Đánh giá chi tiết AMD Radeon HD 6990: Thần sức mạnh bị xích

Chẳng cần phải nói nhiều thêm nữa khi sức nóng của HD 6990 đã lan tỏa khắp thế giới trong hơn 2 tuần qua.
Không thể hiểu được ý đồ của AMD khi cho tung ra card đồ họa hai nhân HD 6990 mạnh nhất của họ vào đúng ngày Quốc tế Phụ nữ 8/3 (để cạnh tranh sự quan tâm với chị em chăng?). Chắc chắn đó là một giả thiết khập khiễng, bởi đương nhiên không gì có thể chiến thắng sức hấp dẫn của phái đẹp, đặc biệt trong ngày “Quốc tế làm nũng” này. Tuy nhiên đối với một bộ phận mày râu, chân lý đó chưa chắc đã đúng hoàn toàn. Trong lúc các độc giả của GenK chia sẻ hạnh phúc cùng nửa kia (dự bị), người viết cũng đang tận hưởng “thời gian chất lượng” bên tình yêu của riêng mình: “người đẹp” Radeon HD 6990.

Giới thiệu

Hẳn AMD đã gặp trục trặc đâu đó với dàn siêu mẫu chân dài của mình. Theo lịch trình ban đầu, tất cả các sản phẩm sẽ lần lượt ra trận, lấy thời gian cuối năm 2010 làm điểm kết thúc để đánh chiếm toàn bộ các phân khúc từ tầm thấp đến cao trước khi Nvidia kịp trở tay, đồng thời sử dụng truyền thống hiệu năng/giá thành tốt để chiếm lợi thế dư luận khi đối thủ xuất hiện. Tuy nhiên, sau thời điểm ra mắt của các card đồ họa trung cấp chip Bart (tháng 9) tận 3 tháng, HD 6950 và HD 6970 (Cayman) mới lục tục xuất quân, chậm hơn đối thủ trực tiếp GTX 570 vài ngày và nhận phần lép vế khi đại diện của Nvidia có hiệu năng cực ấn tượng trong khi giá thành tương đương.

Đáng ngạc nhiên là AMD lại không cho HD 6990 ra đời ngay lập tức mà quyết định thai nghén thêm một thời gian nữa. Hành động này đã đẩy bản thân hãng vào một tình thế khá lạ hai GPU Cayman của họ ngoài giá thành tốt thì không thể hiện vượt trội gì so với card đồ họa high-end thế hệ trước là HD 5870, khiến cho series HD 5000 cũ vẫn chiếm giữ phân khúc trên, còn series mới HD 6000 lại tự ghi tên mình vào phần dưới.

Phải sau hơn hai tháng chờ đợi, cuối cùng các fan của đoàn quân đỏ cũng được chiêm ngưỡng vị vua mới… vào đúng ngày Quốc tế Phụ nữ. Như vậy kể từ giờ phút này, HD 5970 chính thức nghỉ hưu để nhường sân khấu lại cho đàn em mạnh mẽ hơn sử dụng thiết kế VLIW4: HD 6990. Được sản xuất trên cùng tiến trình 40nm như HD 5970, không rõ AMD đã làm gì để kẻ kế thừa này có thể vượt trội hơn người tiền nhiệm. Hãy cùng xem!

\Nhìn lại về quá khứ, chuyến chinh phạt của HD 5970 có thể nói đã hội đủ cả ba yếu tố: thiên thời, địa lợi, nhân hòa. Bằng việc hoàn chỉnh kiến trúc mới và ra mắt trước thế hệ Fermi GTX 400 của đối thủ tận 6 tháng, AMD đã tự tạo thiên thời cho mình. Đứa con sinh khó GF100 của Nvidia gặp vấn đề với hiệu suất dây chuyền sản xuất cùng với diện tích die lớn khiến chi phí cao hơn, lại bị cuốn vào cuộc đấu p/p (performance/price – hiệu năng/giá thành) – sở trường của AMD – đó là địa lợi. Còn nhân hòa, phần lớn người tiêu dùng (trừ các fanboy Nvidia) đều nhận ra rằng với nhiệt độ và điện năng tiêu thụ quá cao cùng với p/p tồi tệ, GF100 thật chẳng đáng mua một chút nào.

