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首款 7nm 电竞游戏显示卡,AMD Radeon VII

发布时间:2020-05-23 浏览量:729人次

透过 TSMC 先进製程,Radeon VII 抢下娱乐消费型显示卡 7nm 的首发,并利用微缩製程所带来的耗电量下降,晶片面积下降优势,再次提升频率和增加 HBM2 记忆体封装数量。散热器也改採开放式结构,相对于先前官方版本的鼓风扇,争取到更多散热片和空气扰动面积。

AMD CEO Lisa Su 于今年 CES 展期,正式宣布继企业级 EPYC 处理器和 Radeon Instinct 加速卡之后,自家消费级市场处理器和显示卡也将进入 7nm 製程里程碑。首先推出并于近期问世的产品为 Radeon VII 娱乐用显示卡,继承 AMD 多代以来的 GCN 架构,并透过 7nm 製程优势加强效能。

电脑王编辑部于近日取得媒体版送测卡,盒装内容物包含 Radeon VII 显示卡本体以外,尚有 1 个透明压克力底座,底座正面另外嵌上 1 个 Vega 20 工程版样品,安装 3 个 AAA 电池更可开启 RGB LED 灯光循环效果。读者看到这篇文章的同时,正是开箱解禁的日子,就让我们来好好品尝这个 7nm 显示卡。

首款 7nm 电竞游戏显示卡,AMD Radeon VII
▲Radeon VII 媒体版使用礼盒包装,上方标示 AMD Radeon VII 字样,专属标誌则以部分上光方式印製。

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▲礼盒内部包含 Radeon VII 显示卡本体、压克力展示架、3 个 AAA 电池。

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▲底座一隅嵌入工程版 Vega 20 封装晶片。

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▲Radeon VII 放置在于压克力底座展示。


▲Radeon VII 底座 RGB 灯光示意影片。

AMD Radeon VII 规格

显示晶片:AMD Radeon VII运作时脉:1400/1800MHz记忆体:HBM2 2Gb/s、4096bit、16GB插槽介面:PCIe 3.0 x16视讯输出:HDMI 2.0 x 1、DisplayPort 1.4 x 3辅助电源:PCIe 8pin x 2尺寸:39 x 120 x 268(mm)、双槽位

7nm 製程微缩

要说 Radeon VII 是款新产品,事实上是利用 TSMC 的 7nm FinFET 製程微缩上一代 Vega 10 晶片为基础,再往外延伸附加特色,因此内部绘图结构依旧是第五代 GCN(Graphics Core Next),承袭 HBCC(High Bandwidth Cache Controller)与 Primitive Shader 特色,前者能够保留一部分的系统记忆体作为绘图记忆体使用,并能够依据当前需求,将资料分别移往系统记忆体或是绘图专用记忆体,而后者用以取代顶点与几何着色器,并提供更灵活的几何处理。

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▲AMD Radeon VII 与其它显示卡的规格比较图。

透过製程微缩,不包含 HBM2 封装的 Vega 20 晶粒面积为 331mm^2,AMD 所公布的电晶体数量为 132.3 亿,前一代 Radeon RX Vega 64 则为 495mm^2,Vega 20 缩小了 33%,电晶体数量则微幅成长 7.3 亿个。Radeon VII 于製程微缩的同时,把红利全部用在提升时脉,在 TDP 300W 的情况下,最高自动超频时脉可达 1800MHz,成长约 16.4%。

另一方面,由于晶粒面积缩小,AMD 决定在 Vega 20 多封装 2 个 HBM2 记忆体,以取得更宽的 4096bit 汇流排宽度,且未缩减每个 HBM2 封装堆叠容量,依旧维持 32Gb 不变,让娱乐用显示卡视讯专用记忆体达 16GB 之谱。不过 Radeon VII 的 Stream Processor 仅有 3840 个,对比 Radeon RX Vega 64 少了 256 个,未来会不会有完整版本,AMD 没有意外给了 no comment 不予置评的回答。

容量再战未来性

根据游戏开发的趋势,现今已推出的 3A 级游戏大作,于 4K 解析度开启最高贴图品质时,多数均需要大于 8GB 的视讯专用记忆体,才能够避免存取频宽较小、距离较远延迟较高的系统记忆体。以近日发售的 Resident Evil 2「恶灵古堡 2 重製版」为例,贴图材质与快取甚至能够吃掉接近 14GB 的容量。

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▲贴图材质精细度越好、画面解析度越高,越需要更大的视讯专用记忆体容量。(点图放大)

