14nm北極星架構(gòu) AMD RX 480顯卡首發(fā)評測
幾年來我們說起AMD顯卡就少不了已戰(zhàn)多年的28nm工藝和一再改進(jìn)的GCN架構(gòu)，雖然性能上通過細(xì)節(jié)優(yōu)化穩(wěn)步前進(jìn)，但不得不可觀的看到工藝和GPU架構(gòu)這些底層技術(shù)已經(jīng)成為了進(jìn)一步提升性能的瓶頸。AMD當(dāng)然也意識到了這一點(diǎn)，在2016年初的CES大會上AMD展示了新一代的GPU架構(gòu)——Polaris（北極星）架構(gòu)，同時也表示將采用三星的14nm FinFET工藝制造新一代的GPU芯片。時隔半年，AMD終于在臺北電腦展上發(fā)布了備受期待的制程架構(gòu)雙雙升級的新一代顯卡Radeon RX 480。
AMD前幾代GPU核心架構(gòu)的代號都使用南太平洋島國的名稱，比如上一代的“Fiji”（斐濟(jì)群島），而新一代GPU同時擁有著14nm工藝的加持和架構(gòu)升級讓AMD自信滿滿的將目光投向了星辰大海，北極星和織女星的命名也賦予了這款優(yōu)異科技融入的產(chǎn)品有了一番科幻味道。
雖然RX 480發(fā)布的半個月之前老對手NVIDIA發(fā)布了新一代的旗艦和高端定位顯卡GTX 1080和GTX 1070顯卡，但似乎AMD并不著急像過去一樣來一場旗艦對旗艦的正面交鋒，北極星架構(gòu)的首款產(chǎn)品RX 480偏偏是一款定價僅199美元的面向主流玩家的顯卡。而更強(qiáng)的代號織女星的旗艦產(chǎn)品還要耐心等待一陣。
RX 480在國內(nèi)已經(jīng)開始了預(yù)售，1999元的定價點(diǎn)燃了不少玩家的熱情，前幾批的預(yù)售名額幾乎是瞬間就被一掃而光。而這款顯卡是否真的如傳說中的那么神奇呢？PCPOP評測室在第一時間拿到了這款產(chǎn)品，接下來我們就來一起看一看這款身負(fù)前所未有關(guān)注度的新顯卡表現(xiàn)如何。
核心架構(gòu)解析
最新版本的GPU-Z已經(jīng)可以識別出 RX480的各項(xiàng)參數(shù)：
RX480使用的制程工藝為14nm。擁有2304個流處理器單元，相比目前價格相對接近的R9 380X的2048個流處理器和R9 390的2560個并不顯得很多，這也使得核心面積縮減到了232mm2。很顯然AMD似乎并不打算延續(xù)過去堆砌流處理器的方式取得進(jìn)步，轉(zhuǎn)而依靠新架構(gòu)和新工藝帶來的效率提升來獲得更高的性能。另外默認(rèn)頻率也達(dá)到了1266MHz。
大家所關(guān)心的顯存方面使用了容量為8GB的三星GDDR5顯存，顯存位寬為256bit，實(shí)際頻率達(dá)到2000MHz，等效頻率高達(dá)8000MHz。帶寬達(dá)到了256GB/s。
RX 480的核心邏輯架構(gòu)圖
從架構(gòu)圖來看Polaris 10 GPU采用架構(gòu)與之前的GCN架構(gòu)有著脫不開的聯(lián)系，依舊是在保留原有優(yōu)秀設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良。這一次AMD對Polaris的改進(jìn)力度相比前幾代要大上不少，無論是它的顯示核心、指令調(diào)度器、幾何處理器、多媒體核心、顯示引擎、二級緩存還是顯存控制器等等都是“煥然一新”的。RX480配備了四顆原生的原生異步引擎（ACE），在VR應(yīng)用中將發(fā)揮出更強(qiáng)大的性能，為VR設(shè)備的優(yōu)秀視覺體驗(yàn)提供保證。更大的二級緩存，則讓Polaris 10 GPU對帶寬的要求有著一定程度的降低，從而降低顯存的耗電量提升能耗比。
集成電路的制程工藝是指芯片中內(nèi)每條電路與電路之間的距離。密度愈高的IC電路設(shè)計(jì)，意味著在同樣大小面積的IC中，可以擁有密度更高、功能更復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)。微電子技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，主要是靠工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，使得器件的特征尺寸不斷縮小，從而集成度不斷提高，功耗降低，器件性能得到提高。
