探究本源，新一代顯示卡到底“新”在哪

探究本源，新一代顯示卡到底“新”在哪!!?

測試了這麼多顯示卡，行文描述中總是免不了要用到“新一代顯示卡”或者“最新顯示卡”這樣的字眼，但是也被人問過“你說這是新一代顯示卡，那麼它到底新在哪，有什麼好的？”這樣的問題，看似很小白，但是細想一下，還真的是個問題。

　　給顯示卡定義什麼是“新一代”無法做到數學公式那麼精確，但是可以肯定的是顯示卡外在的設計比如散熱器、風扇肯定不是衡量因素，這個得從顯示卡的內在來尋找。

各種各樣的顯示卡中如何才符合“新一代”顯示卡的定義呢？

　　如此一來，那麼常規的3D跑分、溫度和整機功耗測試就成了表面因素了，它們還是被顯示卡的內在設計所控制的，倒是有那些內在因素呢？

決定性因素：GPU架構設計
　　第一個能想到的也只能是GPU架構設計，這一點是不帶絲毫猶豫的，我們常說的顯示卡升級換代指的就是GPU晶片架構變化了沒有，因為它幾乎決定了顯示卡各方面的表現，比如性能、技術規格、頻率等等關鍵指標。

　　遠的就不說了，這裡就AMD顯示卡進入DX10時代以來的架構為例子吧。
　　AMD這幾年使用的架構其實源於R600，最早用於HD 2900系列，HD 3800的架構和規格相比HD 2900系列其實沒什麼改變，當時的升級側重工藝最佳化。

  

R600架構是典型的4D+1D體系

　　DX10時代微軟的DX規範統一了像素渲染及頂點渲染單元，改為統一渲染單元。NVIDIA的策略比較激烈，直接轉向了MIMD(Multiple Instruction Multiple Data，多指令多數據)體系，而AMD改良了原來的SIMD(Single Instruction Multiple Data，單指令多數據)架構，為了相容DX的要求而形成了所謂的4D+1D的VLIW體系。

正好今天有Videocardz做的AMD顯示卡進化歷史

　　這種5D架構從HD 2900一直沿用到HD 3800、HD 4800以及DX11時代HD 5800、HD 6800身上，因為結構比較簡單，流處理器單元數量可以翻倍增長，到HD 5800時已經達到了從最初起的320個暴增到1600個。

VLIW5架構在HD 6900時代變成了VLIW4

　　VLIW5雖然簡單，但是隨着流處理器單元的增多，效率低下的問題也日益明顯，在HD 6900系列顯示卡上AMD改進了這一架構，使之成為VLIW4架構，表面上看流處理單元數量減少了，但是因為效率提高了，性能反而增強了。

　　VLIW4之後AMD並沒有簡單的改進，終於開始研發新的架構了，這就是目前一代顯示卡使用的GCN架構。

GCN架構是一次真正的革命而非簡單的改良

　　AMD對GCN寄予厚望，因為GCN不單是新的顯示卡架構，而且肩負着AMD的融合計算的使命，在APU問世之後AMD考慮的是如何充分發布CPU和GPU的優勢實現異構計算，所以GCN在通用計算性能着墨頗多。當然了，3D性能設計的也非常厲害。

　　GCN就是目前AMD顯示卡正在使用的架構了，從做過的測試來看，它的3D性能以及計算性能與前代相比都有很大提升，這也是判斷顯示卡是否屬於新一代的最重要參考。

第二大要素：GPU製程工藝
　　GPU架構升級與否是定義新一代顯示卡的首要因素，但是GPU始終是一種半導體產品，架構再先進也脫離不了晶圓製程工藝的影響，後者不會直接決定GPU的性能高低，但是可以降低GPU核心面積、TDP以及發熱等重要參數。

　　在GPU製程工藝上，AMD一直保持着領先優勢，從65nm轉向55nm、55nm轉向40nm以及最近的40nm轉向28nm工藝時都是AMD領先對手發布新工藝顯示卡，在這其中28nm工藝的升級尤其重要，堪稱一次革命。

　　之所以強調28nm工藝升級的重要性，因為它除了是一次常規的工藝升級，也是台積電TSMC使用更多先進工藝的開始，意義堪比Intel從32nm升級到22nm 3D晶體管工藝，只不過後者主要用CPU中，影響更深遠一些。

　　之所以這麼說是因為TSMC在28nm工藝節點開始啟用HKMG(高K金屬柵極)、Gate-Last工藝等技術，而一次升級如此多技術也帶來了很大的風險，為此TSMC不得不推出了幾種不同的28nm以降低風險。

