Launch-Analyse AMD Radeon RX 5700 & 5700 XT

Sonntag, 21. Juli 2019
 / von Leonidas
 

Mit den Radeon RX 5700 & Radeon RX 5700 XT Grafikkarten hat AMD am 7. Juli eine neue Grafikkarten-Generation eingeläutet, welche auf der neuen Grafikchip-Architektur "RDNA" basiert. Hiermit sollen die Bremsen früherer Grafikchip-Architekturen von AMD gelöst werden, zudem soll die 7nm-Fertigung für beherrsch- und bezahlbare Chipgrößen sorgen. Die neuen Grafikkarten gehen ins obere Midrange-Segment und dort in den direkten Zweikampf mit den zum identischen Listenpreis angesetzten GeForce RTX 2060 (349$) und GeForce RTX 2060 Super (399$) von nVidia. Diese Launch-Analyse wird nachfolgend die von den zahlreichen Launchreviews aufgestellten Werte zu Performance, Stromverbrauch, real anliegenden Taktraten und der jeweiligen Übertaktungseignung auswerten, um letztlich die neuen AMD-Grafikkarten sowohl im Vergleich zu ihren nVidia-Kontrahenten als auch im großen Insgesamtbild (auf Basis möglichst vieler Werte) solide einordnen zu können.

Obwohl AMDs Navi-Generation schon seit dem Jahr 2016 auf AMD-offiziellen Roadmaps steht, war bis kurz vor der ersten offiziellen Navi-Ankündigung (auf der Computex 2019) unsicher, ob es hiermit noch einmal einen letzten Aufguß der GCN-Architektur oder doch schon eine neue Grafikchip-Architektur geben wird. Dabei sagt AMD selber schon, das verschiedene Ansätze der neuen RDNA-Architektur erst mit dem Navi-Nachfolger in der RDNA2-Ausbaustufe erfüllt sein werden bzw. in der jetzigen RDNA1-Architektur teilweise noch GCN-Anleihen aufzufinden sind. Aber natürlich baut man generell funktionierende Chipteile nicht aus Spaß an der Freude um – jede neue Architektur wird daher immer Teile früherer Architekturen benutzen. Entscheidender Punkt ist, das die RDNA1-Architektur von Navi schon ausreichend abweichend ist (sowohl in der Theorie als auch der reinen Praxis), auf das man hier definitiv von einer neuen Grafikchip-Architektur sprechen kann.

Aus jener Navi-Architektur, zu welcher derzeit allerdings leider nicht viel mehr als AMDs Präsentationsbilder existieren (welche in einigen der Launchreviews auch großflächig ausgebreitet wurden), kommt nun der erste Navi-Grafikchip – derzeit AMD-offiziell einfach nur "Navi" genannt, aber inoffiziell ist schon klar, das es sich hierbei um "Navi 10" handelt. Selbiger Navi-10-Chip geht grob ins Midrange-Segment (auch wenn die Preislagen dafür leicht zu hoch angesetzt sind) und dürfte später noch durch kleinere Navi-Chips für LowCost- und Mainstream-Bedürfnisse ("Navi 12" & "Navi 14") sowie einen größeren Navi-Chip für HighEnd- und Profi-Bedürfnisse ("Navi 21") ergänzt werden. Navi 10 kommt mit 10,3 Mrd. Transistoren auf 251mm² Chipfläche in der 7nm-Fertigung von TSMC daher und bietet grob gesehen 2560 Shader-Einheiten an einem 256 Bit breiten GDDR6-Speicherinterface Platz. Für AMD sind dies ungewöhnlich wenige Shader-Einheiten, aber die Navi-Architektur ist in dieser Frage nicht mehr mit früheren AMD-Architekturen vergleichbar – sondern vielmehr eher mit den Grafikchip-Architekturen von nVidia.

