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标题: GTX480年内难产NVIDIA费米面临推倒重来 [打印本页]

作者: lloovveerr 时间: 2010-2-23 11:09
标题: GTX480年内难产NVIDIA费米面临推倒重来
GTX480年内难产NVIDIA费米面临推倒重来

　有消息说，NVIDIA即将在3月27日再一次发布他们由来已久的费米GF100（GTX480）显卡。这个让我们等待了有半年之久的显卡究竟是什么原因不断跳票呢？现在就让我们一起来了解一下GF100的近况——虽然最新流片的GF100从台积电回来已经几个星期了，但是前景仍不容乐观。

　　首先，我们在今年1月底得到消息，NVIDIA开始生产A3版GF100。尽管NVIDIA开始从台积电批量接收A3芯片，但是他们没有为此高兴，原因很简单，A3版GF100芯片尽管工作频率只有600MHz，但是发热量已经达到极限的一半，并且其中为顶级产品准备的A3版GF100 SP数量只有448个。最重要的是，台积电的GF100芯片产率百分比还维持在个位数。

　　更为微妙的是，尽管GF100芯片已经降频并削减了流处理器数量，但是芯片良率还是无法提升。更糟糕的是，如此之低的良率有可能让GF100最终推倒重来，完全重新设计。

　　NVIDIA目前的首要任务就是提升GF100芯片的良率。如果你还记得，我们之前曾经说过，第一次流片的GF100发热量巨大，良率极低，一片晶圆上的416个芯片当中只能挑选出7颗正常工作的芯片，也就是说GF100的良率低于2%。

　　GF100出现如此巨大的问题，可以追溯到之前他们在解决问题上的所作所为。GF100目前3个步进都被称为金属层流片，比完整的基础层改进流片成本更低，速度更快，大约两个月到看到结果。一个完整的基础层重新流片时间超过一个季度，有可能超过6个月完成，费用超过100万美元。金属层流片通常以更大的数字代表流片版本，比如A1到A2，而基础层重新流片通常以字母变化代表不同版本，比如A3到B1，NVIDIA通常以A1代表芯片首次流片，因此目前A3版本是代表GF100第3次金属层流片。

　　金属层流片往往解决逻辑问题，比如1 + 1 = 3这类的错误，而不是解决芯片功耗或产率问题。大多产率问题往往涉及芯片采用的制造工艺，以及芯片工作频率的既定指标和设计规则等等。因此，金属层流片可以看作是芯片流片的简化版本，不牵扯到功耗或良率问题。

　　NVIDIA在去年9月初得到第一批流片的GF100芯片，第一批流片的GF100时钟速度为500MHz，芯片生产良率百分比徘徊在惊人的个位数，并且发热量极大。

　　第二次流片的A2版GF100，工作频率有所提升，但是芯片良率仍然低得吓人，并且A2版GF100流片交付日期逾期一个月左右，所以你可以确信GF100芯片生产仍旧相当困难。这让包括NVIDIA在内的任何芯片公司都无法容忍。

　　SemiAccurate网站在去年圣诞节已经听说NVIDIA收到A3版流片样品，A3版没有改善芯片时钟速度。这并不奇怪，因为NVIDIA使用了错误的工具，即修改金属层来修复时钟速度和功耗问题。A3版芯片工作热量也非常大。因此，在去年3月了解到GF100设计架构之后，我们一直坚持GF100“无法生产”这种观点，如果NVIDIA要让GF100可以生产，那么必须推倒现在的GF100架构，重新设计GF100。

　　为什么GF100境遇如此悲惨？答案很简单，NVIDIA没有为GF100生产做好准备。NVIDIA公司根本没有做生产前的充足试验和有条不紊的深谋远虑。和ATI进行对比，我们可以看ATI采用HD4770（RV740芯片）来试验台积电40纳米工艺，并且从中总结经验教训，这种学习和汲取最终反馈到Radeon HD 5000系列GPU当中，因此5000系列GPU现在的良率完全在AMD可以接受的范围之内。

