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功耗大革命 GF7900/7600全球同步测试

    通过前面的技术和产品介绍可以发现,在核心架构上,G71与G70几乎没有任何区别。因此很多人认为G71就是90nm工艺制造的G70,笼统地说是没有错的,但仔细一比较就会发现并不止是采用新工艺这么简单!

    G70采用了110nm工艺制造,核心拥有3.02亿晶体管,而G71采用了90nm工艺制造,晶体管数仅有2.78亿!采用更先进的工艺会大幅减少GPU核心面积这个非常容易理解,但晶体管数应该是完全相同才对,G71怎么会少呢?

  • G71和G70的架构是相同的,为何G71的晶体管数不升反降呢?

    现在随着GPU工艺和制程的不断提高,晶体管数成倍增加,集成度越来越高,已经远远超越了CPU。虽然性能的提升是有目共睹的,但随之而来的重大问题就是节节攀升的功耗,现在可以说几乎快要到了无法控制的地步!

ATI重登性能王座 ATI重登性能王座
G70和R580核心均为正方形,R580面积要大些,90nm并没有多少优势
 
ATI重登性能王座 ATI重登性能王座
同为90nm,R580长宽都比R520高不少
 
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同为90nm,G71核心面积比R520小得多!
 
    G70核心的晶体管数为3.02亿,但由于只使用了110nm工艺,因此核心面积也不小。而G71除了改用90nm工艺之外还对GPU核心进行了优化设计去除了无用的晶体管,主要为省掉了一些当初多余的设计,精简了几乎不曾用到的缓存。这个其实很容易理解,拿CPU为例就有一半以上的晶体管用来制造高速缓存,所以NV主要通过优化GPU内部缓存设计G71就比G70少了2000多万的晶体管!
 
    核心面积对比:R580(352mm2>G70(346mm2)>R520(296mm2) >G71(196mm2
 
    晶体管数对比:R580(3.84亿>R520(3.21亿)>G70(3.02亿) >G71(2.78亿)
 
    无论核心面积大小还是晶体管数,G71都是最小的。从某种程度上来说,GPU的发热、功耗和成本都是由核心面积所支配的。如果毫无节制的增多晶体管数,不但芯片的设计难度大增,而且增加制造成本(同一块晶元上切出的核心会更少),良品率更很难以控制!
  • 功耗、发热控制提上日程!

    对于用户来说,恐怖的功耗带来最严重的问题就是越来越高的发热量,于是不得不搭配体积更大、更加夸张的散热设备来进行压制,然而噪音问题始终都没能有效解决:

别只看速度!ATI/NV热门显卡功耗比拼 别只看速度!ATI/NV热门显卡功耗比拼
别只看速度!ATI/NV热门显卡功耗比拼 {imageTitle}
ATI/NV两代高端显卡公版散热器对比
 
    另一方面,功耗的提升不但对显卡自身的供电方式提出了更高的需求,而且对电脑的电源提出了更苛刻的要求,当然显卡长期工作需要消耗更多的电能!
 
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从供电模块的细微变化就能反映出功耗问题

    对于玩家来说,自然对高性能的显卡非常期待,即便是功耗相当夸张、体积比较庞大,这些都可以忍!然而显示芯片如果像这样继续无休止的发展下去,发热量到了风冷散热无法压制之时,未来的显卡将会变成什么样子?还有多少人可以接受?

    现在CPU厂商已经逐渐逃出了频率大赛怪圈、更加专注于提高效能,将功耗控制提上了日程,而显示芯片呢?继续开展并没有多少实际意义的超频竞赛?继续毫无节制的提高晶体管数而不在乎显卡的功耗和发热?
 
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看惯了大块头的RD580和G70,小巧的G71看上去很不习惯
 
     NVIDIA的G71给了我们最直接的答案,90nm的优势在7900系列身上一览无余!经过精心优化的GPU核心设计,G71不但有效的提高了性能,而且将功耗和发热控制得非常出色,生产成本大幅降低,对于PCB供电模块的要求也降低不少。成为当前性能/功耗比、性能/价格比最出色的高端显卡!
  • 小结:

    众所周知,ATI X1000系列的发布让显示芯片全面进入了90nm时代,而实际上业界首款90nm GPU并非ATI的R520,而是NVIDIA的C51(GeForce 6100集成图形核心)。从这个方面正好可以看出ATI与NV在GPU生产工艺方面走的是完全相反的道路:

    ATI一般都会把非常先进的工艺首先应用于最高端的产品之上,以便达到更高频率提升图形性能,例如X850/X1800;而NV则会把先进工艺首先引入中低端产品,这是因为中低端GPU晶体管数较少,制造难度相对较低,采用新工艺能够迅速出货并大幅降低成本,NV首款110nm NV43(6600GT)和首款90nm C51/G72(6100/7300GS)就是很好的例子。等到新工艺成熟之后NV才大规模引入高端GPU之上,这样高端复杂GPU良品率得到了保证,功耗、发热、成本、频率等各个方面均受益无穷!

    虽然ATI X1000系列全面启用了90nm工艺,但R520的出现颠覆了新工艺低发热、低功耗的传统特性,R580在发热和功耗方面则更加恐怖!正因为如此广大用户对NV的90nm工艺非常关注,因为高端产品的频率和功耗这一对矛盾是非常令人头痛的问题,而先进的工艺正好可以有效缓解矛盾。虽然C51/G72是NV最早的90nm集成/独立GPU,但由于定位低端未能受到普遍重视,甚至很多人都不知道C51是90nm制程。

    G71的出现真正让我们感受到了90nm工艺的优势,可以说在这一代的GPU设计方面,NV对于产品的晶体管、功耗进行了严格控制,90nm工艺让GPU频率大幅提高,同时功耗与发热也下降不少,这才是90nm工艺该有的表现!据推测X1900XTX的峰值功耗要比7900GTX高50%以上!

    G71通过优化控制晶体管设计,去除了基本用不到的模块,因此最终使得G71的晶体管数有所减少,配合90nm工艺GPU核心面积大幅缩减,如此一来就能在固定的晶元上切割出更多的GPU,GPU制造成本大幅下降,严格控制了用户们所关注的显卡功耗和发热。另外随着90nm工艺的成熟,G71核心的良品率大幅提高,就连7900GT也拥有完整的24条管线,低功耗也使得显卡PCB设计难度和制造成本大为降低,正是因为这些方面的原因,G71系列作为NV新一代高端产品才能够将价格压到如此之低!

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