Cũng chính bởi các hạn chế kỹ thuật trên mà Nvidia không thể tạo ra quân bài hai nhân để đáp trả. Trong hoàn cảnh đó, với sức mạnh không card đồ họa đơn nhân nào so sánh được, HD 5970 thảnh thơi dạo chơi trên phân khúc thị trường siêu cao cấp, đồng thời ẵm luôn danh hiệu card đồ họa mạnh nhất hành tinh trong thời gian khá dài.

Tình thế giờ đã đổi khác. Kiến trúc Fermi đã được hoàn chỉnh, Nvidia cũng chuẩn bị tung ra chiếc card hai nhân hòng giành lại thể diện. Bởi vậy, duy trì những gì đàn anh HD 5970 đã làm phải nói là một nhiệm vụ cực khó khăn đối với 6990.
HD 6990




Chỉ huy mới của đoàn quân đỏ được trang bị hai GPU Cayman (VLIW4) trên cùng một PCB, có xung nhân mặc định là 830MHz cùng xung bộ nhớ 1250MHz (tương đương 5GHz xung hiệu dụng). Mỗi GPU có bus giao tiếp 256-bit cho 2GB bộ nhớ (giống như HD 6970), đưa tổng dung lượng bộ nhớ GDDR5 của HD 6990 lên tới 4GB!

Trường hợp của 5970, các giới hạn về vật lý và điện năng khiến AMD đã phải cắt giảm “chút ít” đứa con cưng của mình. Kết quả là chiếc card có thông số thấp hơn phiên bản đơn nhân 5870 khá nhiều: xung nhân bị giảm đi 125MHz trong khi xung bộ nhớ cũng thấp hơn tới 200MHz (800MHz hiệu dụng). Với xung nhân thua kém như vậy, sức mạnh của 5970 chỉ tương đương 5850 CrossFire (CF).

Vấn đề tương tự cũng xảy ra đối với HD 6990 nhưng ở mức độ nhỏ hơn. Mức xung nhân mặc định 830MHz của 6990 chỉ kém 50MHz (5,5%) so với 6970, trong khi xung hiệu dụng bộ nhớ lại giảm tới 500MHz (9%). Ngoài ra, mỗi GPU Cayman đều được trang bị đầy đủ 1536 SP và 32 ROP, khiến HD 6990 có thể được coi là phiên bản hai nhân hoàn chỉnh khi nó có khả năng ép xung nhẹ lên mức mặc định 880MHz của HD 6970.

Chế độ quản lý năng lượng mới giúp điện năng tiêu thụ của chiếc card ở chế độ Idle giảm xuống chỉ còn 37W – chỉ ngang (hoặc thậm chí thấp hơn) bất cứ card đồ họa đơn nhân nào. Nhưng khi ở chế độ làm việc Full-load, HD 6990 đòi hỏi phải được cung cấp tới 375W! Đây cũng là giới hạn cấp điện của khe cắm PCIe (75W) và 2 nguồn cấp 8-pin (150W x 2) mà bất cứ card đồ họa nào phải đối mặt. Tuy nhiên, như đã nói ở trên HD 6990 vẫn có khả năng ép xung nhẹ lên 880MHz. Chắc hẳn các kĩ sư của AMD đã tìm ra cách vượt qua giới hạn này.

Không như các dự đoán trước đây, giá bán mà AMD ấn định cho vị vua mới là 699 USD, cao hơn 100 USD so với 5970 vào thời điểm ra mắt. Cũng hơi khó hiểu một chút về chiến lược kinh doanh của gã khổng lồ này khi HD 6970 hiện đang có giá khoảng 320 USD. Tức với số tiền bỏ ra thấp hơn 60 USD, bạn đã có thể sở hữu cặp song kiếm CrossFire với sức mạnh tương đương, thậm chí cao hơn khi tiến hành ép xung.



Như vậy tính đến thời điểm này, sau sự xuất hiện muộn vừa rồi của HD 6990, toàn bộ binh đoàn cao cấp của AMD đều đã ra quân, với tiên phong dẫn đầu là HD 6970, 6950 2GB và 6950 1GB. Khác với cùng kỳ năm ngoái, hiệu suất của tiến trình 40nm đã đi vào ổn định. AMD và Nvidia đều có thể tung ra các đòn đánh quyết liệt nhất về phía đối thủ. Đương nhiên hưởng lợi ở giữa chính là người tiêu dùng.