    AMD "Navi 10" Grafikchip

  • 10,3 Mrd. Transistoren auf 251mm² Chipfläche in der 7nm-Fertigung von TSMC
  • RDNA1-Architektur (AMD GFX10)
  • DirectX 12, OpenGL, Vulkan, Asynchonous Compute, VSR, FreeSync, TrueAudio Next, XConnect
  • noch kein RayTracing in Hardware
  • 4 Raster-Engines, 40 Shader-Cluster mit 2560 Shader- und 160 Textureneinheiten, 64 ROPs
  • 512 kByte Level1- und 4 MB Level2-Cache
  • 256 Bit GDDR6-Speicherinterface
  • PCI Express 4.0
  • resultierend in Grafikkarten: Radeon RX 5700, Radeon RX 5700 XT & Radeon RX 5700 XT "50th Anniversary Edition"

So liegen die direkten nVidia-Gegenspieler der neuen AMD-Grafikkarten bei 1920 bis 2176 Shader-Einheiten – während alternativ eine Radeon RX Vega 64 mit vollen 4096 Shader-Einheiten noch nicht einmal gänzlich die Performance der Radeon RX 5700 mit 2304 Shader-Einheiten erreicht. Dies ist ein dramatischer Unterschied, welcher sich auch gut in der Transistoren-Menge widerspiegelt, welche jeweils pro Shader-Einheit angesetzt werden: Der Navi-10-Chip benötigt hierbei 4,02 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit, was nahezu das nVidia-Niveau bei Turing ohne RayTracing darstellt (4,30 Mio. beim TU116-Chip), gut ein Drittel mehr ist als bei der vorgehenden Vega-Architektur (3,05 Mio. beim Vega-10-Chip) und fast auf das Doppelte gegenüber dem allerersten GCN-Chip herauskommt (2,10 Mio. beim Tahiti-Chip). Selbst gegenüber nVidias Pascal-Architektur ist dies deutlich mehr (2,81 Mio. beim GP104-Chip) – interessanterweise ist jener GP104-Chip mit 2560 Shader-Einheiten an einem 256 Bit GDDR5X-Interface dem Navi-10-Chip von den Grunddaten her sehr ähnlich.

Jahr Gen. Shader-Einheiten & Interface Vollausbau-Lösung Transistoren pro Shader-Einheit
AMD R1000/Tahiti 2011 GCN1 2048 SE @ 384 Bit GDDR5 Radeon HD 7970 2,10 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
AMD Pitcairn 2012 GCN1 1280 SE @ 256 Bit GDDR5 Radeon HD 7870 2,19 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
AMD Hawaii 2013 GCN2 2816 SE @ 512 Bit GDDR5 Radeon R9 290X 2,20 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
AMD Tonga 2014 GCN3 2048 SE @ 256 Bit GDDR5 * Radeon R9 380X 2,44 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
AMD Polaris 2016 GCN4 2304 SE @ 256 Bit GDDR5 Radeon RX 480 2,47 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
AMD Vega 10 2017 GCN5 4096 SE @ 2048 Bit HBM2 Radeon RX Vega 64 3,05 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
AMD Navi 10 2019 RDNA1 2560 SE @ 256 Bit GDDR6 Radeon RX 5700 XT 4,02 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
nVidia TU116 2019 Turing 1536 SE @ 192 Bit GDDR6 GeForce GTX 1660 Ti 4,30 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
nVidia GP104 2017 Pascal 2560 SE @ 256 Bit GDDR5X GeForce GTX 1080 2,81 Mio. Transistoren pro Shader-Einheit
Der Tonga-Chip trägt eigentlich ein 384-Bit-Speicherinterface, welches jedoch im Consumer-Bereich nie aktiviert wurde.