近些年顯卡行業(yè)由于一些原因在2011年從32nm工藝進(jìn)步到28nm之后就一直沒有再度前進(jìn)，28nm工藝也沿用了三代產(chǎn)品。舉個例子可能更好理解：移動處理器行業(yè)首先使用28nm工藝的高通APQ8064是在2012年上市的，而它的首發(fā)機(jī)型就是我們熟悉得不能再熟悉的小米2，是不是有些吃驚了？也就是說一個早已經(jīng)淘汰的手機(jī)芯片中用到的制程工藝被顯卡行業(yè)一直用到了2015年發(fā)布的產(chǎn)品上。
14nm FinFET擁有更高的電源效率
這一局面直到去年年末三星和臺積電終于搞定了14/16nm FinFET工藝生產(chǎn)線的穩(wěn)定生產(chǎn)能力才得到扭轉(zhuǎn)。顯卡行業(yè)也就在一夜之間實(shí)現(xiàn)了制程工藝的跨越式發(fā)展（跳過了22nm工藝）。功耗和發(fā)熱的降低允許GPU核心擁有更高的集成度和更高的頻率，每瓦性能得到大幅度改善。
FinFET稱為鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin Field-Effect Transistor；FinFET)是一種新的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(CMOS)晶體管。FinFET源自于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的晶體管—場效應(yīng)晶體管 (Field-Effect Transistor；FET)的一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)晶體管結(jié)構(gòu)中，控制電流通過的閘門，只能在閘門的一側(cè)控制電路的接通與斷開，屬于平面的架構(gòu)。在FinFET的架構(gòu)中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構(gòu)，可于電路的兩側(cè)控制電路的接通與斷開。這種設(shè)計(jì)可以大幅改善電路控制并減少漏電流(leakage)，也可以大幅縮短晶體管的閘長。最終為芯片提供更好的功耗和發(fā)熱控制。
從AMD所給出的數(shù)據(jù)來看，北極星架構(gòu)的每瓦性能是前代產(chǎn)品的2.8倍，其中14nm FinFET工藝貢獻(xiàn)了其中至少70%的性能提升。
除了以上這些制程工藝和核心架構(gòu)上的進(jìn)步以外，AMD還賦予了RX 400系列顯卡一些全新的技術(shù)，可以為玩家們提供面向未來的技術(shù)支持。比如說5K視頻和HDR輸出……
全新的北極星系列顯卡支持DP1.3接口，通過DP1.3接口可以實(shí)現(xiàn)32.4Gbps的輸出帶寬。相比HDMI2.0b提高了80%。可以支持4K 120Hz的顯示刷新，最高4K 120FPS的FreeSync技術(shù)也在支持列表中。這樣的高刷新率4K輸出也將對VR設(shè)備提供更好的支持。
RX400系列顯卡配備的DP1.3接口還可以提供5K 60FPS的顯示輸出。5K分辨率將比現(xiàn)有的4K顯示器多出78%的像素數(shù)。這些對5K技術(shù)的支持預(yù)計(jì)需要等到今年年底才能與大家見面。
HDMI2.0b支持4K60視頻輸出
另外RX400系列顯卡還配備了支持FreeSync技術(shù)的HDMI2.0b接口，可以提供最高60Hz的4K視頻輸出。
更好的HDR技術(shù)支持
另外AMD也將提供更好的HDR技術(shù)支持，提供更好的色彩表現(xiàn)。RX 480 通過HDMI 2.0b接口可以實(shí)現(xiàn)最高3840x2160 分辨率 60Hz 的顯示輸出。未來還將通過DP1.4-HDR接口可以輸出最高96Hz的4K HDR圖像。