　　NVIDIA公司在2009年第一季度计划了四款40纳米GPU产品－G212，G214，G216和G218，它们分别是55纳米G200b，G92b，G94和G96的40纳米马甲版。 G212向40纳米迈进的情况非常糟糕，已经胎死腹中。G214的情况也好不到哪里去，为了配合40纳米大规模的生产，流处理器数量不得不从128个削减到96个，并且改名为G215，并终于在2009年11月批量投产，最终上市名称改为GT240，G216最终名称改为GT220， G218上市最终名称改为G210。这些产品从规划到上市过程当中，都有无数次改名运动，其中部分产品现在居然改名为300系列，NVIDIA从没有给出过这样命名的原因。

　　NVIDIA G215，G216和G218图形芯片各自的芯片面积大约是139平方毫米，100平方毫米和57平方毫米。这些芯片面积都非常小，而高端55纳米的G200b芯片面积超过480 平方毫米，更早的65纳米G200芯片面积超过575平方毫米。

　　ATI早在2009年4月就开始大批量出货面积为137平方毫米的GPU芯片。NVIDIA公司在40nm工艺上遇到严重问题，因此去年8月才开始向OEM厂商出货40纳米G216和G218芯片，之后NVIDIA花费几个月时间，才开始向零售渠道出货40纳米G215图形芯片。

　　类似图形芯片之间有粗略的产率对比计算方法，即芯片面积之比的平方，比如200平方毫米芯片的产率是100平方毫米芯片产率的1/4，50平方毫米芯片产率是100平方毫米芯片产率的4倍。图形芯片设计公司会为每一款芯片设计冗余结构，以修复制造过程当中的某些类型的错误，但这种冗余结构设计也有限制。

　　每个冗余设计都增加了芯片的设计面积，因此提升芯片成本。半导体制造是一个复杂的权衡过程，需要考虑到冗余面积成本与产率问题。如果你计划得当，你可以用非常小的冗余面积得到非常高的芯片产率。

　　去年春天和夏天，ATI已经向外界通报，他们在Radeon HD 5000系列芯片制造上吸取了RV740芯片制造的经验教训，这是一次非常富有成效的学习经验。其中深藏不露的秘密就是吸取了40纳米工艺在RV740芯片互连金属层之间的问题。另外，他们也了解到台积电40纳米工艺，在芯片晶体管构建上差异度非常大，特别是晶体管通道长度上。

　　既然Anandtech网站在Radeon HD 5000系列历史文章当中谈到这两个秘密，现在继续保密也毫无意义。这两个秘密也改变了晶体管的设计和布局，以减轻台积电40纳米工艺的差异度。并且它们消耗的冗余面积也比较大，对芯片功耗也有负面影响，但是这都是向40纳米进化必须付出的代价。

　　另一方面，NVIDIA公司在40纳米工艺上没有做足功课。SemiAccurate网站数次获悉，NVIDIA解决这些的问题的方法是向台积电相关人士“尖叫”宣泄情绪，而不是积极改变芯片设计。

　　当NVIDIA公司发现问题并希望在GF100上进行修补的时候，为时已晚。除非台积电制造工艺出现奇迹，否则基本上来看，GF100设计是注定要失败。

　　可能有人要问为什么？ GF100芯片面大约550平方毫米，比我们之前报道的略大。 NVIDIA公司在100平方毫米芯片上遇到问题，在139平方毫米芯片遇到三个月的严重延误，的产量问题，并取消任何较大面积的芯片设计。NVIDIA没有像ATI一样做足40纳米功课，现在却试图以40纳米生产550平方毫米的GF100芯片。

　　基本的数学计算表明，GF100面积4倍于G215，它们之间在芯片结构上有某些类似，所以你可以预料GF100产率约为G215的1/16， G215本身产率就不高，但即使G215的产率为99%，你也可以预期GF100产率百分比只有个位数。