Giải pháp tản nhiệt mới

Hồi tưởng lại một chút về thiết kế của HD 5970, chúng ta có thể hiểu phần nào lý do khiến chiếc card bị giảm xung nhiều đến vậy so với HD 5870. Tản nhiệt của 5970 hoàn toàn cho phép các GPU hoạt động ở mức xung mặc định của 5870, nhưng tản nhiệt cho mạch nguồn VRM thì không! Đó chính là nút thắt cho khả năng ép xung của chiếc card. Và nếu hoạt động dưới chế độ ép xung trong thời gian dài, chẳng khó để hình dung xem điều gì sẽ xảy ra. Chính hạn chế này khiến HD 5970 không thể chạy ở mức xung chuẩn của 5870.

Lên đến 6990, AMD đã tiến hành chỉnh sửa lại đôi chút. Không những khắc phục được điểm yếu của 5970, thiết kế mới còn cho phép chiếc card có khả năng chịu đựng điện năng tiêu thụ lớn hơn. Những cải tiến cực kì đáng giá!

http://genk.vcmedia.vn/Images/Uploaded/Share/2011/03/11/e0e20111103anh4.jpg
http://genk.vcmedia.vn/Images/Uploaded/Share/2011/03/11/10c20111103anh5.jpg

Khác với xu hướng thịnh hành “càng mạnh càng to”, HD 6990 thậm chí còn ngắn hơn một chút so với người cũ 5970. Cả hai chiếc card có cùng chiều dài board mạch PCB 11,5 inch. Cộng thêm lớp vỏ, chiều dài đầy đủ của 6990 là 12 inch – ngắn hơn so với 5970 là 12,16 inch. Cùng được sản xuất trên tiến trình 40nm, nghĩa là HD 6990 không có bất kì lợi thế nào về số lượng bán dẫn cũng như không gian dành cho tản nhiệt so với HD 5970.


Điều thu hút chú ý trước tiên chính là vị trí quạt tản nhiệt. Thực tế thì thiết kế tản nhiệt của 5970 có điểm mạnh và yếu riêng. Khả năng xả thông khí nóng là ưu điểm của việc đặt quạt tản nhiệt về một phía, tuy nhiên chính nó cũng khiến cho GPU và VRM ở đầu kia nhận được ít không khí làm mát hơn. Hiện tượng quá nhiệt ở VRM thậm chí còn xảy ra trước cả GPU.

Nhằm khắc phục điểm yếu này đồng thời cải thiện khả năng tản nhiệt, thiết kế quạt tản nhiệt mới ra đời. Thiết kế này cũng từng được các hãng sản xuất card đồ họa sử dụng trước đây như Asus với sản phẩm ARES 5870x2 nổi tiếng. Không thể chối cãi rằng nó đã khắc phục tình trạng quá nhiệt của VRM, nhưng vấn đề mới lại nảy sinh.

Nếu như tản nhiệt cũ của 5970 tống hết toàn bộ khí nóng ra phía sau thùng máy, thì tản nhiệt mới với thiết kế quạt nằm chính giữa (cùng hai GPU nằm hai phía) lại chia đôi luồng không khí bên trong chiếc card ra làm đôi: một luồng khí nóng đi ra sau thùng máy, và một luồng tống thẳng vào bên trong, ngay vị trí của ổ cứng. Cần phải nhắc rằng thiết bị ổ cứng vốn có khả năng chịu nhiệt khá kém. Ngoài ra nhiệt độ bên trong thùng máy của bạn cũng sẽ tăng cao hơn bình thường.