TSMC 28nm工藝有四種不同的工藝等級

  
　　28nm工藝中性能最好的是HP工藝，細分之下還有HP和HPM之分，AMD新一代顯示卡使用的則是28nm HP工藝，晶片密度達到了40nm時代的2倍，SRAM的面積則可以減少50%，速度比40nm工藝提高了45%，而HPL工藝的漏電流相比前代更是減少40%，大大降低了功耗。

AMD新一代HD 7000系列的GPU性能大增的同時核心面積並沒有大幅增加

　　以AMD為例，新一代顯示卡使用的核心分別是HD 7900系列的Tahiti、HD 7800系列的Pitcaron以及HD 7700系列的Cape Verde，晶體管規模分別是43.1億、28億以及15億，核心面積只有365mm2、212mm2以及123mm2，TDP功耗反而比上一代的HD 6900系列還要低，發熱上也明顯占優，新工藝帶來的優勢非常明顯，這也是能夠稱呼他們為新一代顯示卡的主要原因。

非必要但很重要的指標：先進技術支援
　　架構+工藝這兩個要素基本上就能決定顯示卡到底是不是“值得升級的新一代”了，這部分的“先進技術”說起來也很籠統，也不是新一代顯示卡必須要具備的特點，不過這些技術的存在也是錦上添花，可以讓顯示卡用的更舒心。

·先進的多螢幕技術支援

寬域2.0技術

　　AMD在第一代DX11顯示卡HD 5800系列中引入了名為“Eyefinity”寬域技術，支援多螢幕顯示，在這一代的HD 7000系列顯示卡中又增強為Eyefinity 2.0(寬域2.0)。

　　Eyefinity 2.0增加了新的5屏排列方式，配備更加靈活，而且最大解析度支援到16K*16K，完全超越了目前的主流需求。

與之對應的則是顯示卡的介面全面數位化，DVI、HDMI及DisplayPort一個也不少

·高級的功耗管理技術

　　前面已經提到了製程工藝升級對降低功耗的幫助，但是使用了先進的製程工藝還需要更高級的功耗管理技術配合，這也是對廠商技術的一大考驗。

　　同樣是AMD，在最新一代顯示卡上設計了ZeroCore功耗管理技術，在GPU空閒的時候可以將其關閉，待機功耗大幅降低，這一代的顯示卡限制功耗不到3W，相比前幾代的90W、27W以及24W幾乎是革命性進化。

·靈活的變頻技術
　　NVIDIA的新一代GPU支援名為GPU Boost的動態超頻技術，GPU頻率不再固定，而是動態調整，變相提高了性能。AMD先行發布的顯示卡並沒有這樣的技術，但是今年中AMD推出了名為PowerTune Technology With Boost的技術(簡稱PTWB)，同樣具備了動態超頻技術。

　　PTWB目前還只應用在了HD 7970 GHz Edition、HD 7950等部分顯示卡上，前者的頻率可以從1.0GHz加速到1.05GHz，後者不僅提升頻率到850MHz，動態加速頻率也達到了925MHz。

總結：
　　以上這些只是一些簡單的例子，在為顯示卡“分級”的標準中，架構設計是最重要的考慮因素，因為它決定了顯示卡的性能和技術水準，再次的因素就是製程工藝了，雖然它不能直接決定顯示卡的性能水準，但是對顯示卡的核心面積、功耗及發熱至關重要。

　　除了這兩大主要指標之外，先進的功耗管理、高級的多螢幕支援等技術也有錦上添花的作用，可以豐富顯示卡的功能，提升顯示卡的易用性等等。

　　GPU架構升級和工藝升級不一定是同時進行，但是每次這兩個因素湊在一起的時候往往會讓顯示卡變得更強大，之前的一個例子是HD 5000系列，它首次使用了40nm工藝，更是最早的DX11顯示卡，雙重加持之下HD 5000系列成為了AMD的經典，比如HD 5770這款顯示卡從問世至今到現在都沒有退役。

　　如今HD 7000系列也是架構+工藝同時升級的顯示卡，綜合已有的表現來看，這一代的顯示卡在性能、功耗、發熱等主要技術指標上全面占優，有望成為新一代的經典。

資料來源

感謝版主轉貼分享實用的資料!!!

GCN架構真的很強大啊!!

感謝大大的精彩解說

很詳細的解說！
（雖然我大部分都看不太懂）