　　修复这些问题需要NVIDIA公司做ATI之前做过的功课，即改变芯片设计以适应台积电40纳米工艺。这个过程需要很长的工程设计时间和基础层重新流片，并可能需要针对旗舰产品进行一次金属层重新流片。如果一切顺利，NVIDIA还需要6个月才能带来GF100的完美版。

　　虽然这对NVIDIA来说是一件坏事，而且有可能让让GF100胎死腹中。但以目前情况来看，GF100实际上变得更糟，该芯片现在尺寸巨大，并且发热量也很大。业内人士告诉SemiAccurate，在2010 CES上展示的GF100显卡功耗280瓦。 NVIDIA公司在GF100第一次流片之前，就知道芯片将消耗巨大的电力这一情况，但它强调作为通用计算用途，GF100显卡功耗并未超出225瓦大关。

　　为了解决这一问题，NVIDIA的工程师告诉 SemiAccurate，NVIDIA决定让GF100芯片运行在一个非常低的电压，即1.05v，相比之下，ATI Cypress(HD 5800系列)工作电压在1.15V，TDP功耗在188W瓦，费米GF100的既定TDP功耗为225瓦，GF100每0.01v电压提升会导致工作电流50%的提升，简而言之，NVIDIA日后如果要选择提升GF100工作电压，将带来更大的功耗和发热量。

　　我们之前已经谈到台积电40纳米工艺有很大可变性和差异度。即有电流“泄漏”问题存在，这意味着和Cypress(HD 5800系列)以及工作频率更低的样品芯片相比，GF100零售版将消耗更多电力。这种问题的传统缓解办法是提升电压，让发生问题的晶体管正常工作，但这也使得晶体管泄漏更多电流，泄漏越多，芯片的发热量也越大。

　　温度更高的晶体管泄漏也比温度较低的晶体管更多，所以芯片就进入1个由泄漏导致的高温循环，让泄漏问题越来越恶化。这种恶性循环的解决办法之一，就是在显卡上采用更加强悍的散热器和散热风扇，但这样将提升显卡成本，并且增加噪音。NVIDIA史上的GeForce 5800就是这种恶性循环的典型案例。

　　台积电40纳米这种问题，意味着有大量分散的薄弱的晶体管分布于芯片当中，并导致想当程度的漏电问题。如果NVIDIA提升电压，那么他们也同时大规模提升芯片的功耗。如果不提升电压，那么大量脆弱的晶体管基本上不工作，意味着芯片实际上是“破损”或“缺陷” 的，这两个目标相互对立，而NVIDIA现在低电压，高电流的政策只会让问题加速恶化。

　　如果这还不够糟糕，消息来源告诉 SemiAccurate说，台积电40nm工艺非常热敏感。晶体管漏电问题随温度提升成正比增加，激烈程度远远超过以前的工艺。如果你超过某一临界温度，漏电的快速上升令人震惊。

　　NVIDIA可采用的另一种方法是屏蔽那些过于脆弱的晶体管，保持电压不变。不幸的是，GF100在架构上的设计，让这个变通方法非常棘手。费米GF100架构上由16个组的32个着色单元组成，构成全部512个着色器。从各方面来看，如果你要屏蔽脆弱的晶体管，你被迫去屏蔽整个1组32个着色单元，由于脆弱晶体管分散在整个图形芯片当中，因此，屏蔽2组晶体管，把意味着你失去64个着色器，这种级别的着色器丢失，是NVIDIA无法承受的。

　　就当前的A3版本来说，消息来源告诉我们，NVIDIA不得不在两个方面进行“修复”，即至少关闭2组着色器，丢失64个着色器，并加大电压。这使得GPU在消耗更多电力的同时，丢失至少12.5%的预期性能。如果你在一台个人电脑当中使用这种芯片那无所谓，但是如果在超级计算机当中，成百上千大量使用这种芯片，这意味着计算性能的大量丢失。