在月初的臺北發(fā)布會上，AMD將RX 480稱為新的VR標(biāo)桿顯卡，RX 480 通過了各項(xiàng) VR 測試認(rèn)證，AMD 打算用這款新品提升他們在 VR 市場的份額。在這一代產(chǎn)品周期中，AMD還專門為VR做出了很多改進(jìn)和努力。
AMD攜手眾多合作伙伴推出了LiquidVR軟件工具開發(fā)包，針對VR所面臨的性能、延遲、兼容性三大技術(shù)難題進(jìn)行了逐個攻破，力圖為開發(fā)者和用戶提供非常好的的VR解決方案。
在新一代VR開發(fā)中，游戲圖形將不會像現(xiàn)在一樣先渲染出圖形再經(jīng)過運(yùn)算畸變成VR所需的形狀，而是直接渲染成VR所需要的圖形，大大提高了效率。
另外AMD還特別優(yōu)化了VR游戲的聲音表現(xiàn)，使VR游戲具有全新的聽覺體驗(yàn)，定位和環(huán)境音效更貼近真實(shí)環(huán)境，大幅度提高聲音層面的沉浸感。
RX480細(xì)節(jié)解析
接下來我們就來一睹RX 480真容，仔細(xì)端詳一下這款萬眾期待的全新顯卡的每一個細(xì)節(jié)，我們還將進(jìn)行拆解，一窺顯卡內(nèi)部的奧秘。
拿到這塊顯卡的時候免不了有一種非常強(qiáng)烈的熟悉感，標(biāo)志性的渦輪散熱器和紅黑配色的塑料外殼與前代產(chǎn)品的延續(xù)性非常明顯。
公版的RX480使用了非常短的PCB板 ，散熱器要明顯長于PCB板本身，公版沒有配備金屬背板。
標(biāo)志性的渦輪散熱器已經(jīng)沿用了數(shù)代，這類散熱器的好處可以將熱風(fēng)全部吹出機(jī)箱之外，降低機(jī)箱內(nèi)其它硬件的散熱壓力。
RX 480擁有一個HDMI 2.0b接口以及三個DP接口，目前支持的DP版本應(yīng)該是1.3，未來將會兼容1.4-HDR版本。值得注意的是這一代產(chǎn)品沒有提供DVI接口，使用老款顯示器的玩家需要通過轉(zhuǎn)接線解決問題。
RX 480的PCB板相當(dāng)短小，長度上和被稱為“18厘米神器”的R9 Nano一致，相信未來的非公版產(chǎn)品也會出現(xiàn)散熱器縮短的版本，第二代小機(jī)箱神器值得期待。
由于標(biāo)稱TDP僅有150W，所以供電模組就沒有必要過度奢華，4+2相數(shù)字供電已經(jīng)完全可以滿足需求。
RX 480使用了來自三星的GDDR5顯存，等效頻率達(dá)到8GHz。
RX 480澎湃的心臟是一顆代號Polaris10的北極星架構(gòu)顯示核心，核心面積232mm2，擁有高達(dá)2304個流處理器，默認(rèn)頻率達(dá)到1266Mhz。這是第一顆來到公眾視野的北極星GPU。
RX 480的長度約為24cm左右，實(shí)際PCB板長度僅有18cm。插在標(biāo)準(zhǔn)ATX主板上顯得有些嬌小玲瓏。
厚度方面基本上和占用的兩個PCI槽位的寬度一致，沒有突出。
測試平臺介紹
為了避免除顯卡外的其它硬件成為本次測試的瓶頸，這次我們使用了目前最為高端的Intel桌面級處理器10核心的Core i7-6950X、華碩STRIX-X99主板以及宇帷DDR4 3000 8GBx4套裝一起組建了一套優(yōu)異發(fā)燒平臺，具體配置如下：
參測顯卡方面我們選擇了定位比較接近的GTX 970、GTX 980以及R9 390。具體規(guī)格如下：
基準(zhǔn)測試部分我們選擇了常見的3DMark軟件進(jìn)行測試，分別在Extreme和Ultra模式下進(jìn)行測試，還加入了目前比較有代表性的SteamVR性能測試程序以體現(xiàn)VR性能。
從這部分測試成績來看，RX 480的性能處于GTX 970與GTX 980之間，在Extreme模式下比GTX 970強(qiáng)16%左右，在Ultra模式下大容量顯存的優(yōu)勢開始發(fā)力，領(lǐng)先幅度達(dá)到了19%。
SteamVR性能測試截圖
