Gerüchteküche: Die "Lovelace"-basierte GeForce RTX 40 Serie kommt unter der 5nm-Fertigung - von TSMC

Twitterer 'Greymon55' war mal wieder sehr aktiv und hat einige interessante Statements zum Thema der nächsten Gaming-Grafikchip-Generation von nVidia abgegeben, inzwischen allerdings im Kern sogar doppelt bestätigt durch 'Kopite7kimi'. Ausgangspunkt war eine Diskussion [1] darüber, ob "Lovelace" eventuell zugunsten von "Hopper" gestrichen sein könnte – was aber natürlich nicht passt, beide Projekte existieren nebeneinander für einen jeweils anderen Aufgabenzweck: Lovelace für Gaming und Hopper für HPC. Allenfalls existiert die Seitenchance, dass nVidia die (wahrscheinlich mächtigere) Hopper-Architektur auch noch für einen vergleichsweise schnellen RDNA3-Konter (in Form des angeblichen GH202-Chips) benutzten könnte. In diesem Zusammenhang bedeutet "schnell" dennoch ein paar Quartale später, denn Chipentwicklung und -Validierung ist bekannterweise das genaue Gegenteil von "schnell".

Ada Lovelace is definitely the next generation gaming card, as the entire project plan has been finalized and will not change.
Quelle:  Greymon55 @ Twitter [2] 24. Juli am 2021

So oder so bestätigt der Twitterer "Lovelace" als Grundlage der nächsten Chip-Generation von nVidia, welche sich dann in der "GeForce RTX 40" Grafikkarten-Serie materialisieren sollte. Der genaue Wortlaut zeigt zudem klar an, dass die grundlegende Projekt-Planung der kompletten AD1XX-Chipserie bereits abgeschlossen ist, unabhängig davon, dass noch keiner dieser Chips zum Tape-Out ging [3]. Aber ab einem gewissen Punkt sind halt die grundsätzlichen Festlegungen zur Hardware-Gestaltung finalisiert und erweckt man nachfolgend das Chip-Projekt "nur" noch real zum Leben. Genauso steht ab einem gewissen Zeitpunkt (weit vor Tape-Out) auch der Chipfertiger und das konkrete Fertigungsverfahren fest, denn heutige Chips werden fest auf die jeweils vorhandenen Möglichkeiten des Fertigungsverfahrens hin designt.

Hierzu gab es bislang noch einen weiten Spielraum der Annahmen, was nVidia bei "Lovelace" tun könnte – während es beim HPC-Chip "Hopper" ziemlich klar die 5nm-Fertigung von TSMC sein wird. Laut übereinstimmenden Meldungen der Twitterer Greymon55 und Kopite7kimi wird dies nun auch bei der "Lovelace" Chip-Familie passieren, für jene wechselt nVidia zurück zu TSMC und setzt auf deren 5nm-Fertigung (natürlich verbleibt die Seitenchance, dass eventuelle Lovelace-Kleinchips dann wiederum von Samsung kommen). Unklar ist noch, ob es bei TSMC der standardmäßige N5-Node oder der verbesserte N5P-Node [4] sein soll. Mittels letzterem läßt sich (auf gleicher Packdichte) eine gegenüber N5 um +5% höhere Taktrate oder ein um –10% niedrigerer Stromverbrauch erzielen, was insbesondere bei stark im Wettbewerb befindlichen Produkten wie Gaming-Grafikchips durchaus nutzvoll erscheint.

Ada TSMC 5nm 100%, but I'm not sure if it's N5 or N5P yet.
Quelle:  Greymon55 @ Twitter [5] 24. Juli am 2021
 
GH100 and AD10X are based on TSMC5.
Quelle:  Kopite7kimi @ Twitter [6] 24. Juli am 2021

Mittels dieser Chipfertiger-Wahl erreicht nVidia nicht nur Waffengleichheit gegenüber AMD, sondern legt in der nächsten Chip-Generation auch sicherlich den größeren Sprung beim Fertigungsverfahren hin: Nicht wie bei AMD schlicht "nur" von TSMC 7nm auf TSMC 5nm, sondern gleich von Samsung 8nm auf TSMC 5nm. Und hierbei wäre einzurechnen, dass Samsungs 8nm-Node auch nur ein Derivat der 10nm-Fertigung von Samsung darstellt. Rein von der Theorie her holt nVidia sich damit den größeren Spielraum an Land – und da man in der aktuellen Chip-Generation trotz zurückhängender Chipfertigung bei der Performance mindestens einen Gleichstand [7] erzielen konnte, spricht dies in der nächsten Chip-Generation dann eigentlich für nVidia. Aber diese Messe ist natürlich noch nicht gelesen und AMD könnte mit RDNA3 sicherlich auch endlich einmal genauso viel aus derselben Chipfertigung wie nVidia herausholen, zudem hat das MCM-Konzept von RDNA3 [8] generell das größere Potential.