　　因为GF100功耗巨大且和晶体管薄弱，费米GF100根本不会运行在高工作频率。去年3月，消息人士告诉SemiAccurate，预期的时钟频率为主频750MHz，sp频率1500MHz。既然你只能提升电压凸现奇迹，因此我们听到了 A3版GF100只有600MHz，sp频率只有1200MHz，而且是关闭2组着色器（64个着色器）之后的结果。

　　NVIDIA公司去年秋天声称GF100性能超过Cypress(HD 5800系列)百分之六十以上。现在声称的领先幅度迅速下降到百分之四十，在CES上，NVIDIA 公司只能挑选最适合GF100架构的游戏和基准测试来炫耀它的架构优势。这些淋漓尽致的百分之六十领先幅度，是他们认为最好的情况。

　　如果百分之六十的领先幅度来自512个着色器完全工作，750/1500MHz工作频率，280瓦功耗的费米GF100，那么448 个自着色器，600/1200MHz工作频率的GPU只有87.5%的着色器数量和80%的工作频率，那么领先程度就是160*0.875*0.8 = 112，即领先Cypress(HD 5800系列)大约12%，不要忘记，ATI已经有两颗Cypress(HD 5800系列)芯片的5970上市，费米 GF100性能不能指望接近5970。

　　费米GF100芯片面积比Cypress(HD 5800系列)大至少60%，这意味着它的成本也高出Cypress(HD 5800系列)百分之六十以上，实际情况有可能接近3倍之多。 NVIDIA公司需要GF100有显著超越Cypress(HD 5800系列)的性能标杆，以订出它可以获利的价格点，即使不考虑产率问题。相比之下，ATI已设定HD 5970上限价格。

　　现在谣言四起，传闻NVIDIA将只有5000到8000片GF100芯片，以GTX480型号投放市场。SemiAccurate有直接听一个不太明确的数字，即“低于1万片”。在今年3月底发布GF100之前，GF100显卡已经生产大约2个月时间。NVIDIA在去年年底从台积电购买了大约9000片“风险”晶圆，如果每片晶圆可以拿出104颗芯片候选，那么9000片晶圆意味着936K颗芯片。

　　即使NVIDIA将初始生产目标提升10倍，其产率仍然在一位数的范围内。每片晶圆成本在5,000美元，每片晶圆拿出10颗正常工作的芯片，这是一个相对非常良好的状态，这使得每颗GF100成本大约在500美元，即10倍于ATI的成本，再加上GTX480显卡其它材料成本，让其售价超越ATI HD 5970，让他GF100显卡性价比远低于HD 5970，并且其零售价格有可能接近于其它专业工作站和计算显示卡价格。

　　GF100真正的修复，需要重新设计电路，尽量减少台积电工艺在晶体管差异上的影响。这都需要花费时间和芯片面积，从重新投片算起时间至少需要6个月才能上市。如果你还记得，费米在去年7月下旬投片成功，在11月下旬接受少量预定。如果今天改进版的GF100开始投片，那么要到2010年第三季度才能让B1版GF100流片成功，那时竞争对手都接近于拿出下一代28纳米图形芯片，因此GF100就算改版，也不会有很长的使用寿命，它将很快被28nm下一代芯片所取代。

　　NVIDIA公司如果进行必要的更改，这也会带来另外两个问题。 NVIDIA公司现在遇到两个工程问题，即芯片尺寸瓶颈和功耗瓶颈。功耗瓶颈很简单，一个PCI-E卡的300W的硬性限制，超过这个限制，你不会得到的PCI-E认证，没有认证意味着法律责任问题，OEM厂商不会让他们的PC采用这种显卡。这意味着显卡已经在市场上死亡。到目前为止，GF100功耗已经达到 280W，NVIDIA公司已经在无法通过PCI-E认证的边缘。

