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AMD Radeon R9 Fury X et GPU Fiji: les détails
Cartes Graphiques
Publié le Jeudi 18 Juin 2015 par Damien Triolet

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Parallèlement au lancement des Radeon R9 et R7 300, AMD dévoile aujourd'hui les spécifications complètes de la Radeon R9 Fury X, ainsi que quelques détails de plus au sujet du nouveau GPU Fiji qu'elle embarque. En attendant, notre test complet, voici un récapitulatif des informations qui, pour l'heure, sont publiques.

 
 

Le GPU Fiji d'AMD est une puce énorme, conçue dans le même esprit que le GPU GM200 de Nvidia, à savoir proposer un maximum de performances dans les jeux tout en restant sur le procédé de fabrication 28nm.

Fiji : 8.9 milliards de transistors pour 598 mm²
Hawaii : 6.2 milliards de transistors pour 438 mm²
Tonga : 5.0 milliards de transistors pour 368 mm²
GM200 : 8.0 milliards de transistors pour 601 mm²
GM204 : 5.2 milliards de transistors pour 398 mm²

Ce n'est pas un hasard si Fiji et le GM200 sont des puces de tailles similaires, elles s'approchent en fait du maximum autorisé par la technologie actuelle. A noter que les puces d'AMD affichent une densité de transistors légèrement supérieure ce qui peut s'expliquer par l'utilisation de règles de design différentes, par une proportion plus importante de mémoire (généralement plus dense) dans les GPU GCN, ou encore par un calcul différent du nombre de transistors, puisque ce dernier est approximatif et obtenu par conversion.


Fiji mesure à peu près 23x26mm, c'est un petit plus que ce à quoi nous nous attendions sur base des illustrations d'AMD qui n'étaient pas tout à fait correctes. L'interposer, soit le morceau de silicium qui permet d'interconnecter le GPU Fiji et la mémoire HBM, mesure quant à lui à peu près 36x28mm soit 1011 mm². C'est énorme et là aussi proche des limites de ce que permettent les technologies de fabrication actuelles. C'est une des raisons pour lesquelles AMD n'a pas cherché à faire en sorte qu'il soit possible de connecter 8 puces HBM, et donc 8 Go, à Fiji : l'espace est limité sur l'interposer.

L'augmentation du nombre de transistors par rapport à Hawaii permet bien entendu d'intégrer le sous-système mémoire capable de piloter le bus 4096-bit lié à la mémoire HBM. Rappelons que le principe de la mémoire HBM est de réduire la fréquence tout en augmentant fortement la largeur du bus de communication, ce qui permet d'améliorer l'efficacité énergétique mais exige l'utilisation d'un interposer puisqu'il n'est pas possible de tracer un tel bus directement sur le PCB. Vous pourrez retrouver plus d'informations à ce sujet dans notre focus consacré à la mémoire HBM.

Pour accompagner ce bus 4096-bit, AMD a intégré 2 Mo de cache L2, contre 1 Mo sur Hawaii par exemple. De son côté, Nvidia a opté pour 3 Mo sur le GM200.


Les transistors de plus servent également à faire exploser le nombre d'unités de calcul. Elles passent à 4096, à comparer aux 2048 de Tonga ou aux 2816 de Hawaii. Ces 4096 unités sont réparties dans 64 Compute Units (CU), elles-mêmes réparties dans 4 Shader Engines. Ce nombre est similaire pour Tonga et Hawaii, ce qui signifie que les débits bruts de Fiji en termes de triangles par seconde, avec ou sans tessellation, n'augmentent pas. AMD parle d'un rendement supérieur mais n'a pu répondre à aucune question plus spécifique. Il est donc possible que ce rendement supérieur découle simplement de la puissance de calcul en hausse.

Le nombre de ROP reste à 64, comme pour Hawaii. Autrement dit, le débit de pixels n'augmente pas non plus. AMD nous a simplement indiqué que ses simulations avaient montré qu'il était plus intéressant sur le plan des performances de se concentrer sur les unités de calcul, alors que pousser le nombre de ROP, ce qui signifiait probablement passer de 64 à 128, aurait eu un coût important en termes de transistors, pour un gain moindre.