Dabei wäre man früher vielleicht noch der (fehlerhaften) These gefolgt, das mehr Transistoren bei gleichzeitig nicht mehr Ausführungseinheiten kein guter Ansatz sind – doch die Zeiten haben sich geändert, dies konnte AMD gerade mit der sich totlaufenden GCN-Architektur am eigenen Leib erfahren. Die vielen Shader-Einheiten der Vega-Grafikchips waren nie richtig auszulasten, verbrauchen dafür aber natürlich entsprechend viel Energie – und limitierten AMD somit beim Taktpotential sowie dem Drang nach noch größeren Grafikchips. Mittels der RDNA-Architektur geht AMD nunmehr endlich den Weg, mehr Intelligenz in die einzelnen Ausführungseinheiten zu stecken – auf das man mittels höherer Recheneffizienz (für dieselbe Performance) weniger von diesen benötigt und somit auch seltener in Skalierungs-Probleme kommt. Das AMD nunmehr also (deutlich) mehr Transistoren pro Shader-Einheit benötigt, ist so gesehen eher ein Qualitätsmerkmal als denn ein Mangel. Im groben Bild nähern sich die Grafikchip-Architekturen von AMD und nVidia somit nunmehr ziemlich an.

Aus dem Navi-10-Chip zieht AMD derzeit zwei hauptsächliche Modelle in Form von Radeon RX 5700 XT (Navi-10-Vollausbau) Radeon RX 5700 (Salvage-Lösung), hinzu kommt mit der Radeon RX 5700 XT "50th Anniversary Edition" eine nur von AMD direkt vertriebene Sonderausführung zum diesjährigen 50jährigen Bestehen von AMD mit leicht höheren Taktraten (als kleinem Vorgriff auf die ab August nachfolgenden Herstellerdesigns). AMD gibt allen drei Kartenausführungen jeweils 8 GB Grafikkartenspeicher mit, was in dieser Performance- und Preisklasse derzeit sicherlich den Standard darstellt. Der Speichertakt ist dabei jeweils gleich, womit die Speicherbandbreite auf allen drei Karten identisch ist – die einzige Performance-relevante Differenz liegt somit bei der Rechenleistung. Hierbei tritt die Radeon RX 5700 XT mit +20,0% mehr Rechenleistung als die Radeon RX 5700 an, die Radeon RX 5700 XT "50th Anniversary Edition" legt dann noch einmal +4,3% auf die reguläre Radeon RX 5700 XT oben drauf. Jene Sonderausführung wird mangels entsprechender Testberichte nachfolgend nur in diversen Übersichts-Tabellen gelistet, ansonsten aber nicht weiter betrachtet werden.