笔者举个亲身的例子,当年挑选电脑零组件时,不少游戏仅会使用比 1GB 再多一些的专用视讯记忆体,而在口袋名单的 NVIDIA GeForce GTX 770 标準容量为 2GB;但笔者预计游戏很快就会突破 2GB,因此捏了一下直上 4GB 版本。果不其然,接下来所推出的游戏需要 2GB~3GB 视讯专用记忆体,GeForce GTX 770 2GB 版本受限于记忆体容量,贴图解析度开太高容易造成效能急遽下滑,但 4GB 版本并未受到太大的效能冲击,陪笔者撑住好一段时日。

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▲不仅是游戏,4K 解析度以上视讯编辑作业也能够受惠于大容量视讯专用记忆体。

透过 4096bit 汇流排宽度和 2Gbps 单 pin 脚传输速度,Radeon VII 最高提供 TB/s 等级的视讯记忆体频宽,针对超宽萤幕、HDR 游戏有着不少的助益。16GB 记忆体容量也能够为内容创意生产者,提供不错的效能后盾,Adobe Premiere 4K 和 8K 视讯专案编码时约需 11GB 左右的视讯记忆体容量,3D 场景渲染作业如 Blender 也会因减少资料置换作业而更为快速。

PCIe 3.0?PCIe 4.0?

今年 CEO 展期期间,Radeon VII 是最大的主角,但也别忘了接下来代号 Matisse,同样使用 7nm 製程的 Ryzen 3000 系列桌上型处理器,将会导入 PCIe 4.0 连线规格,单条通道单向频宽从 PCIe 3.0 的 984.6MB/s 提升 1 倍来到 1.969GB/s。

採用与 Radeon Instinct MI50、Radeon Instinct MI60 相同晶片设计的 Radeon VII,理应具有相同 PCIe 4.0 支援能力,目前仅表列 PCIe 3.0 x16 介面规格,主要受限消费性市场没有支援 PCIe 4.0 平台,没有办法验证通过。官方表示等到今年年中推出 Ryzen 3000 系列桌上型处理器,PCI-SIG 有望採用此系列产品做为 PCIe 4.0 验证平台,届时 Radeon VII 即可支援 PCIe 4.0。

▲由于 Radeon VII 採用与 Radeon Instinct MI50、Radeon Instinct MI60 相同的 Vega 20 设计,未来有望无痛升级支援 PCIe 4.0。

若是读者仔细研究 AMD 採用 Vega 20 的产品,可以发现 Radeon VII 相关规格相当接近 Radeon Instinct MI50,但在双精度浮点运算砍了一刀。Radeon Instinct MI50 FP64 峰值效能可达 6705GFLOPS,与 FP32 效能比值为 1:2,Radeon VII 则是降到 1:4,FP64 峰值效能为 3460GFLOPS,避免被商用市场扫货,导致玩家没有显示卡可买。即便如此,Radeon VII FP64 效能依旧比 GeForce RTX 2080 Ti、Titan RTX 高出不少,对于业余或是半专业玩家是个好消息。

散热器设计再加强

「输人不输阵」这句话可以套用在 Radeon VII 官方原厂散热器身上,AMD 抛弃了保证热风可以排出机壳的鼓风扇风道设计,改採 3 个 75mm 轴流风扇与大型散热片,如此一来就与 NVIDIA GeForce RTX 2000 系列一样,玩家需做好机壳的对流工作。

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▲Radeon VII 改採 3 个 75mm 轴流风扇散热,金属外壳转折处均有亮面导角设计。

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▲Radeon VII 背部有个金属饰盖。

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▲Radeon VII 身材为 2 个介面卡扩充槽厚度。

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▲PCIe 辅助电源需要 2 个 8pin,表定 TDP 为 300W,承袭 Radeon RX Vega 64 建议使用 750W 以上的电源供应器。

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▲角落一隅印製 3 个 R 的发光效果示意图。

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▲Radeon VII 显示卡侧边 RADEON 字样同样发出红光,不可更换颜色、不可关闭。

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▲黑色介面卡档板镂空提供空气对流,视讯输出埠提供 3 个 DisplayPort 1.4、1 个 HDMI 2.0,支援 FreeSync 2 HDR。

这 3 个 75mm 轴流风扇内嵌在散热器铝製外壳上,接收同一个 PWM 讯号控制转速,实际量测最高转速约为 3850RPM 左右。散热器发亮部分也嵌在这个铝製外壳,採用正、负极双线点亮红光 LED。此外依旧能够在 Radeon VII 电路板上看见许多空焊的 SMD LED 焊垫,预计为相位供电指示作用。

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▲风扇和散热器发光部分均固定于散热器铝合金外壳。

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▲风扇採用 3 个 FirstDO FD8015H12S。

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▲Radeon VII 显示卡电路板依旧留有供电转换 LED 指示灯焊垫,但并未上料。