Pour pouvoir passer à 4096 unités de calcul, AMD a d'ailleurs dû simplifier le design des CU par rapport à Hawaii. Il s'agit de CU identiques à ceux de Tonga, soit en GCN "1.2", mais qui ne supportent pas le calcul rapide en double précision. Là où Hawaii peut tourner en demi-vitesse en DP, Tonga et Fiji se contentent de 1/16ème. Fiji n'est donc pas un GPU polyvalent envers le monde professionnel, même si un dérivé FirePro pour certains usages spécifiques n'est pas exclu.

Petite nouveauté sur le plan de l'architecture par rapport à Tonga, le moteur vidéo UVD évolue et supporte le décodage du H.265 (HEVC), comme sur l'APU Carrizo. Par contre AMD n'a pas mis à jour son moteur de gestion des sorties vidéo et Fiji ne supporte par le HDMI 2.0. Une connectique absolument nécessaire pour jouer sur une TV 4K en 60 Hz. Plus qu'incohérent sur ce point, AMD met en avant l'intégration de Fiji dans des mini-PC mais explique qu'en fait un GPU haut de gamme n'est pas réellement adapté au salon… Face à la concurrence dont les derniers produits supportent tous cette connectique, il ne s'agit malheureusement pas d'une absence anecdotique.

Comme toutes les puces GCN "1.1 et 1.2", Fiji support le niveau de fonctionnalité matérielle 12_0 de Direct3D, mais fait l'impasse sur le niveau 12_1 supporté par les GPU Nvidia Maxwell de seconde génération. Par contre, au niveau de l'autre niveau de spécification important de Direct3D12, les "Binding Resources" (le nombre de ressources à dispositions des développeurs), Fiji est au niveau maximum, Tier 3, là où les GPU Nvidia sont limités au niveau Tier 2. Autant AMD que Nvidia ont ainsi l'opportunité de proposer aux développeurs des effets graphiques qui seraient incompatibles avec le matériel de l'autre.

Passons maintenant aux spécifications de la Radeon R9 Fury X, la première carte graphique à embarquer ce GPU Fiji :


La Radeon R9 Fury X embarque un GPU Fiji complet, qualifié de « XT » par AMD, ce qui indique que la totalité de ses 4096 unités de calcul sont actives.

Comme nous en avons déjà parlé, Fiji est actuellement limité à 4 Go de mémoire HBM. Un point délicat pour AMD qui explique que c'est largement suffisant pour la majorité des jeux, ce qui est vrai, et que des optimisations pourront être mises en place au niveau des pilotes pour réduire la quantité de mémoire utilisée de manière à ne pas pénaliser les performances avec les jeux plus gourmands à ce niveau. AMD n'a cependant pu répondre à aucune question plus spécifique à ce niveau, ni nous donner le moindre exemple concret de ce qui a été optimisé ou de ce qui est envisagé pour l'avenir. A côté de cela, les Radeon R9 390X et 390 ne sont proposées qu'en version 8 Go, ce qui sème la confusion sur la nécessité d'aller ou pas au-delà de 4 Go.

Comme vous pouvez le constater, les débits bruts en termes de triangles et de pixels par seconde ne progressent pas et les dérivés Nvidia à base de GM200 profitent d'une large avance à ce niveau. La puissance de calcul et de texturing progresse par contre nettement sur Fiji qui affiche sur ces points une avance de 30% sur les GTX Titan X et 980 Ti. Au niveau de la bande passante mémoire, l'avantage est de 50% sur les solutions concurrentes, de 60% sur la R9 290X et de 33% sur la R9 390X.

Des spécifications qui annoncent un match très serré. AMD met en avant un gain de performances sur la GTX 980 Ti de référence, mais Fiji devra également lutter contre les versions personnalisées de cette dernière, ce qui va compliquer sa tâche.

 
 

Comme vous le savez déjà, la carte de référence fait appel à un système de watercooling AIO pour son refroidissement. Un passage jugé nécessaire par AMD compte tenu du niveau de consommation potentiellement élevé de Fiji XT. Sans cela températures et nuisances sonores auraient peut-être été problématiques, comme pour les Radeon R9 290X et 290 de référence. Une situation qu'AMD a de toute évidence voulu éviter.

A noter qu'AMD ne communique ni TDP, ni limite de consommation PowerTune et se contente d'un chiffre magique appelé "Typical Board Power", qui permet de brouiller les pistes sur le niveau de consommation de la Radeon R9 Fury X. Ce TBP de 275W correspond probablement à un TDP de 300 à 350W. Il est dans tous les cas supérieur à celui de la Radeon R9 290X (~285W). AMD n'a pu répondre à aucune de nos questions à ce sujet et il sera intéressant d'observer le niveau de consommation réel de la Fury X.

