复仇女神再度来袭 AMD Radeon R9 Fury X显卡解析

　　1.复仇女神Fury再度来袭

　　Fury一词意为狂怒，同时也是古罗马神话中复仇三女神之一。熟悉A卡的A饭们一定会记得，早在上世纪末出现的经典显卡Rage Fury MAX X和Rage Fury Pro，如今AMD重新启用Fury系列，也表现出了其争夺高端市场的决心。

　　AMD Radeon R9 Fury X作为AMD花费了巨大的精力打造的全新旗舰产品，同时还采用了业界领先的HBM显存，能否引领这一代AMD显卡打响全面的反击战呢？

　　2.更新版GCN架构Fiji核心解析

　　从Radeon HD 7000系列开始，AMD就采用了全新的GCN（Graphic Core Next）架构，并沿用至今，Radeon R9 Fury X的核心“Fiji”（斐济）依旧采用了GCN架构，并进行了改良。

　　相比前代Hawaii XT核心，Fiji核心的规格更加庞大。其拥有256个纹理单元、128个光栅单元、8组ACE（异步计算引擎）、4组着色器引擎，计算单元的数量增加到了64组，拥有4096个流处理器，流处理器数量比上代旗舰R9290X多了接近一半！Fiji核心的晶体管数量与HawaiiXT相比也有着相当大幅度的提升，达到了惊人的89亿个之多，刷新了GPU历史上的新纪录。由于依旧采用了28nm的制造工艺，所以核心面积达到了596平方毫米之巨。

　　由于同样采用了GCN架构，之前的模块在Fiji上依旧得到了保留。从Fiji的核心逻辑架构图看到，Hawaii核心中的True Audio DSP依旧出现在多媒体加速模块中，被玩家称为“黑科技”的Crossfire XDMA无桥交火功能也包含在了Fiji核心中。看上去Fiji集成的各种单元模块和之前GCN架构的产品并无太大区别，那么为什么Fiji会让AMD花掉这么大精力来研发，仅仅是因为流处理器的增多吗？显然不是，原因就在于Fiji搭载的具有革命性和前瞻性的HBM堆栈显存，这也是Fiji核心被玩家称为“黑科技”的又一原因。

　　3.次世代黑科技HBM显存解

　　一直遵循着摩尔定律发展的半导体行业，几十年来都未打破这个规则，然而近些年来我们可以明显地看到CPU和显卡性能的提升已经不如以前那样突飞猛进。其中有消费需求的原因，有全球经济的原因，同时更重要的是制造工艺上的瓶颈。在这样的环境下，厂商开始改变思路，从新的方向寻求突破。3D晶体管技术开始出现在CPU和存储行业，力图更高效地利用空间，实现更高的效能。

　　在这种背景下，AMD的HBM显存横空出世。HBM——High Bandwidth Memory技术，直译过来就是高带宽存储，由AMD和海力士共同开发。HBM的实现方式同样也是芯片堆栈，将原先采取平铺方式的电路改为堆叠在一起。简单地讲，如果我们用房屋做比方来形容显存，有8个人，每个人10平方米的住房，如果采用单层平房，那么需要80平方米的面积才能建完，而如果采用8层高楼来实现，则占地面积依旧只需要10平方米，极大地减少了面积需求，HBM显存的道理也是这样。

　　HBM技术的具体实现方式是：增加中介层，将CPU或GPU以及内存芯片通通置于中介层上，并且将存储单元垂直方向罗列，让存储芯片与核心距离拉近，实现更高的总线位宽，简化通信过程，降低功耗。HBM相对于传统的GDDR5显存，HBM的总线位宽提升了30倍，因此对显存频率的需求会大大降低，最终位宽提升3.5倍，电压从1.5V降低到1.3V，如此一来不仅提高性能，还降低了功耗。最终结果是，HBM可以实现单位能耗下性能3倍的提升。

　　借助全新的HBM显存，AMD Radeon R9 Fury X实现了恐怖的4096bit显存位宽（对比一下入门级显卡还在用64bit，性能卡在用的128/256bit和上代旗舰卡的512bit），单颗HBM显存芯片1GB/1024bit的规格比起GDDR5最高端的512MB/32bit有了太多的提升，同样4GB容量下，HBM显存只需4颗就可以实现4096bit的位宽，而GDDR5要实现同样容量的512bit位宽就需要16颗显存了，所以HBM显存即使拥有更低的显存频率，却也能实现超过GDDR5的显存带宽。