　　芯片尺寸瓶颈情况类似，你只能适应台积电40纳米蚀刻工艺掩模的限制，G200已经几乎接近于这种限制，费米GF100的任何变化设计，很可能会推动芯片的尺寸，让其根本不适合台积电40纳米工艺。在这一点上，唯一的办法，是采用更加先进的28nm工艺，但第一个28nm工艺晶圆可以切割出正常工作芯片的时间，要到2010年最后几天才行。

　　费米GF100芯片已经比最初计划晚了6个月，即便可以批量生产，也已经无法获得利润。GF100初期产品，将有部分提供给公关用途，即提供给媒体和相关公关单位进行评测。NVIDIA每卖出一张GF100显卡都受到了巨大的损失，也就是说，最初的9000片风险晶圆切割完毕之后，NVIDIA不会再向台积电订购这些晶圆，因此即便大部分GF100显卡用作公关之用，NVIDIA也没有什么损失。

　　GF100芯片无法工作，无法生产，无法修复。如果NVIDIA公司在工程管理上还有作用，那么它现在应该宣布费米1代终结，集中资源进行费米2代研发，并且有可能在2010年内还有胜算。如果打算对费米1代修修补补，基本上是不可行的，除非芯片直接采用28nm生产。

　　此情况让NVIDIA一直到2011年，除了在公关方面继续作文章之外，没有任何希望。费米的衍生产品只存在于纸上，他们还没有投片。如果NVIDIA投片这些衍生产品，它们将在芯片尺寸、功耗和产率上遇到和费米GF100相同的问题。ATI将继续对Cypress(HD 5800系列)衍生产品降价，因此，NVIDIA公司在衍生产品上无法赚钱，也无法及时解决问题。 NVIDIA在2010年内没有任何可以获利的DX 11产品，这种情况将一直持续到2010年的最后几天。

　　正如我们自去年5月以来一直说，费米GF100是错误的芯片，以错误的方式制造，为了错误的原因。NVIDIA不顾一切批评竞争对手和产品，比如Intel的Larabee，却最终导致费米GF100 沉没。英特尔常识性地重新调整Larabee芯片和相关公关战略，而不是继续向注定沉没的货船继续砸入数千万美元。NVIDIA的管理技能看上去不如Intel，NVIDIA公司不仅设计了一个“Laughabee（可笑的bee）”，也违背所有意识和常识，继续建造它们的“Laughabee（可笑的bee）”。

　　文章来源：
Nvidia's Fermi GTX480 is broken and unfixable

　　http://www.semiaccurate.com/2010 ... oken-and-unfixable/

作者: lloovveerr 时间: 2010-2-23 11:22
反正也不着急看看下个月纸面发布总归有详细测试的咯没什么差别的话真的考虑 5870了

作者: wxc_36002 时间: 2010-2-23 15:25
谢谢版主分享的文章及文本翻译。英文的看不懂。文章倒是分析的挺有道理的，个人凭直觉觉得，既然推迟发布1个季度，文章中说的原因和实际情况应该是无风不起浪的关系了，但事情如何不容易得知。

作者: lloovveerr 时间: 2010-2-23 16:38
越来越不看好这代卡了 AMD的卡也是经历过 R600时候的低潮但是至少走到现在还算很稳定

作者: pangauto 时间: 2010-2-23 19:11
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作者: wxc_36002 时间: 2010-2-23 19:48

已经对费米不抱任何希望了
pangauto 发表于 2010-2-23 19:11

恩，刚开始就感觉这卡nv有些心急，步子夸的太大了些，虽然nv推行并行计算，并且并行计算gpu也是有很大优势。可是对d11技术的支持上，完全没必要重新开发新的架构，以前的gt200的结构改进了支持d11就早把amd打败了。游戏显卡游戏才是主流或者是正业。

作者: pangauto 时间: 2010-2-23 19:55
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作者: wxc_36002 时间: 2010-2-23 20:15
本帖最后由 wxc_36002 于 2010-2-23 20:19 编辑