Wahrscheinlich – und weil die Chip-Entwickler intern über grundsätzliche Planungen der Konkurrenz meistens früh genug Bescheid wissen – wurde nVidia somit sogar zur besseren 5nm-Fertigung bei TSMC (anstatt jener bei Samsung, die nur ein Derivat der 7nm-Fertigung darstellt) getrieben, denn ab der Konstellation "Ampere vs. RDNA2" kann man sicherlich von einem wirklichen Wettstreit der Grafikchip-Entwickler auch an der Leistungsspitze sprechen. nVidia kann es sich somit nicht mehr leisten, auch nur ein paar Prozentpunkte aus Gründen der besseren Wirtschaftlichkeit liegen zu lassen, sondern muß ab sofort alles an Reserven ausnutzen, was irgendwie noch aktivierbar ist. Dennoch überrascht dieser Schritt nVidias etwas, denn trotz gewisser Nachteile hat Samsung keinen wirklich schlechten Job gemacht, könnte zukünftig eventuell besser werden – und garantiert vor allem die Unabhängigkeit von TSMC und den dort jederzeit überbuchten Auftragsbüchern.

Zur These der Priorisierung auf Performance anstatt besserer Wirtschaftlichkeit sowie Unabhängigkeit von TSMC könnte auch eine Taktraten-Angabe seitens Greymon55 passen, wonach der Lovelace-Spitzenchip "AD102" auf 2.2 GHz oder darüber hinaus gehen soll. Ausgehend von den derzeit bei den Ampere-Chips üblichen Taktraten ergäbe dies ein Plus von immerhin ca. 20% mehr Chiptakt. Zusammen mit dem Hardware-Sprung um +71% an Shader-Clustern käme man damit nominell schon bei der doppelten Rohleistung heraus, was bei entsprechenden Architektur-Verbesserungen (hier ist sicherlich viel Raum, um die mit Ampere [9] verdoppelten FP32-Einheiten besser auszunutzen) eventuell sogar zu einer realen Performance-Verdopplung reicht. Ein kritischer Punkt verbleibt allerdings bei Speicherinterface und Speichersorte: Denn laut Greymon55 soll wiederum GDDR6X benutzt werden, welches fast egal des Speicherinterfaces (ob nun nochmals 384 Bit oder gleich 512 Bit) nur einen eher maßvollen Zuwachs an Speicherbandbreite ergibt.

82SM → 144SM, 1.8~1.9ghz → 2.2ghz+, these alone will give a big performance boost, as well as other improvements.
Quelle:  Greymon55 @ Twitter [10] 24. Juli am 2021
 
gddr6x
Quelle:  Greymon55 @ Twitter [11] 24. Juli am 2021

Einig ist sich der Twitterer dann mit anderen Quellen, wonach der Marktstart der Lovelace-Generation bzw. der GeForce RTX 40 Grafikkarten-Serie nicht vor Ende 2022 erwartet werden darf. Der Begriff ist natürlich dehnbar, man könnte selbst den Ampere-Launch im September 2020 [12] irgendwie grob als "Jahresende 2020" betrachten, da bis zum Jahreswechsel letztlich nur vier Ampere-Karten in den Markt kamen und die Ausbreitung der kompletten Grafikkarten-Generation noch über große Teile des Jahres 2021 anhält. Gleichfalls kann der Wortlaut natürlich auch bedeuten, dass es zeitlich jetzt schon knapp ist und in der Realität dann gut und gern erst Anfang 2023 wird. Das "Lovelace" Chip-Projekt ist halt – wie alles, was zur 5nm-Generation gehört – derzeit in einer Ausführungsphase, noch vor dem Tape-Out befindlich, und somit noch mit viel an zu leistender Arbeit verbunden, ehe es wirklich in Richtung Marktstart gehen kann.

No earlier than the end of 2022.
Quelle:  Greymon55 @ Twitter [13] 24. Juli am 2021