AMDs Vega 20 weiterhin im Plan als erster Grafikchip der nachfolgenden 7nm-Generation

WCCF Tech [1] thematisieren erneut den ersten 7nm-Grafikchip, welche in Form von "Vega 7nm" aka dem Vega-20-Chip bei AMD auch weiterhin in Vorbereitung für einen Release noch vor Jahresende 2018 ist. Wie schon von Anfang an klar [2], handelt es sich bei Vega 20 um einen Pro/HPC-Chip, welcher nicht für den Gaming-Einsatz gedacht ist – und eben aus diese Grunde auch ein wenig als 7nm-Pipecleaner für große PC-Chips bei Chipfertiger TSMC dient, welcher bislang nur ~100mm² große Smartphone-SoCs in diesem neuen Fertigungsverfahren hergestellt hat. Letztere sind jedoch sowohl bezüglich der Chipfläche, den Taktraten (zumindest im CPU-Bereich), als vor allem auch dem Stromverbrauch überhaupt nicht mit PC-Chips vergleichbar – womit erklärbar wird, wieso TSMC jetzt bereits erste 7nm-SoCs in der Massenfertigung hat, 7nm-PC-Chips in der Massenfertigung aber frühestens Mitte/Ende 2019 zu erwarten sind. Vega 20 ist da die Ausnahme, ist aber auch nicht für eine Massenfertigung vorgesehen, sondern kommt gemäß seines Einsatzorts sowieso nur in ausgesprochen kleiner Stückzahl daher – was es für AMD auch schwierig machen wird, jenen Einsatzort nachträglich noch auf auf das Gaming-Segment zu erweitern (jedenfalls kaum vor Start der 7nm-Massenfertigung für große PC-Chips).

Als Chipfläche für Vega 20 werden ~336mm² genannt, was einer früheren Abschätzung von AnandTech [3] entstammt. Hierzu gibt es aber auch andere Abschätzungen, Videocardz [4] nannten zum gleichen Zeitpunkt sogar nur ~285-300mm². Wie seinerzeit ausgeführt [5], ist dies für einen 7nm-Chip immer noch reichlich, denn ein Vega-10-Chip geschrumpft auf die 7nm-Fertigung würde (geschätzt) nur 150-170mm² groß werden. Die WCCF-Angabe zu den (angeblich) 20,9 TFlops Rechenleistung bezieht sich wiederum auf einen früheren Bericht seitens ASCII [6] (maschinelle Übersetzung ins Deutsche [7]) – welcher hierfür allerdings von einer deutlich gesteigerten Einheiten-Anzahl auf 96 Shader-Cluster (6144 Shader-Einheiten) sowie einer vermuteten Taktrate von 1700 MHz beim Vega-20-Chip ausgeht. Dies beißt sich jedoch mit einer sehr frühen AMD-Roadmap [8], welche den Vega-20-Chip klar mit weiterhin 64 Shader-Clustern (4096 Shader-Einheiten) gekennzeichnet hatte – und welche bis jetzt ausgesprochen korrekt war. Davon ausgehend ist für Vega 20 eher eine theoretische FP32-Rechenleistung von ~14 TFlops zu erwarten – eventuell auch etwas mehr, sofern AMD die 7nm-Fertigung zu höheren Taktraten als "nur" ~1700 MHz Chiptakt nutzen kann.

Auf dem Papier ergibt dies dennoch eine monströse Rechenkraft für Vega 20, gerade mit der verdoppelten Speicherbandbreite – perfekt für das HPC-Segment, wo die Feinheiten von Grafik-Pipelines bzw. die Effizienz von Shader-Programmen keine Rolle spielen. Wegen des im Gaming-Einsatz erheblichen Effizienzvorteils auf nVidia-Seite könnte Vega 20 damit unter Spielen aber dennoch nichts gegen eine GeForce RTX 2080 Ti ausrichten, sondern würde eher denn im Feld der TU104-basierten GeForce RTX 2070 & 2080 herauskommen (Niveau GeForce RTX 2070 und leicht besser, die GeForce RTX 2080 ist wahrscheinlich nicht erreichbar). Aufgrund der hohen seitens nVidia für Turing aufgerufenen Preise ist dies vielleicht aber doch eine Überlegung seitens AMD wert – andererseits wird Vega 20 auch nochmals teurer durch die 7nm-Fertigung (insbesondere zu diesem frühen Zeitpunkt) sowie die dann gleich vier HBM2-Speicherstacks auf dem Interposer, was im übrigen zu einer Mindest-Speicherausstattung von 16 GB zwingt (hübsch aus Anwendersicht, aber natürlich auch wieder kostentreibend). Ergo bleibt es unwahrscheinlich, das AMD sich hier noch zu einer Strategieänderung bewegen läßt und den Vega-20-Chip doch noch ins Gaming-Segment bringt – und am Ende könnte dieses Vorhaben wie gesagt allein durch die geringen Produktionsmengen bei TSMC verhindert werden.

