Grafické karty dnes a zítra: co chystají AMD a NVIDIA?

 

V září jsme si mohli přečíst o tom, že GPU Vega 11 vstupují do produkce a tehdy byla otázka, jakým způsobem mají být tato GPU využita. AMD má totiž na trhu RX 500 s čipy Polaris 10 a 11 a hi-end představují GPU Vega 10 na kartách RX Vega. Čipy Vega 11 jsou logicky slabší, ovšem to by AMD muselo zaříznout do vlastních již sešikovaných řad. 

 

 

Později se ukázalo, že nepůjde o samostatná GPU a o čipech Vega 11 můžeme mluvit spíše proto, že budou mít až 11 CU, čili 11 x 64 Stream procesorů, jichž tak bude až 704. Prostě a jednoduše půjde o integrovaná GPU v desktopových APU Raven Ridge, jež očekáváme v březnu. 

 

Díky těmto informacím můžeme říci, že AMD má už na trhu všechny desktopové grafické karty generací Vega a Polaris a co bude následovat, to už by mělo spadat do generace Navi. O té jsme toho slyšeli už celkem dost, ale samozřejmě spíše na úrovni spekulací. 

 

Uvádí se, že první čipy Navi by mohly dorazit v létě 2018. Vzhledem k dosavadnímu vývoji světa grafických karet lze ale očekávat, že první Navi dorazí na profesionálních akcelerátorech, kde bude snadnější akceptovat prvotní vysoké náklady na výrobu. Ostatně to samé předvedla v roce 2017 i NVIDIA, když na jaře představila první GPU Volta na kartách Tesla, která se až v pozdním podzimu dostala do karet TITAN V, jež jsou i tak nehorázně drahé. Stejný příklad pak poskytlo samotné AMD, které Vegu nejdříve vypustilo jako Radeon Instinct, pak přišly Radeon Vega Frontier pro pracovní stanice a nakonec herní RX Vega, navíc ještě s chabou dostupností. 

 

Kolem GPU Navi se ještě točí další tajemství, které se týká toho, zda nakonec nepůjde o vícečipové řešení. To samozřejmě známe už dnes v podobě GPU spojených s paměťmi typu HBM, ovšem AMD by to mohlo posunout na další úroveň a začít kouskovat samotná GPU podobným způsobem jako procesory Threadripper a EPYC. Dalo by se říci, že by se tím obrátil dosavadní vývoj, který představoval naopak integraci. Z počítačů nám zmizely jižní a severní čipsetové můstky, z nichž zbyl jen jeden, pokud už rovnou nejde o jednočipová řešení (SoC). Nejde ale vyloženě o čelem vzad, neboť tu máme něco, co dříve nebývalo. 

 

 

Tím jsou speciální křemíkové spoje. Jak ukazuje doprovodný obrázek nahoře, čipy je možné propojit klasicky pomocí spojů v substrátové základně, což však neumožní vysoce paralelizované spojení nutné pro dosažení vysoké propustnosti. Pak tu jsou již zmíněné křemíkové interposery sedící mezi čipy a základnou a poskytující naopak velice vysokou hustotu spojů. Ty jsou ale drahé a složité pro implementaci. 

 

Střední cestou je technologie EMIB, zobrazená až dole. Ta využívá jen malé křemíkové můstky zapuštěné přímo v substrátu, které propojují pouze boční části čipů, což ale může stačit i pro paměti typu HBM. 

 

 

GPU Navi by tak mohly představovat posun od monolitických čipů k multičipovému designu, díky čemuž by se mohla tvořit ve výsledku obrovská a výkonná GPU. Výhody jsou jasné, a sice potenciálně mnohem vyšší výtěžnost, a tím i nižší ceny. To už AMD ostatně úspěšně využívá právě při výrobě procesorů Threadripper a EPYC. Uvidíme, jakou úlohu v tom bude či nebude mít i Raja Koduri vzhledem k tomu, že samotné AMD šlo dosud cestou interposeru a technologie EMIB je vlastní společnosti Intel. 