Song song với việc quạt tản nhiệt được đặt ở vị trí mới, các ống dẫn nhiệt cũng bị thất sủng và biến mất. Thay vào đó là tấm tản nhiệt riêng cho mỗi GPU. Nhìn vào thiết kế mới này, có cảm giác bên dưới lớp vỏ là hai card đồ họa riêng biệt hơn là một card đồ họa đa nhân.
[img]http://genk.vcmedia.vn/Images/Uploaded/Share/2011/03/11/20111103anh8.jpg[/img


]

Để không lặp lại sai sót với HD 5970, AMD tỏ ra rất quan tâm đến vấn đề tản nhiệt đến nỗi… keo dẫn nhiệt cũng được cải tiến. Chất dẫn nhiệt mới có khả năng thay đổi thể lỏng/rắn tùy vào nhiệt độ của GPU, được AMD quảng cáo rằng hiệu quả hơn 8% so với loại keo cũ. Có thể đối với các cao thủ ép xung thì điều này không có gì lạ, nhưng người viết tin rằng một số lượng lớn độc giả thậm chí mới nghe đến cụm từ “keo dẫn nhiệt” lần đầu tiên.
Cải tiến lớn nhất trên bo mạch chính là vị trí của các mạch VRM – giờ được đặt nằm ở chính giữa. Cùng với thiết kế tản nhiệt mới đã nói ở trên, mạch VRM cùng bộ điều khiển đón nhận trực tiếp luồng gió và được làm mát trước tiên. Nhiệt độ được cải thiện cũng đồng nghĩa với khả năng tăng lượng điện cung cấp cho GPU. Đơn giản ra, nó có nghĩa là ép xung!Như các thông tin được công bố từ trước, các kĩ sư của AMD đã thiết kế lại bo mạch tốt hơn, có khả năng chịu đựng lượng điện-nhiệt năng đến 450W, trên thực tế là gần 500W trong bài review này. Không tồi một chút nào!

Chi tiết kỹ thuật

Bỏ vấn đề tản nhiệt lại phía sau, chúng ta hãy cùng xem xét phần còn lại của chiếc card.

Một trong những yếu tố được quan tâm hàng đầu của các card đồ họa thế hệ mới chính là điện năng tiêu thụ. Được trang bị 2 đầu cấp nguồn phụ 8-pin, có thể đoán rằng điện năng tiêu thụ tối đa của chiếc card là 375W. Như đã nói ở trên, đây là ngưỡng mà card đồ họa nào cũng phải đối mặt (trừ khi thiết kế thêm đầu cấp nguồn phụ thứ ba). Như trong trường hợp của HD 5970, bất kì một đòi hỏi thêm nào về điện năng đều gây thêm áp lực lên khe cắm PCIe. Điều này đòi hỏi bộ nguồn cung cấp phải thật tốt cùng bo mạch chủ ổn định.

Tại mức xung mặc định, điện thế của 6990 giảm đi chút ít so với 6970 xuống còn 1,12v nhằm đáp ứng giới hạn về điện năng. AMD đã phải sàng lọc ra những con chip Cayman tốt nhất để có thể chạy ổn định ở mức xung 830MHz với điện thế nhỏ hơn này.

Trước khi đi sâu hơn, chúng ta hãy thống nhất lại với nhau về khái niệm điện năng tiêu thụ (TDP). Sau đây là định nghĩa: TDP – Thermal Design Power - là lượng nhiệt mà hệ thống làm mát cần phải giải tỏa. Công suất tiêu thụ phải dưới hoặc bằng mức này.

Như vậy, TDP là lượng nhiệt thiết bị tỏa ra trong quá trình hoạt động (đơn vị là W), lượng nhiệt này cũng tương đương với điện năng mà thiết bị tiêu thụ. Vì thế chúng ta thường hiểu TDP theo nghĩa điện năng tiêu thụ. Trong phần còn lại của bài viết, chúng ta cần hiểu chỉ số này theo cả hai nghĩa.

Quay trở lại vấn đề, bằng việc giảm xung và điện thế cho GPU, AMD đã duy trì TDP của chiếc card dừng lại ngưỡng 375W. Tuy nhiên, bằng một mánh khóe nhỏ mà AMD gọi là công nghệ PowerTune, HD 6990 còn có khả năng ép xung nhằm tăng hiệu năng thêm một chút nữa.