6# wxc_36002

想要同时兼顾通用计算和游戏，结果碰壁了
pangauto 发表于 2010-2-23 19:55

不是碰壁了，是错误, 开发进度和生产成本必须,everything under control.话说回来了，gpu通用计算的优势，难道老黄能想到，amd就想不到？是amd真没想到还是amd不干？d11说白了，也就那么回事而已。

作者: albert2kiss 时间: 2010-2-24 08:55
看来，可以考虑，先把钱投入到硬盘里了

作者: hhh0503 时间: 2010-2-24 09:40
2个字 “难产”

作者: hhh0503 时间: 2010-2-24 09:41

看来，可以考虑，先把钱投入到硬盘里了
albert2kiss 发表于 2010-2-24 08:55

最近硬盘是个玩点！电源价格也不错了。某些机箱价格也很眼馋了。

在显卡淡季，玩这些东西更加划算，呵呵

作者: lizoyu 时间: 2010-2-24 10:15

最近硬盘是个玩点！电源价格也不错了。某些机箱价格也很眼馋了。

在显卡淡季，玩这些东西更加划算，呵呵
hhh0503 发表于 2010-2-24 09:41

N卡还是太心急了,兼顾通用计算不是错,毕竟这是N卡的优势,
但太想超越A卡了,酿成大错..
最近趁机入了个500G蓝盘..:a29:
可惜内存还是居高不下啊:a30:

作者: Karl.12 时间: 2010-2-24 13:21
很有道理

作者: 印第安纳琼斯 时间: 2010-2-24 14:09

N卡还是太心急了,兼顾通用计算不是错,毕竟这是N卡的优势,
但太想超越A卡了,酿成大错..
最近趁机入了个500G蓝盘..:a29:
可惜内存还是居高不下啊:a30:
lizoyu 发表于 2010-2-24 10:15

我准备也要买一个新硬盘了

作者: pangares 时间: 2010-2-24 16:13
诶，等来等去，就这结果……

作者: wxc_36002 时间: 2010-2-24 17:00

我准备也要买一个新硬盘了
印第安纳琼斯发表于 2010-2-24 14:09

恩，我也在捣鼓硬盘呢，合适的价位就买进，不知道西部数据的1t有蓝盘没？

作者: 龙翔九天 时间: 2010-2-24 17:21
看来260又可以坚持好久了
省钱。。省钱。。

作者: lizoyu 时间: 2010-2-24 18:00

恩，我也在捣鼓硬盘呢，合适的价位就买进，不知道西部数据的1t有蓝盘没？
wxc_36002 发表于 2010-2-24 17:00

1T蓝盘不是很有名,1T黑盘倒是不错,貌似700-800?
希捷就算了

作者: lloovveerr 时间: 2010-2-24 18:38
现在焦点在于 NV 喜欢走马甲路线（我本人认为，只要有利于推进市场，性能保持对对手优势，又能减少生产研发成本的，马甲卡还是很推荐的）
其次就是 DX11卡目前这是一个主要焦点

作者: hhh0503 时间: 2010-2-24 18:55

恩，我也在捣鼓硬盘呢，合适的价位就买进，不知道西部数据的1t有蓝盘没？
wxc_36002 发表于 2010-2-24 17:00

蓝盘没有1TB的。蓝盘的定位就是大众用户。

作者: pangauto 时间: 2010-2-24 20:23
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: 龙翔九天 时间: 2010-2-25 11:48

各位组RAID吧！
pangauto 发表于 2010-2-24 20:23

用了好长时间了{:4_303:}

作者: wxc_36002 时间: 2010-2-25 17:49

用了好长时间了{:4_303:}
龙翔九天发表于 2010-2-25 11:48

呵呵，我也打算进入这个队伍了哦，谢谢这么长时间大家的帮助。

作者: 123lc 时间: 2010-2-26 21:32
不用等了，看好就买。

作者: albert2kiss 时间: 2010-3-1 11:37
单碟500G，可能还是会比单碟320G，的好一些

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