Radeon RX Vega 64 Radeon RX 5700 Radeon RX 5700 XT Radeon RX 5700 XT "50th AE" Radeon VII
Chipbasis AMD Vega 10 AMD Navi 10 AMD Navi 10 AMD Navi 10 AMD Vega 20
Fertigung 12,5 Mrd. Transistoren auf 495mm² Chipfläche in der 14nm-Fertigung von GlobalFoundries 10,3 Mrd. Transistoren auf 251mm² Chipfläche in der 7nm-Fertigung von TSMC 13,2 Mrd. Transistoren auf 331mm² Chipfläche in der 7nm-Fertigung von TSMC
Architektur Vega (GFX9), DirectX 12 Feature-Level 12_1 (Tier 3) RDNA1 (GFX10), DirectX 12 Feature-Level 12_1 (Tier 3) Vega (GFX9), DirectX 12 Feature-Level 12_1 (Tier 3)
Features für alle Karten: DirectX 12, OpenGL, Vulkan, Asynchonous Compute, VSR, FreeSync, TrueAudio Next, XConnect
Technik 4 Raster-Engines, 64 Shader-Cluster, 4096 Shader-Einheiten, 256 TMUs, 64 ROPs, 2048 Bit HBM2-Interface, 4 MB Level2-Cache (Vollausbau) 4 Raster-Engines, 36 Shader-Cluster, 2304 Shader-Einheiten, 144 TMUs, 64 ROPs, 256 Bit GDDR6-Interface, 4 MB Level2-Cache (Salvage) 4 Raster-Engines, 40 Shader-Cluster, 2560 Shader-Einheiten, 166 TMUs, 64 ROPs, 256 Bit GDDR6-Interface, 4 MB Level2-Cache (Vollausbau) 4 Raster-Engines, 40 Shader-Cluster, 2560 Shader-Einheiten, 166 TMUs, 64 ROPs, 256 Bit GDDR6-Interface, 4 MB Level2-Cache (Vollausbau) 4 Raster-Engines, 60 Shader-Cluster, 3840 Shader-Einheiten, 240 TMUs, 64 ROPs, 4096 Bit HBM2-Interface, 4 MB Level2-Cache (Salvage)
Taktraten 1247/1546/945 MHz 1465/1625/3500 MHz 1605/1755/3500 MHz 1680/1830/3500 MHz 1400/1750/1000 MHz
nom. Rohleist. 12,7 TFlops & 484 GB/sec 7,5 TFlops & 448 GB/sec 9,0 TFlops & 448 GB/sec 9,4 TFlops & 448 GB/sec 13,4 TFlops & 1024 GB/sec
Speicherausbau 8 GB HBM2 8 GB GDDR6 8 GB GDDR6 8 GB GDDR6 16 GB HBM2
Layout PCI Express 3.0 PCI Express 4.0 PCI Express 4.0 PCI Express 4.0 PCI Express 3.0
Layout DualSlot DualSlot DualSlot DualSlot DualSlot
Ref./Herst./OC / / / / / / / / / /
Kartenlänge Ref.: 27,0cm
Herst.: 27,0-31,6cm
Ref.: 27,5cm
Herst.: ?
Ref.: 27,5cm
Herst.: ?
Ref.: 27,5cm Ref.: 27,0cm
Stromstecker 2x 8pol. 1x 6pol. & 1x 8pol. 1x 6pol. & 1x 8pol. 1x 6pol. & 1x 8pol. 2x 8pol.
off. Verbrauch 295W (TBP) 180W (TBP) 225W (TBP) 235W (TBP) 300W (TBP)
realer Verbr. 297W 175W 218W ~230W 281W
Ausgänge Ref. (für alle Karten): HDMI 2.0b, 3x DisplayPort 1.4
FHD Perf.Index 930% 980% 1090% ~1110% 1120%
4K Perf.Index 132% 139% 156% ~160% 173%
Listenpreis 499$ 349$ 399$ 449$ 699$
Straßenpreis 350-370€ 370-390€ 420-430€ 449$ (~486€) 630-700€
Release 14. August 2017 7. Juli 2019 7. Juli 2019 7. Juli 2019 7. Februar 2019

Die vorstehenden Rechenleistungs-Angaben basieren dabei auf dem "durchschnittlichen Boosttakt", von AMD offiziell "Game Clock" genannt. Der offizielle "Boost Clock" von AMD entspricht dagegen dem maximal möglichen Takt, welcher faktisch nur in Sonderfällen und für Sekundenbruchteile zu erreichen ist. An dieser Stelle hätte AMD sicherlich eine sinnvollere Benennung finden können, denn seitens nVidia ist der Begriff "Boost Takt" bereits mit dem durchschnittlichen Boost-Takt auf nVidia-Grafikkarten besetzt. Dabei gilt bei beiden Herstellern, das die jeweilige Angabe zum durchschnittlichen Boost-Takt (bei nVidia der "Boost Clock", bei AMD der "Game Clock") einen bewußt defensiv angesetzten Wert mitbringt, welcher in der Praxis üblicherweise klar überboten wird. Dies ist durchaus sinnvoll wegen alternativ zu vieler Nutzerrückmeldungen bei angeblich nicht erreichten Taktraten (wenn man den offiziellen Wert zu nahe an den real erreichten Wert setzt), vernebelt allerdings natürlich Rohleistungs-Vergleiche, welche sowohl bei AMD als auch bei nVidia eigentlich nur noch auf real ausgemessenen Taktraten (dazu später mehr) wirklich genau sind.