散热器本体依旧选用如 Radeon RX Vega 64 的均温板设计,完全覆盖 Vega 20 XL 晶片封装,稍微不一样的是热界面材料不採用散热膏,而是有些厚度的石墨材料垫片。显示卡右方已无需保留轴流扇空间,因此 AMD 于均温板再加上 5 条 8mm 热导管导热,并将铝鳍散热片位置往右延伸争取更多表面积。

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▲Radeon VII 散热器鳍片往右延伸,风扇与风扇之间的空隙也用铝鳍补满补好。

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▲Radeon VII 散热器继承前一代的均温板设计,并利用 5 条 8mm 热导管引导废热至右方的散热鳍片。

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▲Radeon VII 晶片与散热器的热界面材料不是常见的散热膏,而是含石墨的导热片。

为预防显示卡因自身重量导致安装时下垂,Radeon VII 同样有着金属中框设计,并于内侧贴上导热垫负责供电转换区的 MOSFET 散热工作。笔者认为稍嫌可惜的是,金属中框与散热片之间没有额外涂布散热膏或是导热垫,金属背板也没有相关设计,仅安排小型橡胶垫隔离,避免金属背板接触到电路板背面零件而短路。

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▲金属中框负责提供 Radeon VII 安装时的刚性,也肩负供电转换 MOSFET 的散热工作。

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▲金属背板内部没有导热垫,仅有用来隔离避免短路的橡胶垫。

12+2 相供电设计

HBM 记忆体的汇流排宽度相当宽,因此无法使用一般电路板线路连接至显示晶片,需要将 HBM 和显示晶片放置在称为 interposer 的硅中介层晶片,由这层代劳连结线路。目前已知 Vega 20 有 3 家封装测试厂,各厂家封装外观可能有所差异,譬如笔者拿到的版本,HBM2 记忆体和显示晶片中间有施作填胶作业,HBM2 与显示晶片封装高度也齐平。

这次 Vega 20 XL 採用 7nm FinFET 製程缩小晶片面积,相较于 Vega 10 XL、Vega 10 XT 所採用的14nm FinFET 缩小许多,AMD 直接将空出来的地方再加入 2 个 HBM2 32Gb 记忆体,让 Radeon VII 的显示专用记忆体容量达到 16GB。

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▲透过 interposer 硅中介层,Radeon VII 显示卡将 Vega 20 XL 显示晶片和 HBM2 记忆体封装在一起。

由于晶片外围电路板少了记忆体佔位子,供电转换区继续按照前代设计 3 面环绕,下方则留给 PCIe 连结线路。显示晶片由 International Rectifier(已被 Infineon 收购)IR35217 数位多相控制器输出 6 相 PWM 讯号,每个讯号再经由 IR3599 倍相器,总共提供 12 相供电规模。

显示晶片每相採用 1 个 OptiMOS Power Stage TDA21472 负责,整合驱动器、上下桥 MOSFET、电流感应、温度感应等功能,单颗 TDA21472 可通过 70A 电流。HBM2 记忆体主要供电则由另外 1 颗 IR35217 负责 2 相供电规模,单相同样使用 1 颗 TDA21472 负责。

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▲Radeon VII 显示卡电路板正面,如果 AMD 愿意调整零组件位置,推出 Mini-ITX 版本似乎也不是不可能的事情。

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▲Radeon VII 显示卡电路板背面。

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▲Radeon VII 显示卡显示晶片与记忆体主要供电规模相数,与电力来源示意图(绿色给提供显示晶片,红色提供给记忆体,点图放大)。

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▲电路板共有 2 颗 IR35217 数位多相控制器,1 颗负责显示晶片,另 1 颗负责记忆体。

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▲IR3599 负责将 1 个 PWM 讯号倍相输出,共安排 6 颗让显示晶片供电规模达到 12 相。

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▲单颗 TDA21472 可通过 70A 电流,显示晶片共安排 12 颗,记忆体共安排 2 颗。

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▲由 PCIe 插槽负责供电的显示晶片 2 相供电,单颗 TDA21472 其后接上 1 颗 0.22μH 电感,其它由 PCIe 8pin 供电的 10 相,每相后方接着 1 颗 0.19μH 电感。(注:此区应是供应给显示晶片 SoC 区域)

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▲供电输出至晶片封装之前,尚有多个 Panasonic 导电性高分子铝电解电容 SP-Cap 与积层陶瓷电容 MLCC 负责储能、滤波、削尖作业。

以上就是此次的 AMD Radeon VII 显示卡开箱介绍,而通电效能解禁时间为 2 月 7 日(大年初三)星期四晚上 10 点,欲知详请不要忘记回来电脑王网站继续收看。

2019/02/12 03:00:修正 Radeon VII FP64 效能数值与 TDP 数值

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