 

 

 

Pokud jde o NVIDII, s jistotou se dá o jejích plánech říci jediná věc, a sice že nepociťuje velký tlak konkurence, který by ji nutil co nejdříve dostat na trh další generaci herních grafických čipů. My už její GPU Volta dobře známe a dobře víme, že mohou nést až 5376 CUDA jader, z nichž aktuální GPU využívají 5120. To platí pro akcelerátor Tesla V100 i kartu TITAN V. Objevily se přitom názory, že herní karty Volta vůbec nebudou, neboť tato architektura se zaměřuje se svými jádry Tensor na umělou inteligenci a ve hrách by se moc nepředvedla. 

 

 

To však vyvrátily herní testy karty TITAN V, kde je tato karta rozhodně rychlejší než GTX 1080 Ti, dosavadní absolutní herní hi-end. V herních testech (Doom, Sniper Elite 4) se ukázal až o polovinu vyšší výkon, čili pokud by na základě čipu z karty TITAN V měla dorazit na trh případná GTX 2080 Ti, dal by se očekávat také až poloviční nárůst výkonu přímo ve hrách, což je velice slušné. 

 

 

Jenomže, a to je třeba velice důraznit, grafické karty TITAN dosud stály maximálně 1200 dolarů, kdežto TITAN V přišel s cenou 3000 dolarů, takže je jasné, že na jeho základě by prostě při takové ceně nemohla přijít herní grafika. 

 

Pak je třeba se zamyslet nad tím, co takovou cenu způsobilo. Jistě, jde o mimořádně složitý 12nm čip složený z 21 miliard tranzistorů, do čehož je potřeba počítat také jádra Tensor a ostatně právě proto NVIDIA přidala podporu strojového učení GPU Cloud na kartách Titan. Jde ale také o GPU určené pro čtyři čipy HBM2, které tak má 4096bitové rozhraní (na TITAN V jsou ale aktivní jen 3 čipy pro 3072bitové rozhraní), vedené v křemíkovém interposeru, a je tak zřejmé, že už jen jeho kompletace nebude jednoduchá a levná. 

 

Pokud tak máme čekat herní Volty, je zřejmé, že cesty karet TITAN a hi-endových GeForce se už rozejdou a pokud byly TITAN X/Xp a GeForce GTX 1080 Ti založeny na stejných GPU, stejně jako jejich předchůdci, u nových karet už to očekávat nelze. Nyní je pravý čas na to, abychom zmínili plánovanou dostupnost pamětí GDDR6, jež tak budou už brzy připraveny pro nasazení a slibují mnohem vyšší propustnost než GDDR5 i GDDR5X. Jde až o 16 Gb/s na pin a pokud by takové paměti využila dnešní GeForce GTX 1080 Ti, nabídla by celkovou paměťovou propustnost cca 700 GB/s, přičemž TITAN V se svými třemi HBM2 dosahuje "jen" na 650 GB/s. Nemusí se tak použít ani nejrychlejší 16Gb/s paměti, ale třeba jen 14 či 12Gb/s.

 

 

To automaticky znamená, že herní čipy generace Volta by přišly s vlastním návrhem, který by tak už přirozeně vypustil jádra Tensor, jichž má TITAN V celkem 640. Herní hi-end by tudíž nevyužíval tak obrovská GPU z 21 miliard tranzistorů, ale podstatně menší. 

 

NVIDIA tak může velice brzo alespoň představit první herní grafické karty generace Volta s tím, že jako první by mohli přijít nástupci karet GeForce GTX 1070 a 1080 s podstatně vyšším počtem CUDA jader a GDDR6 nebo GDDR5X na steroidech. Jak už ale bylo řečeno, NVIDIA si může dovolit čekat a můj střízlivý odhad je, že herní Volty přijdou na trh před polovinou roku 2018 a spíše dříve než později.