Grafikprocessorn Fiji och minnestypen HBM

Till skillnad från Radeon 300-serien är Radeon R9 Fury X inget omdöpt grafikkort i ny kostym, utan en helt färsk skapelse. Till grund står grafikprocessorn Fiji, vilken inte bara är AMD:s största någonsin utan även världsförst med att dra nytta av minnestekniken High-Bandwidth Memory (HBM).

fiji_gpu_rundown.PNG

Grafikkrets

Arkitektur

Transistorer

Storlek

AMD Fiji (R9 Fury X)

GCN 1.2

8 900 milj.

596 mm2

AMD Hawaii (R9 290X)

GCN 1.1

6 200 milj.

438 mm2

AMD Tonga (R9 285)

GCN 1.2

5 000 milj.

359 mm2

AMD Tahiti (HD 7970)

GCN 1.0

4 300 milj.

365 mm2

Nvidia GM200 (GTX Titan X)

Maxwell

8 000 milj.

601 mm2

Nvidia GK110 (GTX Titan)

Kepler

7 100 milj.

551 mm2

Nvidia GM204 (GTX 980)

Maxwell

5 200 milj.

398 mm2

Nvidia GK104 (GTX 680)

Kepler

3 540 milj.

294 mm2

Med en area på 596 mm2 är det historiskt sett den största kretsen från AMD och skillnaden mot Nvidias monstervariant GM200 är försumbar. Därtill har AMD:s dito inget mindre än 8,9 miljarder transistorer, vilket gör den till en av världens mest avancerade kretsar – om inte annat en av de dyrare och mer svårtillverkade.

Anledningen till att de båda rivalerna tvingats ta fram rekordstora grafikprocessorer är den gemensamma kontraktstillverkaren TSMC, som endast har en åldrande 28-nanometersteknik från sent 2011 att erbjuda. Den som ser fram emot nyheter med en mer energieffektiv och avancerade tillverkningsprocess får vänta till 2016.

fiji_schematic.PNG

Under huven huserar den senaste iterationen av arkitekturen Graphics Core Next med 64 beräkningsenheter för totalt 4 096 streamprocessorer. Det är ungefär 45 procent fler än i Hawaii eller dubbelt upp mot numera pensionerade Tahiti, vilken låg till grund för det forna flaggskeppet Radeon HD 7970.

De många beräkningsenheternas medför också att antalet texturenheter går upp till 256, från 176 stycken för Hawaii. Däremot består antalet rasterenheter (ROP) på 64 stycken, vilket gör att grafikprocessorns fillrate (pixlar per sekund) vid en given klockfrekvens ligger kvar på samma nivå som tidigare.

Likt grafikprocessorn Hawaii nyttjar även Fiji tekniken Powertune, vilket innebär att en fast klockfrekvens saknas. Istället är alla siffror som presenteras dynamiska och upp till-värden, där grafikprocessorn i kombination med AMD:s drivrutiner reglerar klockfrekvensen utifrån parametrar som strömförbrukning samt förhållandet mellan temperatur och ljudnivå.

Andra nämnvärda finesser är Crossfire Direct Memory Access (XDMA), det vill säga Crossfire utan kablar, och färgkompression som först introducerades med Tonga. Det sista ger en högre bandbreddseffektivitet mot tidigare grafikkretsar, vilket ger extra grädde på moset utöver Fijis redan skyhöga minnesbandbredd.

fiji_hbm.PNG
AMD-Fiji-2.jpg

Största nyheten med Fiji är dock inte att grafikprocessorn är den största från AMD någonsin utan att nykomlingen är först i världen med minnestypen High-Bandwidth Memory, ofta förkortat till HBM. Tekniken har presenterats av bolaget vid ett tidigare skede och beskrivs närmare i en separat genomgång.

AMD presenterar HBM-minnet i Radeon "Fiji"

Användningen av den nya minnestekniken gör att AMD kunnat skapa en enklare och markant bredare minnesbuss än tidigare. Bussbredden 4 096 bitar ackompanjeras av HBM-minne i endast 500 MHz (1 000 MHz), vilka tillsammans ger en bandbredd om 512 GB/s – upp från 384 GB/s för Hawaii/Grenada-baserade Radeon R9 390X.

AMD-HBM-Fiji-2.jpg
AMD-HBM-Fiji-3.jpg
AMD-HBM-Fiji-4.jpg
AMD-HBM-Fiji-5.jpg
AMD-HBM-Fiji-6.jpg
AMD-HBM-Fiji-7.jpg
AMD-HBM-Fiji-8.jpg
AMD-HBM-Fiji-9.jpg
AMD-HBM-Fiji-10.jpg
AMD-HBM-Fiji-11.jpg
AMD-HBM-Fiji-12.jpg
AMD-HBM-Fiji-13.jpg

En verklighet inom halvledarindustrin är att nya kretsar tar åratal från att vara en produkt på skrivbordet till färdig produkt, något AMD såväl som Nvidia och Intel måste förhålla sig till. Effekten blir att lanseringen av en tilltänkt produkt kan behöva klaffa med andra tekniker.

Vad som kan ses som en smärre felberäkning är att minnesleverantören SK Hynix endast har HBM-minneskapslar i kapaciteter om 1 GB att erbjuda. Den direkta konsekvensen blir att AMD:s grafikprocessor begränsas till 4 GB för videominnet. Nämnvärt är att högre kapaciteter kan bli möjligt inom kort när SK Hynix har större kapslar att tillgå. När och om dessa kombineras med Fiji är dock ännu inte känt.

En annan nackdel som däremot inte kan tillskrivas SK Hynix är att AMD låst ned överklockningen av videominnet med förklaringen att bandbredden redan är mer än tillräcklig med den nya tekniken. Spärren sitter dock i mjukvara och det är därför möjligt att den lyfts vid ett senare skede.