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NVIDIA RTX 30系列架构详解(一)

2020.9.28
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

在当前的显卡市场上,占据80%的NVIDIA公司被玩家爱且恨着——他们带来了最近十多年来最好的显卡,同时也让高端游戏卡的价格高企,发烧显卡至少五位数起。

在RTX 30系列显卡发布之后,玩家的不满似乎释然了,相比当前的图灵显卡,安培架构的RTX 3090/3080/3070显卡一下子变得真香了,因为它们性能翻倍不说,国内价格反而下降了。

NVIDIA RTX 30系列架构详解:8nm安培GPU的两倍性能从何而来?

·GeForce RTX 3090:取代RTX Titan,相比于Titan RTX快了50%,性能是RTX 2080 Ti显卡的2倍,配备24GB GDDR6X显存,售价11999元,9月24日上市。

·GeForce RTX 3080:取代RTX 2080 Ti,相比于RTX 2080性能快2倍,搭配10GB GDDR6X显存,海外699美元没变,国内从上代6499降至5499元,9月17日上市。

·GeForce RTX 3070:价格不到RTX 2080 Ti的一半,但是平均性能更高,同时比RTX 2070快足足60%,配备8GB GDDR6显存,售价3899元,10月份上市。

NVIDIA RTX 30系列架构详解:8nm安培GPU的两倍性能从何而来?

RTX 30系列显卡售价及上市时间

NVIDIA RTX 30系列架构详解:8nm安培GPU的两倍性能从何而来?

RTX 30系列显卡性能变化

NVIDIA RTX 30系列架构详解:8nm安培GPU的两倍性能从何而来?

RTX 30系列显卡规格

从这个规格表中可以看出,与RTX 2080 Ti显卡相比,RTX 3090的标志性FP32性能从13.4T提升到了35.7T,翻倍还多,光追及AI加速提升也同样明显。

与图灵显卡相比,安培GPU的变化之大让人惊讶,在过去十多年的显卡升级换代中,性能翻倍的提升很少见到了,NVIDA是怎么做到的?

今天我们就来从详细解读一下安培GPU的架构,探究它到底带来了哪些技术升级以致于让NVIDIA创始人黄仁勋称之为有史以来性能提升最大的一次。

先从工艺说起:12nm干掉7nm之后 8nm如何再进一步

对于半导体芯片来说,很关键的一部分是制程工艺,先进的架构也要通过工艺来实现,这是影响芯片能效、性能甚至成本的一大因素。

对NVIDIA来说,他们的Volta伏特、Turing图灵两代架构都是台积电12nm FFN工艺了,这是台积电16nm工艺的改进版,如果再算上16nm的Pascal架构,实际上过去三代GPU都没有重大工艺上的升级了。

在Ampere安培架构上,NVIDIA终于升级工艺了,只不过这次有两个意外——首先没有选择台积电,其次没有上7nm,而是三星定制的8nm工艺,虽然跟7nm看起来只差了1nm,但实际上是两代工艺。

考虑到NVIDIA之前对工艺的表态,没用7nm工艺而是三星8nm工艺又在意料之中,最关键的问题在于NVIDIA能够做到多好。

NVIDIA RTX 30系列架构详解:8nm安培GPU的两倍性能从何而来?

三星的8nm工艺是基于10nm工艺改良的,至少有LPP和LPU两个版本,前者适合移动SoC,后者适合高性能芯片,NVIDIA的定制大概是基于后者。


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