PowerTune được chính thức giới thiệu lần đầu trên series 6900 hồi tháng 12/2010, nhưng thực chất công nghệ này đã được AMD thử nghiệm trên HD 5870 trước đây. Chúng ta đã biết TDP là lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình chiếc card hoạt động, cụ thể là chơi game, xem film… Độ lớn của nó biến thiên liên tục tùy vào ứng dụng yêu cầu đồ họa nặng hay nhẹ và phụ thuộc chủ yếu vào xung nhân, xung bộ nhớ và GPU-Load (tình trạng hoạt động nặng hay nhẹ của GPU, giá trị từ 0 -> 100%).

Trong những cảnh game nặng yêu cầu xử lý đồ họa cao với nhiều hiệu ứng như cháy nổ, đổ bóng và ánh sáng…, card đồ họa phải làm việc nặng nhọc, GPU-Load tăng cao, đồng nghĩa với tỏa ra nhiều nhiệt. Ngược lại, trong các cảnh game nhẹ, lượng nhiệt tỏa ra ít hơn nhiều. Trong cùng một game, không phải lúc nào card đồ họa cũng bị vắt kiệt.

Dựa trên thực tế đó, cả AMD đều Nvidia đều đưa ra một ý tưởng và ứng dụng chúng vào thực tiễn: đặt ra ngưỡng TDP an toàn cho chiếc card, nếu vượt qua ngưỡng này, trình điều khiển lập tức giảm điện / xung. Bằng cách đó, chúng ta có thể thoải mái ép xung, tận hưởng thêm một chút hiệu năng khi cần thiết. Nếu vượt quá giới hạn, đã có PowerTune xử lý.

Phần khó nhất là tìm ra mức xung cân bằng. Nếu quá tham lam, chiếc card sẽ liên tục bị quá nhiệt dẫn đến giảm xung liên tục về mức bình thường; trong khi đó quá thận trọng nhát tay cũng khiến bạn không được tận hưởng hiệu năng cao nhất có thể.

FurMark là phần mềm được giới đam mê card đồ họa rất ưa chuộng, chuyên được sử dụng để xác định nhiệt độ cao nhất bằng cách vắt kiệt sức card đồ họa trong thời gian dài. Đối với HD 6990, PowerTune đã chơi ăn gian bằng cách tự hạ xung liên tục mỗi khi nhiệt độ tăng quá cao. Chúng ta có thể thấy ứng dụng này đã ép chiếc card phải giảm xung kinh khủng thế nào. Trong khi đó, tại game Metro 2033 cũng xảy ra hiện tượng nhưng mức độ nhẹ hơn.

Với thiết lập PowerTune thông dụng là +/-20%, HD 6990 sẽ có TDP xác định trong khoảng 300 -> 450W.

Sau điện năng tiêu thụ, còn một vấn đề khác cũng rất đáng quan tâm: độ tương thích của ứng dụng đối với công nghệ CrossFire. Chuyện gì sẽ xảy ra nếu một game (hoặc chế độ game) nào đó không hỗ trợ công nghệ này? Lúc đó sẽ chỉ có một GPU làm việc. Kết quả cho ta hiệu năng còn kém hơn giải pháp đơn nhân 6970, bởi mỗi GPU đều đã bị giảm xung chút ít. Hi vọng trong tương lai sẽ có một công nghệ nào đó tương tự Turbo Boost của Intel áp dụng trong những trường hợp như vậy: tự động tăng xung nếu có một GPU nghỉ ngơi. Điều đó sẽ giúp người dùng bớt thiệt thòi hơn khi gặp phải ứng dụng “không chơi với CrossFire” như các windowed mode game, ứng dụng mô hình hóa, GPGPU hay những game không hỗ trợ CrossFire.

Giống như 5970 và 5870 2GB, 6990 cũng được trang bị 16 RAM chip – 8 cho mỗi GPU. Một trong những khác biệt của 6990 so với 6970 là việc xung bộ nhớ chỉ còn 5GHz GDDR5 thay vì 6GHz GDDR5 như phiên bản đơn nhân (bản mẫu sử dụng bộ nhớ Hynix T2C). Lý do lại gói gọn trong 4 chữ: điện năng tiêu thụ. 6GHz RAM yêu cầu điện thế 1,6v trong khi đối với 5GHz RAM chỉ là 1,5v. Từ thực tế này có thể đưa ra phán đoán rằng khả năng ép xung bộ nhớ đối với 6990 là không nhiều.