高效能游戏表现 AMD北极星显卡GPU架构剖析

　　作为显卡市场上仅存的唯二选择，大家对AMD、NVIDIA显卡多少都有一些固有印象——比如NVIDIA显卡性能强，但功耗高，AMD显卡坚持小核心，性能略差，但性价比高，功耗低，这种印象在双方的GTX 400及HD 5000/6000系列上尤为明显。不过风水轮流转，NVIDIA随后在Kepler架构上一改低能效劣势，Maxwell架构则实现逆袭，而AMD显卡的高功耗在Hawaii核心上达到巅峰，双方的优劣完全逆转了。沉寂了这么久之后，AMD终于要在今年的Polaris北极星架构上动真格的了，以往那个高能效优势的AMD又回来了，至少在PPT上如此。

　　今年9月份AMD进行了公司架构重组，成立了Radeon技术部门(简称RTG)统管GPU发展，技术大牛Raj Koduri成为RTG业务主管。上任之后他首先改革了已有13年历史的催化剂控制中心，由Crimson驱动取代CCC中心，算是烧了新官上任的第一把火。接着他又邀请媒体参加了一次技术会议，分批公布2016年AMD新一代Radeon显卡的技术细节。

　　作为2016 GPU路线图的一部分，AMD此前已经分别公布了两大计划，分别是新一代Radeon显卡的HDMI 2.0/DP 1.3/FreeSync技术，第二个是开源计划，推出了GPUOpen项目以便对抗NVIDIA的Gameworks，详细内容可以点击下面的连接查看：

　　A卡翻身犹可期，AMD公布Radeon显卡2016技术路线图对抗Gameworks的“黑盒”操作，AMD推出GPUOpen开源计划

　　今天AMD公开了下一代GPU架构“Polaris”的细节，我们之前已经从爆料中得知AMD下一代GPU架构代号Ploaris北极星，从原来习惯用海岛命名一下子上天了，不过这里也得解释下Polaris的含义——以往的北岛、南岛、火山岛、北极岛等岛群命名指代的是显卡家族，这里的Polaris北极星代号是指下一代显卡家族中GCN架构代号。

　　再详细说来就是，以往我们提到的GCN 1.0、GCN 1.1及GCN 1.2架构现在也变了，AMD把Polaris架构称为第四代GCN架构——GCN 4.0，那么以往的GCN架构分别就是：

　　GCN 1.0——Tahiti塔西提、Cape Verde佛得角GCN 2.0——Hawaii夏威夷、Bonaire博尔内岛GCN 3.0——Fiji斐济、Tonga汤加

　　前三代都是28nm工艺的，现在的Polaris架构则是GCN 4.0，制程工艺升级到了FinFET级别，但到底是三星/GF的14nm FinFET工艺还是TSMC的16nm FinFET工艺，AMD之前是守口如瓶，现在可以确定的是AMD会脚踩两只船，两种工艺都有使用，这也是AMD GPU史上首次采用两家代工厂的工艺，这点倒是跟苹果的A9处理器一样，同时使用两种工艺代工。至于G家还是T家的GPU哪个更好些，今年估计要有纠结一番了。

　　今天我们就来介绍AMD的Polaris GPU架构，文章内容来源于网络搜集，包括Anandtech网站等。

　　首先来看Polaris的GPU内核架构部分：

　　AMD的GCN架构到现在快4年时间了，期间有过几次小幅升级、改款，技术上可以说GCN架构到现在也不落伍，但GCN架构的能效确实不行了，特别是在NVIDIA的Maxwell架构面前，所以AMD首要任务就是确保2016年的GCN架构能效更高，每瓦性能比更强，这也是AMD去年公布过的，2016年会是GCN架构的优化之年。

AMD之前公布过的2016年GPU路线图

AMD宣布Polaris架构

　　说到Polaris这个名字，Anandtech原文称RTG说选择这个名字是因为它代表光子，星星是宇宙中效率最高的光子发生器，虽然还不知道最终每个GPU核心的代号是什么，但未来RTG真的选择星星的名字做代号也不意外。(AMD之前在HD 8000 OEM系列上用过太阳系行星的代号)

Polaris架构的特点

　　我们之前介绍过AMD新一代GPU架构的技术细节，特别是在显示技术方面，它会支持HDMI 2.0a、DisplayPort 1.3接口，支持4K H.265编码/解码。此外，Polaris架构还会优化FinFET工艺，每瓦性能比上有着Radeon显卡历史性的突破，而显卡预计在2016年中发布。

Polaris架构的主要功能

　　在Polaris架构的关键功能中，第四代GCN核心将会进一步改进，这一点要比之前GCN 1.0到GCN 1.1/1.2/1.3那样更全面，涉及原语丢弃加速器、硬件调度、指令预读、渲染效率及内存压缩等单元。

第四代GCN架构示意图

GCN 4.0架构

　　当然了，Polaris架构还有很多细节没有公布，比如显存，AMD并没有详细介绍新一代显卡的显存控制器，但可以说的是GDDR5和HBM显存都会涉及，前者依然是目前最成熟的显存，成本低、性能也够用，而HBM显存虽然是趋势，不过依然是新兴事物，不可能一下子就取代GDDR5显存，但2016年AMD、NVIDIA高端卡用上HBM 2显存也是没跑了。

　　另外，原文中提到首个基于Polaris架构的显卡是使用GDDR5显存的，意味着最先问世的Polaris显卡不会很高端。

Polaris架构也是针对小型计算平台开发的

　　由于架构效率更高，Polaris架构也会用到笔记本等便携平台上，目标是在轻薄平板上带来主机级别的性能。

　　FinFET工艺改进

　　从HD 7000开始，AMD就用上了28nm工艺，他们和NVIDIA一样这四年来都坚持了28nm工艺而跳过了20nm工艺，但2016年不可能继续坚持28nm工艺了，因为更先进的FinFET工艺成熟了，而且性能、功耗改进要比28、20nm工艺更大，所以AMD及NVIDIA今年都会用上FinFET工艺。

显卡的工艺进化之路

　　GPU的制程工艺通常2年升级一代，不过从2011年的28nm工艺到2016年的FinFET工艺间隔了5年，因为中间的20nm工艺被跳过了，实际上根据AMD之前的说法，他们是有准备20nm工艺产品的，但最终被取消了，导致了3300万美元的折损，虽然里面很多都是APU，但20nm GPU估计也涉及到了。