显卡|为什么显卡功耗水涨船高？我们可能找到了答案 gtx

文章图片

文章图片

众所周知，如今对于整个PC行业来说， “显卡”无疑已经成为了消费者最大的痛点。一方面是层出不穷的新品，在性能、技术上确实进步极大，老款显卡在新系统与新游戏里的性能差距被越拉越大， “换卡”的需求客观存在；另一方面则是严重的缺货和猖獗的黄牛，使得真正的玩家几乎不可能用原价买到最近两三年的新卡，要么加价、要么凭运气抢购也几乎成为了显卡市场的常态。

不过除了以上这两点外，在最近这一两代新款显卡的设计上，所标定的功耗也已经普遍“水涨船高” 。举例而言，此前发布的NVIDIA GeForce RTX3090 ，功耗已经比上代旗舰TITAN RTX（当然也包括2080Ti）高出了不少。而根据相关信息显示，前段时间刚刚亮相、至今尚未完全上市的RTX3090Ti ，标定功耗还会继续显著增加。
然而这还没完，近日有多方面消息显示， NVIDIA下代旗舰显卡的算力和功耗都将有极大幅度的提升。其主频将可能达到2500MHz ，单精度算力则会从3090Ti的40TFlops暴增至90TFlops、提升超过一倍，但同时TDP也会来到550W、甚至600W 。换而言之，要想升级到下一代的旗舰显卡， 1000W的电源功率基本已经成为了底线。

回溯历史不难发现，旗舰显卡的功耗其实并不是一直在上涨。例如很典型的例子就是曾经经典的GTX680 ，在性能显著提升的同时，功耗也比上一代的GTX580大幅下降。而纵观GTX680之后的多代显卡产品，从开普勒架构到伏打架构，整整四代顶级旗舰显卡的功耗其实也都一直维持在250W的水准，并未发生太多改变。
那么为什么最近这几年的顶级显卡，功耗就突然“膨胀”起来了呢？为了探究这个问题，我们三易生活统计了从GTX680到目前已有较为详细信息的RTX4090规格，并手动计算了其每W性能、每MHz性能、每核心性能等指标，也发现了一些很有趣的数据。

从这张表中可以看到，从多年前的开普勒架构到尚未发布的洛夫莱斯架构，它们的核心数量、主频和功耗都呈现出逐渐上涨的趋势。
在这个过程中，如果只看“能效比”、也就是单纯只把算力除以功耗的话，那么除了TITAN RTX、其他旗舰卡的能效比，客观上来说还是一直在提升的。也就是说，虽然这两三年来旗舰显卡是越来越耗电了，但它们的总体性能进步速度，还是大于功耗增加的速度。
但如果更进一步地将能效比细化到每一个核心、每1MHz的主频，那么情况就会完全不同了。
首先，从GTX680至今的旗舰显卡，每一个核心的“单位能效比”其实呈现出了一个先下降、再上升，并且最近两三代产品又开始滑坡的趋势。说的更直白点，就是如今的新架构虽然整体能效比有上升，但单核心的能效比其实是退步了的。

其次，如果将核心数量与主频的因素全部排除，更是会发现，从多年前的GTX680系列到尚未发布的RTX4090 ，具体到每一个核心的每时钟周期性能，更是几乎完全是在“原地踏步” 。
【显卡|为什么显卡功耗水涨船高？我们可能找到了答案】这意味着，不同于CPU领域每年都要强调IPC（每时钟周期）性能改进的做法，在GPU领域每一代产品的性能“大幅提升” ，几乎完全是靠着更多的核心数量，以及更高的运行主频来“堆”出来的。

CPU的核心数量毕竟还是少，因此IPC改进就显得非常重要
在这种情况下，一旦制程的进步不能完全抵消更多核心、更高主频所带来的功耗增长幅度，那么最终的结果自然就是整张显卡的功耗需求“水涨船高” 。
至于为什么显卡里的单核心IPC会这么多年都“原地踏步” ，甚至单核心的能效比还多次出现退步，这背后的原因，就只有相关研发人员才知道了。
【本文图片来自网络】