Contrairement à la R9 295 X2, AMD n'a pas simplement apposé un kit AIO à peu près standard sur le GPU Fiji. AMD a cette fois pris le temps de développer une solution spécifique, plus efficace et qui permet de refroidir également l'étage d'alimentation. Plus aucun ventilateur n'est donc nécessaire sur la carte. AMD parle d'une température GPU qui resterait autour de 50 °C et de nuisances sonores réduites. En contrepartie, des petits bruits liés à la pompe se feront probablement entendre, comme c'est en général le cas avec ce type de designs.

L'avantage de cette solution est d'autoriser un design compact pour la carte graphique (un peu moins de 20cm) et de profiter donc pleinement du gain lié à la HBM de ce côté. Ce à quoi il faut bien entendu ajouter l'espace occupé par le radiateur et son ventilateur.

AMD a conservé la fonction de double bios, mais il ne s'agit ici que d'un backup. D'origine, les deux bios seront identiques. Au niveau de la connectique, nous retrouvons 3 DisplayPort et un HDMI. De toute évidence un adaptateur DP vers DVI ou HDMI vers DVI sera fourni avec ces cartes.

Au niveau de l'alimentation, 2 connecteurs 8 broches seront nécessaires. La carte pourra donc consommer jusqu'à 375W en restant dans les normes PCI Express. Pour alimenter le GPU, AMD a opté pour un étage d'alimentation à 6 phases capable de délivrer jusqu'à 400A, de quoi laisser suffisamment de marge pour l'overclocking.

Nous vous proposerons un test complet de la Radeon R9 Fury X le 24 juin à 14h. N'ayant pu obtenir de réponse à la moindre de nos questions techniques lors de la présentation à la presse spécialisée, nous retenterons notre chance par email d'ici-là et tâcherons tout du moins d'extraire plus de détails à travers nos tests.

 
 

La Radeon R9 Fury X watercoolée n'est cependant pas le seul dérivé prévu pour Fiji. Une Radeon R9 Fury (sans X) est prévue pour le 14 juillet et devrait être préparée exclusivement par les partenaires d'AMD. Il n'est cependant pas impossible que seul Sapphire soit sur le coup dans un premier temps. Cette Radeon R9 Fury devrait se négocier tout juste sous la barre des 600€, mais ses spécifications et son niveau de performances n'ont pas encore été dévoilés par AMD.

Plus tard, AMD compte lancer une Radeon R9 Nano, elle aussi sur base du GPU Fiji. Cette carte sera refroidie par un seul ventilateur axial et ne mesurera que 15cm de long. AMD a bien entendu dû réduire fortement l'enveloppe thermique de la carte graphique et annonce un TBP de 175W, soit un TDP qui tournera probablement autour de 200W. Pour y parvenir, la fréquence GPU a de toute évidence été réduite drastiquement, de manière à pouvoir profiter d'une faible tension. Attendez-vous plutôt à 750 MHz qu'à 1 GHz. AMD annonce par contre malgré tout parvenir à surpasser la Radeon R9 290X.

 
 

Dans ses labos, AMD a également travaillé sur un autre design : Project Quantum. Il s'agit d'un mini-PC qui intègre 2 GPU Fiji et le reste de la plateforme sur base de composants standards. Le refroidissement de l'ensemble est assuré par du watercooling.

Avec ce design original, AMD a travaillé l'aspect esthétique autant que le côté fonctionnel. Tous les composants prennent place dans la partie basse. La plaque de refroidissement est prise en sandwich par les GPU d'une part et le CPU et la carte-mère d'autre part. La partie haute reçoit de son côté un gros radiateur et les ventilateurs. AMD considère des options à base de CPU AMD mais aussi de CPU Intel, la version actuelle étant basé sur une carte mère LGA 1150 modifiée pour l'occasion.

Ce projet ne sera pas disponible avant quelque temps, mais AMD compte bien convaincre au moins un de ses partenaires de le commercialiser plus tard dans l'année. Un système qui ne semble manquer que du HDMI 2.0 pour être le partenaire idéal d'un téléviseur 4K…

Rendez-vous donc mercredi prochain pour notre test de la R9 Fury X !

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