její potřeby. Mělo by jít tedy o lepší technologii než je proces 8LPP, který používají některé mobily, podle některých informací úpravy pro Nvidii mají za výsledek až o 10 % vyšší výkon (čímž se myslí vyšší dosažená frekvence) než původní verze procesu zaměřená spíše na mobilní SOC. Ovšem tento proces dosahuje pravděpodobně nižší energetickou efektivitu a hustotu tranzistorů než reálný 7nm proces, jenž je už u Samsungu založený na EUV litografii. Pravděpodobně jsou vlastnosti také o něco méně dobré než u 7nm procesu TSMC.

Nvidia sice uvádí v marketingových materiálech až 1,9× nárůst energetické efektivity, ale to je značně přehnané. Ve srovnání výkonů a spotřeb pro grafiku GeForce RTX 3080/3090 při hraní vychází výrazně horší faktory (cca 1,1–1,3× podle okolností). Ovšem pozor – pokud by Nvidia nastavila stejná TDP jako u Turingu, vycházela by asi efektivita výrazně lépe (jen by výkon byl nižší). Konkrétní číslo závisí na tom, jak agresivně jsou taktované srovnávané čipy, takže nelze říct, jaký je mezi Turingem a Ampere faktor obecně.

Slajd, kde Nvidia tvrdí, že Ampere má 1,9× energetickou efektivitu. Jde však zdá se o srovnání podtaktovaného GA102 s TU102 na standardním taktu, což je v praxi nerealistické

Proces je každopádně jen implementační detail, který pro uživatele není přímo důležitý, pro nás budou rozhodovat až finální výsledky. 8nm proces je ostatně také pořád generační posun proti 12nm technologii používané v Turingu (12nm proces TSMC je derivát jeho 16nm technologie použité v GPU Pascal).

Další informace: Parametry, ceny, výkon karet Nvidia GeForce RTX 3090, 3080 a 3070

Je možné, že Nvidia původně počítala s o něco vyšší energetickou efektivitou, protože GPU Ampere na procesu 8N mají nezvykle vysoká TDP (GeForce RTX 3080 320 W, RTX 3090 rovnou 350 W). Je teoreticky možné, že spotřeba vyšla vyšší než plánovaná, ale to nevíme – Nvidia klidně mohla na vyšší spotřeby cílit od počátku.

GPU GA102,verze z GeForce RTX 3080 (Zdroj: techPowerUp)

Volba 8nm procesu byla prakticky určitě vědomá, nejde asi o to, že by pro Ampere nezbývaly 7nm kapacity a 8nm proces byl „nouzové řešení“. Nvidia pravděpodobně použila 8nm technologii proto, že GPU s ní stojí výrazně méně na výrobu, i když se započte jejich vyšší plocha. Podobné to bylo i s volbou 12nm procesu u Turingu. To, že Nvidia zvolila Samsung místo TSMC, nejspíš přineslo další úsporu, protože Samsung se snaží pro svůj Foundry byznys agresivně získat klienty a nabídl pravděpodobně štědrou slevu, zatímco TSMC má dalších klientů dost a nemělo motivaci snížit si marži podobně nízkou cenou.

Výsledkem každopádně je, že karty Ampere budou po stránce GPU (ale ne nutně po stránce PCB, VRM a pamětí) relativně levné na výrobu, což bude důležité v konkurenčním boji se 7nm Radeony (jejichž čipy jsou asi i při menší ploše dražší).

  •  
  •  
  •  
Flattr this!

První specifikace karet GeForce RTX 3000 Super: bez větší paměti

Už nějakou dobu se objevují informace, že Nvidia stejně jako u architektury Turing vyrobí zhruba po roce působení grafik generace Ampere její refresh, tedy nové modely s vyšším výkonem, které zřejmě budou označené jako RTX 3000 Super. Na internetu se teď objevily předběžné specifikace těchto karet od osvědčeného zdroje Kopite7kimi. Máme počty jednotek a paměti, u kterých to ale vypadá, že Nvidia nechystá vytoužené vyšší kapacity. Celý článok „První specifikace karet GeForce RTX 3000 Super: bez větší paměti“ »

  •  
  •  
  •  

Nvidia DLAA: vyhlazování na principu DLSS, ale bez upscalingu

Když před třemi roky vyšly GeForce RTX 2000 a Nvidia představovala budoucí technologii DLSS, mluvila nejen o AI upscalingu, kterým je DLSS teď známé. Oznámen byl i režim „DLSS 2X“, v kterém neuronová síť prováděla jen vyhlazování a další postprocessing, ale už ne upscaling. Snažila by se čistě o zlepšení kvality, ne o zrychlení. Tato část se ale nikdy nerealizovala. Až teď to vypadá, že se jí dočkáme, ale pod novým jménem: DLAA. Celý článok „Nvidia DLAA: vyhlazování na principu DLSS, ale bez upscalingu“ »

  •  
  •  
  •  

Čipů Ampere není dost. Znovu se vrátí GeForce RTX 2060, ale 12GB

Z oblasti grafických karet přichází hodně divoká zpráva, zároveň také ukazující bídu, která panuje kvůli kryptoměnové bublině. Ač už brzo uplyne rok od vydání nové generace grafik, Nvidia zřejmě pořád nebude mít dost těchto čipů. Došlo to tak daleko, že vrátí do výroby starý model GeForce RTX 2060 generace Turing, aby díru na trhu pomohl zaplnit. Ale zvětší této kartě kritizovanou 6GB paměť, takže to současně bude i novinka. Celý článok „Čipů Ampere není dost. Znovu se vrátí GeForce RTX 2060, ale 12GB“ »

  •  
  •  
  •  

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *