一文总结AMD Vega架构变革史，Vega显卡真的能实现计算和游戏的大一统吗？

AMD在并购ATI以后，需要同时兼顾CPU、GPU两个事业部，在过去的几年之中也仅仅是表现平平。不过今年可谓是AMD意气风发之年，锐龙横空出世，以多核、性价比打得Intel措手不及，无奈之下Intel只能匆忙地祭出全新Core i9系列处理器。在GPU市场上，虽然年初AMD已经发布了一系列的RX 500，但是在高端显卡上依旧缺席，等的就是Vega架构显卡。在历经多次Vega吹风会、计算卡/专业卡发布会后，RX Vega游戏卡终于要在7月30日发布。在发布前，我们先来谈谈AMD Vega架构显卡背后的一些变革。

按照AMD显卡发展路线图，Vega显卡本应该在今年初就要退出的，但由于某种原因才推迟到Q3季度，中间没有新品的空档就让仍是Polaris架构的RX 500系列顶上，原本RX 500系列显卡相比RX 400系列只是提升了频率，人们升级购买的欲望不是太充分。幸好RX 500系列显卡"生得逢时"，遇上了第二波挖矿热潮，RX 560以上级别的显卡一卡难求。

AMD GPU发展路线图

14nm FinFet制程：

根据AMD之前公布的显卡路线图，这一代Vega显卡核心将会使用14nm FinFET工艺制造，其实和之前Polaris架构核心制程差别不大，代工方依然是AMD亲密小伙伴GlobalFoundries格罗方德，而14nm工艺技术转让方是韩国三星半导体。

半导体制程工艺对于芯片性能、功耗有着根本性的影响，按照Polaris的14nm工艺官方资料，可以帮助显卡核心电压降低了150mV，从而功耗降低了30%，所以Polaris架构使用的14nm工艺相比28工艺能提升70%的每瓦性能比，即便是这样RX 480/580依然逃不掉"电老虎"的称号。

新旧两代显卡架构对比图

Polaris显卡架构示意图

Vega显卡架构示意图

早前AMD曾经召开过几次的Vega架构显卡吹风会，透露了Vega显卡的四大特性：高带宽缓存控制器、下一代计算单元NCU、高级像素引擎、新一代几何渲染引擎。这次我们的内容也会围绕这四大亮点来解说。

新一代显存架构：HBM 2+HBCC

虽然AMD在Fiji核心上已经率先采用了HBM显存，当时Fiji核心一经公布，就引发了业界的一番讨论热潮，原来显存还能这样玩，HBM直接和GPU核心集成在同一块基板上，大大地节省了PCB面积，显卡能做得非常小（R9 Nano就是例子），而且减少了信号传输延迟。不过当时Fiji架构没有针对HBM研发的，HBM显存优势并没有得到体现，而且只有4GB的容量在当时高性能显卡中算是比较落后。但Vega核心经历大改，针对性优化HBM2之后，AMD称其为世界上最具并行性的GPU显存架构。

HBM首个完整规范就是AMD联手SK海力士研发的，因此初期只有AMD显卡专用，HBM说到底就是一种拥有超高位宽同时超功耗低内存芯片。与目前的闪存颗粒一样，也是由若干层高带宽内存Die垂直堆栈，每一层内存与底层的逻辑控制电路通过TSV硅穿孔、微凸点技术直接互连，再通过同样的技术，经中介层与GPU直接通信。

第一代HBM频率最高只有500MHz（等效频率1000MHz），每颗HBM显存总线位宽高达1024Bit，四颗总位宽就高达4096Bit，总带宽超过512GB/s，电压低至1.3V。

经过一年的发展，HBM 2显存相关技术规范已经准备差不多，同时成为JEDEC标准之一。HBM 2显存最大提升在于实现了8-hi堆栈，容量可以由每颗粒1GB提升至8GB，工作频率由1000MHz提升至1890MHz（比预期的稍有缩水），但是VEGA专业卡只用两颗就能达成16GB容量，游戏卡只要一颗就能拥有8GB显存。

距离AMD宣称2x带宽提升还差一点点

HBM 2显存占用的面积比GDDR5更低，单位面积容量提升8倍

AMD为了展示HBM 2显存性能，演示了一间起居室的照片级渲染画面。原本需要花费数小时去渲染的600GB场景，但在Vega架构配合HBM 2加持下，仅仅几分钟就渲染完成。最终效果还能实时移动镜头去查看房间的角落，细致的画面令人感到震惊。

之前AMD放出的Radeon Pro Vega核心渲染图，下面两颗就是HBM 2显存

我们拆解的AMD Radeon Vega Frontier Edition显卡核显，与渲染图一致

如果说HBM 2显存是Vega显卡一大特色，那么HBCC高带宽高缓存控制器可以说是其杀手锏。从之前显卡架构示意图来看，以往显卡内存控制器只能控制GDDR5显存，Vega大改以后HBCC就厉害了，它还可以连接显卡PCB接入的SSD（Radeon Pro SSG那种）、网络存储、系统DRAM等不同形式的片外存储器件。

HBCC高带宽高缓存控制器

而且AMD表示HBCC的寻址能力高达512TB！也就说未来开发者可以把所有的存储器件都当做显存来用，只要速度够快！如此一来Vega显卡就可以成为一个名副其实的计算卡，看来AMD是为Vega在人工智能、深度计算上隐藏了一个大招。