AMD Radeon HD 7970显卡深度评测

AMD的新功能：全面看HD 7970

在看完有关GCN架构的相关知识后，我们接下来将展示GCN架构目前唯一一款产品——HD 7970的一些新技术和新功能。

28nm加持：晶体管数量多的产品

AMD在工艺上的把握相比NVIDIA要更为激进一些。基本上近年来的新工艺都是AMD抢先使用并推出成品上市，例如早采用40nm工艺的HD 4770。在28nm上，如果单纯从发布时间看，AMD这次至少领先NVIDIA一个季度左右。Radeon HD 7970就是AMD首先尝试了TSMC的28nm HP工艺的代表产品。

TSMC在28nm工艺上首次采用了HKMG（高K金属栅极）和Gate-last两种技术。首先，高K金属栅极之前在英特尔的45nm产品上就开始采用。其主要特点是采用高介电质材料，提高栅极介电常数，可以更好地分隔栅极和晶体管的其他部分，和大幅度降低漏电电流。TSMC是首次使用HKMG材料于晶体管制造中，并且是更为精细的28nm产品，难度可想而知。其次，Gate-last技术和之前技术的不同在于，需要进行高温退火等多个步骤，后才形成金属栅极。这种新技术可以将晶体管的门限电压控制得相当出色，在保持晶体管密度不变外，还能够带来额外的硅应变力。不过这些新技术也有一定问题。主要是新工艺生产的晶体管的产品结构很难实现平整化，必须要在设计端就开始进行调整和改动。在这一点上，AMD肯定没有少花功夫，在产品设计之初就应该和TSMC进行了深入的合作，并且终将这些合作结果反映在实际产品中。目前TSMC的28nm产品分为四种，Tahiti采用的是代号为28HP的High-K金属栅极（HKMG）的高性能工艺。该工艺用于制造高性能处理器和GPU产品，拥有好的每瓦特性能，频率也可以得到2GHz以上，NVIDIA也有可能选择这个工艺制造自己的下一代GPU。

采用28nm工艺生产的Tahiti核心

从终产品来看，HD 7970在拥有43亿晶体管的情况下，核心面积比40nm的HD 6970反而更小，仅有365平方毫米（HD 6970是389平方毫米）。这样计算下来，晶体管增加60%，面积缩小了6%。可见TSMC的新工艺相比上代产品有大幅度进步，几乎拥有40nm工艺2倍的晶体管密度。另外，HD 7970不但核心面积更小，功耗更低，超频能力也相当强悍。默认电压下突破1GHz比较轻松，而更高的频率如1.2GHz、1.3GHz也不少见。联想到AMD在HD 7970的PCB上减省了一相供电和GPU核心如此强大的超频潜力，我们有理由相信AMD在未来将推出更高频版本的产品来应对NVIDIA的竞争。

显卡生产工艺的进化

不过新工艺早期毕竟存在一些风险，AMD早在12月底就在国外纸面发布了HD 7970，国内的上市日期则一拖再拖到2011年1月9号，才正式发布和上市。根据一些渠道消息，第一批销售的Radeon HD 7970的数量并不多，可能还存在TSMC良率较低、产能不足的影响在内。

台积电的28nm工艺栅极平面图

加了0.1：首款支持DirectX 11.1的显卡

这次除了架构上的变化外，HD 7970还能够支持新的DirectX 11.1。目前来看，DirectX 11.1暂时没有什么用处，因为它要等到Windows 8发布的时候才会正式面世。不过AMD自从在Radeon X800系列的DirectX支持上吃了亏以后，从此紧跟微软步伐，不但首发了DirectX 11产品，这次也特别首发了DirectX 11.1的产品，足以看出AMD对DirectX的重视程度。

一般来说，DirectX产品中带0.1的版本改进都颇小，基本上是增添一些附加功能。在之前的DirectX 10到DirectX 10.1上，增加了一些对光影处理的内容，而采用它的游戏也屈指可数。这次在DirectX 11.1上，情况也差不多。

DirectX 11.1重要的改进在于3D立体技术被写入D3D API中。这样一来，游戏厂商开发支持3D立体视觉的游戏就更为简单。目前市场上比较流行的3D立体效果，除了NVIDIA的3D Vision外，还有AMD和厂商联合推广的HD3D，这些技术本身都带有一定的厂商倾向性。但DirectX 11.1加入了对3D立体技术的支持，使得业界有了一个统一标准。不过DirectX 11.1对3D立体技术的支持并非是封闭和排他的，DirectX 11.1不排斥第三方3D立体方案，厂商可以自由选择。其他方面，DirectX 11.1比较重要改进的有目标独立光栅化等功能，不过对普通用户来说暂时看不出有太多视觉上的改变，还有如FP64双精度浮点支持等对普通用户来说就更为遥远了。

在更底层方面，DirectX 11.1带来了新的Windows显示驱动模型WDDM 1.2，以及新的DirectX图形基础架构DXGI 1.2。这些新技术和新架构主要在于改善GPU本身的自由度和控制能力。相信很多用户，特别是使用AMD显卡的用户都遇到过这种情况：在GPU失去响应的时候，系统经常会重置整个GPU，带来的是屏幕瞬间黑屏或者短暂地失去响应。虽然很少丢失数据，但也给用户带来了诸多不便。在WDDM 1.2和Windows 8的共同作用下，GPU被分成很多个区域，这些区域在遇到问题的时候会只重启区域本身，而不影响别的区域。这样一来对用户的影响就小很多，甚至完全没有任何感觉就完成了对出现错误的GPU的重置行为。

总的来说，DirectX 11.1的改进很小，本身没有太多在图形优化上的重头内容，只能算是一次功能的增加，因此玩家目前完全不需要在意DirectX 11.1的支持问题。

3.0时代：首款支持PCI-E 3.0的显卡

PCI-E总线也是发展速度相当快的技术标准。从早期的PCI-E 1.0每通道单向250MB/s的第一代产品，到现在PCI-E 3.0每通道单向速度1GB/s。PCI-E用每代翻番的严格要求完成了速度飞跃，Radeon HD 7970就是首款采用了PCI-E 3.0总线的显卡产品。

从技术角度来看，PCI-E 3.0本身除了速度更快、带宽更高外，在功耗、数据传输等方面都作出了相应的改进。对显卡来说，PCI-E 3.0除了提供给单卡更充足的数据带宽外，对多卡系统比如SLI和CrossFireX等也有相当强的实际意义。它大幅降低了数据传输的性能瓶颈，能够支持更多显卡互联，发展前景相当广阔。但就目前来看，PCI-E带宽还没有成为阻碍显卡性能发挥的瓶颈，暂时来说PCI-E 3.0的意义还不大，只有等到未来进一步有新显卡诞生后，PCI-E 3.0高带宽的优势才能逐渐体现出来。