在SteamVR測試中，RX480取得了6.8分的體驗(yàn)分，處于“準(zhǔn)備就緒”水平。但是我們比較起來會發(fā)現(xiàn)這樣的成績相比GTX 970反而有一些劣勢。原因可能是測試版驅(qū)動還不成熟或者其它原因。另外作為一款非常入門的VR測試程序，SteamVR還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是像3DMark這樣的權(quán)威軟件，如果想要全面客觀的體現(xiàn)顯卡VR性能的差異，只能期待FutureMark早日將正式版的VRMark推向市場。
游戲性能測試中我們選擇了包括《奇點(diǎn)灰燼》《殺手6》《戰(zhàn)爭機(jī)器終極版》在內(nèi)的三款DX12游戲進(jìn)行測試，另外還測試了三款DX11游戲：《守望先鋒》《地鐵：最后的曙光》《巫師3》。所有測試都在1080P和4K分辨率下分別進(jìn)行。
在DX12游戲測試中 RX480表現(xiàn)出了顛覆性的性能優(yōu)勢，性能表現(xiàn)在不少項(xiàng)目中不僅讓GTX 970望塵莫及，甚至超越了定位更高的GTX 980。A卡在DX12游戲上一貫的優(yōu)勢得到了延續(xù)甚至加強(qiáng)。
而在DX11游戲測試中RX480表現(xiàn)的就正常了不少，基本上和基準(zhǔn)測試成績的領(lǐng)先幅度相符合，表現(xiàn)出了對GTX 970應(yīng)有的性能優(yōu)勢，但沒有實(shí)現(xiàn)超越GTX 980。高頻率大容量的顯存帶來了相當(dāng)不錯的4K性能表現(xiàn)。
散熱&功耗測試
28nm時代高性能顯卡幾乎是高功耗高發(fā)熱的代名詞，而如今來到了14nm時代，再加上FinFET技術(shù)的加持，理論上這代顯卡會擁有十分不錯的功耗和溫度控制水平，RX 480標(biāo)稱的150W TDP功耗也成為了例證。但沒有真的進(jìn)行測試之前，這些都只能是猜測而已。
由于常用版本的FurMark顯卡烤機(jī)程序不能對RX480進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，我們轉(zhuǎn)而采用了3DMark中壓力測試程序，通過GPU-Z自帶的監(jiān)控可以看出這款軟件也可以讓顯卡達(dá)到100%負(fù)載，可以認(rèn)為得出的烤機(jī)數(shù)據(jù)可以信賴。
待機(jī)溫度方面只有37度，比較令人滿意，但達(dá)到100%負(fù)載二十分鐘之后顯卡的溫度達(dá)到了80攝氏度，雖然相比前幾代的數(shù)據(jù)要強(qiáng)上一些，但與14nm工藝放在一起來看，這樣的成績雖無過但也無功。
功耗方面待機(jī)功耗僅有11W，十分不錯。達(dá)到100%負(fù)載載時最大功率只有130W，足足比標(biāo)稱的TDP值150W低了20W。14nm FinFET工藝再一次發(fā)揮出了應(yīng)有的效率。
作為北極星架構(gòu)的首款上市產(chǎn)品 RX 480的性能表現(xiàn)足以令人滿意，在基準(zhǔn)測試和DX11游戲測試中面對GTX 970有著16%~19%的性能優(yōu)勢，而在DX12游戲測試中不出意外的體現(xiàn)出了異常強(qiáng)悍的性能優(yōu)勢，甚至部分超越了GTX 980的性能水平。參考其1999的國內(nèi)定價，毫無疑問的成為了目前中端顯卡中最具性價比的產(chǎn)品。
值得注意的是目前這款公版顯卡的PCB板只有18cm長，加上散熱器也不過24cm，相對比市面上類似定位的產(chǎn)品，這樣的尺寸有著不小的優(yōu)勢，對一些喜歡小機(jī)箱的玩家來說絕對是一件好事。
功耗測試中即使是滿載也只有130W的功耗，遠(yuǎn)低于標(biāo)稱TDP功耗水平。相比前代產(chǎn)品R9 390的275W功耗，14nm FinFET給RX 480帶來了幾乎一倍的每瓦性能提升。這也給日常使用中帶來了更高的電源效費(fèi)比優(yōu)勢，這對中高端網(wǎng)咖用戶來說顯然具有著異乎尋常的吸引力。
雖然這次AMD首先帶來的是一款甜點(diǎn)級別的中端顯卡，沒有讓與對手在旗艦級別展開針尖對麥芒的廝殺。但從RX 480的表現(xiàn)來看，不能不讓人對未來的代號織女星的旗艦產(chǎn)品滿懷期待。
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