Radeon R9 Fury X

Fury X— первое решение с применением нового типа памяти High Bandwidth Memory. Память стандарта HBM по всем параметрам превосходит GDDR5-память, предлагая большую пропускную способность при меньшем потреблении энергии и значительно меньшем физическом размере, что помогает при освоении форм-факторов меньшего размера.

Графический процессор Fiji, на котором основана новая модель видеокарты, использует старый проверенный 28 нм техпроцесс от TSMC, так как «переходный» 20 нм процесс не оправдал ожиданий, не обеспечив особых улучшений по сравнению с 28 нм.

Fiji приобрел статус самой крупной ASIC, выпущенной AMD. Площадь кристалла составляет 596 мм2, что на 36% превышает площадь Hawaii (438 мм2) и и почти равняется площади NVIDIA GM200 (601 мм2).

AMD никогда не публиковала внутренних наименований промежуточных версий GCN, но по совокупности характеристик Fiji относится к категории, неофициально называемой GCN 1.2. GCN, впервые представленная в графическом процессоре Tahiti (Radeon HD 7970), имеет двойное назначение: рендеринг 3D-графики и — в неменьшей степени — вычисления общего назначения (GP-GPU). Последней функцией обусловлено наличие в ядре аппаратных планировщиков, а также потенциальная способность всех ASIC на базе GCN выполнять операции двойной точности (FP64) на скорости 1/2 от FP32.

Обе особенности поглощают значительную долю транзисторного бюджета процессоров, в связи с чем весьма впечатляет тот факт, что AMD сумела нарастить объем чипов вплоть до 8,9 млрд транзисторов, не отступив от принципов, заложенных на заре GCN. Производительность FP64 в потребительских продуктах на базе Fiji ограничена 1/16 от FP32, но AMD наверняка еще выпустит ускорители FirePro, полностью раскрывающие возможности новой ASIC.

От продуктов GCN 1.1 Fiji унаследовал гибкое управление частотой и напряжением питания GPU, блок XDMA, обеспечивающий синхронизацию нескольких GPU в CrossFre по шине PCIe, и звуковой DSP TrueAudio.
Версия 1.2 принесла в GCN оптимизации производительности геометрических процессоров, а также новый формат loseless-компрессии цвета, что позволяет экономить пропускную способность шины памяти. Кроме того, появилась возможность кодировать и декодировать видео в формате H.264 с разрешением Ultra HD.

По конфигурации вычислительных блоков Fiji проще всего описать как удвоенный Tahiti. Fiji с Hawaii находятся в соотношении 16:11 (прирост ~45%) по числу шейдерных ALU (потоковых процессоров) и текстурных блоков.
Такое необычное соотношение в конфигурации шейдерных ALU и текстурников в Hawaii и Fiji выглядит подозрительно. И неспроста. По блок-схемe Fiji видно, что число наиболее крупных строительных блоков GPU – Shader Engine – по-прежнему равняется четырем, но объем каждого увеличился. Таким образом, front-end чипа, выполняющий растеризацию треугольников, становится его узким местом.

HBM – совместный проект AMD и SK Hynix, который должен решить обе проблемы за счет двух технологий: а) упаковки чипов RAM в трехмерный «стек»; б) соединения с GPU посредством кремниевой подложки (interposer).

Что касается многослойной упаковки микросхем, то здесь проводники, позволяющие соединять два кремниевых чипа, расположенные один над другим, уже не являются чем-то удивительным. Инновация Hynix заключается в проводниках, проходящих насквозь через несколько слоев кремния, – TSVs (Through-silicon vias).
Кремниевый interposer, как ни странно, является менее изощренной технологией. Эта «прокладка» изготавливается на стандартном фотолитографическом оборудовании, только для этого не требуется передовых технологий – достаточно нормы 65 нм. Собственно кремний здесь выполняет лишь роль субстрата, в котором прокладываются медные соединения. Затем на микроскопические шарики металла (microbumps), сформированные в местах выхода соединений на поверхность, устанавливают многослойные чипы HBM и ASIC Fiji.

Реализация HBM для продуктов на базе Fiji включает четыре «стека» объемом 1 Гбайт каждый, соединенные с GPU 4096-битной шиной. Чипы работают на частоте 500 МГц с технологией DDR (1 Гбит/с на линию). Таким образом, результирующая пропускная способность интерфейса достигает 512 Гбит/с.

Характеристики Radeon Radeon R9 Fury X

Fury X комплектуется полностью функциональным чипом Fiji, и обладает официальным TDP 275 Вт. Верхний предел тактовой частоты GPU составляет 1050 МГц. Поскольку чипы памяти HBM установлены на общей подложке с GPU, все, что находится на печатной плате снаружи, – это система питания и порты ввода-вывода. Поэтому у Radeon R9 Fury X удивительно скромные габариты для видеокарты такого класса, еще более скромные оттого, что AMD вместо воздушного кулера использовала компактную систему водяного охлаждения.