Wie es nach Vega 20 dann mit 7nm-Grafikchips weitergeht, ist dagegen weiterhin ziemlich nebulös – und wird sicherlich kein leichtes Thema, denn Chipfertiger TSMC muß nun noch haufenweise zusätzliche 7nm-Aufträge von AMD (für die Zen-2-basierten Ryzen-Prozessoren) verdauen, welche eigentlich einmal für GlobalFoundries' 7nm-Fertigung [9] gedacht waren. Da für AMD jene Ryzen-Aufträge sicherlich vorgehen, könnte AMDs eigentliche 7nm-Grafikchip-Generation in Form von "Navi [10]" durchaus ins Hintertreffen geraten – zumindest ein etwaiger Navi-Frühstart schon Anfang/Mitte 2019 erscheint somit als nicht mehr realistisch. In beiden Fällen gilt zudem, das die Grafikchip-Entwickler AMD und nVidia wohl lieber auf die Verfügbarkeit von TSMCs verbesserter 7FF+ Fertigung [11] warten werden – nicht unbedingt wegen der fertigungstechnischen Vorteile, sondern weil hierbei bereits die EUV-Lithographie zum Einsatz kommt, was (bei gutem Funktionieren) die Fertigungskosten beachtbar senkt. 7FF+ ist aber kaum vor Jahresende 2019 bereit für die Massenfertigung von großen PC-Chips, womöglich auch erst Anfang 2020. Wer auf den gewöhnlichen 7FF-Prozeß von TSMC aufsetzt, könnte sicherlich früher kommen, dies allerdings zu höherer Kostenlage – was insbesondere im Bereich großer PC-Chips wohlüberlegt sein will.

Von AMD kommt wie gesagt hierzu die Navi-Generation, welche früher einmal als Spitze der GCN-Architektur gedacht war. Die verschiedenen Gerüchte hierzu sind noch uneindeutig – teilweise geht man von allein nur einem Midrange-Chip aus, teilweise von einer ganzen Chip-Serie. Klar ist nur, das AMD nach Navi mit einer weiteren 7nm-Generation dann eine ernsthaft neue Grafikchip-Architektur präsentieren will, dies wird aber frühestens im Jahr 2020 passieren können. Bei nVidia ist hingegen kaum etwas konkretes bekannt, allenfalls schwirrt noch der alte Codename "Ampere" herum – welcher womöglich weiterhin den nächsten HPC-Chip beschreibt, welcher dann die 7nm-Fertigung nutzen wird. Hierzu kann man aufgrund der jüngsten HPC-first-Ausrichtung von nVidia im übrigen die schöne Regel aufstellen, das erst wenn ein solcher Ampere-HPC-Chip angekündigt wird, die ersten 7nm-Gamer-Lösung von nVidia langsam am Horizont erscheinen. Möglicherweise passiert dies ja alles im Laufe des nächsten Jahres: Ein neuer HPC-Chip von nVidia wird im Frühjahr angekündigt (für einen Release irgendwann zum Jahresende) – und dann folgen zum Jahresschluß die entsprechenden Gaming-Lösungen. Dies kann sich, wie vorstehend erwähnt, auch gut und gerne auf Anfang 2020 verschieben – womit die Turing-Generation [12] dann doch mehr als ein Jahr an der Spitze bekommen könnte.

Nachtrag vom 7. September 2018

Zu der letzten Meldung über AMDs Vega-20-Chip als (terminlich weit vor dem Rest liegenden) Vorboten der 7nm-Grafikkarten gab es die sicherlich berechtigte Kritik, das unsere Taktraten- und Rechenleistungs-Prognose zu diesem HPC-Grafikchip sehr defensiv aka zu niedrig ausgefallen ist. Zwar wurde hierfür schon mit einer Taktraten von 1700 MHz gerechnet, für den Sprung von der 14nm- auf die deutlich kleinere 7nm-Fertigung [11] ist dies ausgehend von real vielleicht 1500 MHz Chiptakt [13] bei den Vega-10-basierenden Grafikkarten allerdings eher wenig. Eingerechnet wurde hierbei unsererseits der Punkt, das die Vega-Generation [14] eben für die 14nm-Fertigung gedacht war, damit kein ganz so hoher Takt unter der 7nm-Fertigung erreichbar erscheint wie vergleichsweise bei einer Grafikchip-Architektur, welche grundsätzlich für die 7nm-Fertigung ersonnen wurde. Trotzdem ist der kalkulierte Taktratensprung vielleicht doch zu klein, gerade da AMD bei Vega 20 ziemlich sicher nicht mehr Shader-Einheiten verbauen wird – und somit viel Platz in der kolportierten Chipfläche von ~300mm² [5] zur Verfügung steht, um mehr Massentransistoren zugunsten höherer Taktraten zu verbauen.

Zudem sollten die automatischen Effekte der 7nm-Fertigung den Stromverbrauch effekt herunterdrücken, womit AMD bei Vega 20 nicht wie bei den Radeon RX Vega Grafikkarten in das Problem kommen sollte, die real anliegenden Taktraten wegen zu hoher Chiptemperaturen oder/und eines zu hohen Stromverbrauchs reduzieren zu müssen. Derzeit bietet unser Forum [15] grob 2000 MHz als gute Taktraten-Schätzung für den Vega-20-Chip an, welche durchaus als erreichbar erscheint. Daneben gibt es vereinzelt sogar noch höhere Schätzungen, ergo sind jene 2000 MHz sicherlich noch nicht am oberen Ende der Erwartungen angesiedelt. Nichtsdestotrotz muß AMD auch diese 2000 MHz Chiptakt erst einmal erreichen – und bei der AMD-Historie an nicht erreichten Taktraten darf man diesbezüglich durchaus vorsichtig sein. Schafft AMD hingegen diese Taktrate bei Vega 20, dann winkt eine FP32-Rechenleistung von satten 16 TFlops, was leicht mehr als bei nVidias Titan V [16] wäre. Für AMD wäre dies durchaus eine sinnvolle Zielsetzung, denn der Vega-20-Chip muß nachfolgend wohl noch einige Zeit im HPC-Segment durchhalten, ehe jener durch einen 7nm-Chip speziell für HPC-Bedürfnisse abgelöst wird.