　　在这一代HBM显存上，AMD实现了4层DRAM堆叠，每一层拥有256MB/256bit的规格，同时借助最新的14nm制程工艺，1GBHBM显存的尺寸仅为5mm×7mm，相对由四片256MB大小的GDDR5组成1GBGDD R5显存规模减少了94%的表面积，虽然厚度方面有所增长，但是完全可以接受。

　　表面积的缩小对新产品有着重大的意义，以AMD Radeon R9290 X为例，GPU和显存PCB面积合计占用9900mm2，而基于HBM的ASICPCB面积可以做到小于4900mm2，核心+显存面积可以缩小50%以上。所以我们可以看到AMD Radeon R9 Fury X最终仅采用了7.5英寸的PCB，长度仅为19.8cm，对比旗舰卡动不动就29cm的长度，Fury X的性能和长度完全不成正比。尺寸的缩小同时还关系到HBM显存的另一个非常重要的问题——和GPU的连接问题。我们知道，核心堆栈方案中的3D堆栈采用GPU和内存芯片垂直堆栈，而AMD选择的是通过中介层实现的2.5D堆栈，称之为2.5D-I Csiliconinterposer（2.5D硅基中介层），GPU跟内存芯片不是垂直排列的，而是双方共同位于一个中介层上，通过中介层实现信号联通。AMD选择2.5D堆栈可能是出于降低风险的目的，毕竟目前TSV（硅通过技术）技术的3D堆栈还不太成熟。

　　因为HBM显存单颗1024bit的位宽相对GDDR5的32bit已经提升了太多，通过传统的PCB来连接GPU的话会带来PCB制作和设计上的困难以及不能保证长时间的稳定工作，所以AMD将HBM显存直接和GPU放在同一块硅基板上，通过我们上面提到的中介层连接，所以小巧的面积是非常有必要的，也为之后的双芯版Fury做好准备。

　　功耗低、体积小、性能强，HBM显存看上去已经无敌了。然而第一代HBM显存也并非完美无缺，最大的问题就是容量问题。目前的HBM显存方案中，中介层上最多只能堆叠4颗HBM显存颗粒，所以Radeon R9 Fury X显卡的显存容量最多只有4GB。8GBHBM只能在Fiji双芯显卡上实现，每个核心还是4GB。也就是说，我们能看到的第一代使用HBM显存的单芯显卡产品最多只有4GB容量，第三方厂商也无法改变这个问题，由此带来的问题就是高分辨率环境下，4GB显存可能会成为瓶颈，比如我们常说的“爆显存”。

　　当然，瑕不掩瑜，不可否认HBM是这几年来我们在PC硬件领域看到的最大胆、最具创新力的技术，AMD也确认了第二代HBM显存的容量会翻倍，无论怎样，HBM显存的出现对业界有着深远的影响，也引领了时代的变革，对于AMD本身来说，也有着不同寻常的意义。

　　4.田忌赛马？驱动还是要加强

　　目前AMD Radeon R9 ury X已经上市，我们得以见到其真身，A饭们已经可以通过各种渠道购买。AMD Radeon R9 Fury X搭载了Fiji核心，拥有4096个流处理器、256个纹理单元和128个光栅单元，核心频率默认最高可以达到1050MHz。显存方面，这款显卡配备了容量为4GB的HBM显存，显存位宽高达4096bit，频率则为500MHz（等效频率1GHz）。该卡也是目前最小旗舰卡，整体长度仅为19.8cm，搭载了由酷冷至尊定制的一体化水冷散热器。视频输出接口方面，Radeon R9 Fury X提供了3个Display Port接口和1个HDMI接口，不仅支持玩家组建单卡多屏输出，还能够实现单卡4K分辨率输出。

　　不过Fury X并非剑指传说中的“地球最强单芯显卡”NVIDIA GTX TITANX，它的直接对手是和TITANX同样采用GM200核心的GTX980Ti。这样的做法我们在R9200系列上已经见识过了，R9290X当年对战的也是GTX780。从价格上也可以看得出来，Fury X的官方建议零售价是5099元，比TITANX便宜了近三分之一，稍高于GTX980Ti的4699元。虽然有着HBM显存的加持，不过从目前的测试数据来看，FuryX在1080P分辨率下的性能还是稍弱于GTX980Ti和TITANX，而在4K分辨率下的性能则和对手各有胜负，非常接近，考虑到目前FuryX的驱动还不是很完善，对HBM显存的利用效率有待加强，所以我们还是可以期待一下Fury X未来的表现。

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　　责任编辑：戴寅

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