Test • NVIDIA GeFORCE RTX 2060 & 2070 SUPER

• Turing

Pour ceux intéressés par l'architecture Turing, nous vous invitons à lire ou relire le dossier que nous lui avons consacré il y a quelque temps. Résumée en quelques lignes, cette dernière ressemble beaucoup à Volta avec quelques ajouts. Par rapport à Pascal (gaming) : des caches plus gros et plus rapides, des SM "plus petits" mais plus nombreux et capables de traiter en parallèle les calculs sur entiers ou en virgule flottante (y compris en demi-précision (FP16) à double vitesse).

Voilà pour la partie "classique" de l'architecture, NVIDIA a complété cette dernière par des Tensor Cores, accélérant significativement les calculs liés à l'intelligence artificielle, en particulier l'inférence, ainsi que les RT Cores, dédiés à l'accélération matérielle (des calculs d'intersection rayons / triangles) du Ray Tracing, utilisable en temps réel dans les jeux via un rendu hybride, mixant cette technique à une base rastérisation.  

Turing en chiffres dans sa déclinaison dédiée à la RTX 2080 Ti

Mais ces nouvelles fonctionnalités sont loin d'être gratuites en termes de "coût transistors", avec pour conséquence des dies pour le moins imposants du fait de la stagnation du procédé de gravure utilisé, et donc onéreux à produire, vu la réduction du nombre de GPU par Wafer (disques en silicium sur lesquels sont gravés les puces).

• TU104 & TU106

NVIDIA a conçu à partir de sa dernière architecture, cinq GPU, dont 2 privés des fonctionnalités d'accélération RT et IA, qui se retrouvent au sein des GTX 16xx, le préfixe rappelant l'absence des nouvelles fonctionnalités. Vous retrouverez ci-dessous un résumé des différents GPU utilisés sur les GeForce série 10, 16 et 20, nous avons abrégé la série SUPER avec un S .

Quid de la RTX 2060 SUPER plus précisément ? Le modèle d'origine s'appuyait sur un TU106 dont 2 contrôleurs mémoire 32-bit avaient été désactivés (entraînant la désactivation d'un Mo de cache L2 et 16 ROP) ainsi que 6 SM. Ci-dessous, vous retrouverez une représentation schématique du TU106 "version" RTX 2060 SUPER :

Elle hérite cette fois d'un GPU ne souffrant que de la désactivation de 2 SM, le bus  mémoire étant de son côté intégral (256-bit). De quoi proposer une carte très proche de la RTX 2070 originelle, cette dernière ne conservant que 2 SM supplémentaires. Voici résumées les principales caractéristiques de son GPU dans le tableau ci-dessous et les désactivations opérées.

A présent, attardons-nous sur sa grande sœur, la RTX 2070 SUPER. La version lancée fin 2018 utilisait un TU106 intégral, il n'était donc pas possible de faire beaucoup mieux à process inchangé (une version disposant de fréquences plus élevées aurait du mal à justifier un tel suffixe). Qu'à cela ne tienne, NVIDIA utilise à présent un TU104 que l'on retrouvait uniquement sur la RTX 2080, mais dans une configuration moins performante toutefois. On obtient donc une série 70 plus "traditionnelle", partageant son GPU avec la série 80, cela lui ouvre d'ailleurs la porte du multiGPU. Quid des détails ? 

En fait, ce sont pas moins de 8 SM (4 TPC) qui sont désactivés. Cette quantité correspond à un GPC, tel que nous l'avons représenté schématiquement en modifiant le diagramme de TU104. NVIDIA précise toutefois que cette configuration ne sera pas forcément celle retenue, selon les parties défectueuses au sein du die, les 6 GPC peuvent ainsi être conservés avec plus ou moins de SM actifs en leur sein. Si un GPC est toutefois désactivé, cela entraînera la perte d'un moteur de rastérisation, toutefois, l'impact au niveau des performances devrait être très mesuré (comme nous l'avions constaté sur les GTX 780 pouvant disposer elles-aussi d'un nombre variable de GPC actifs). Résumées ci-dessous, les caractéristiques principales de cette RTX 2070 SUPER. 

A noter que la RTX 2080 n'utilisant pas un TU104 complet (2 SM désactivés), il est plus que probable que la version SUPER qui sera détaillée ultérieurement, le fasse cette fois. Couplé à des fréquences plus élevées du GPU et de la mémoire (NVIDIA annonce 15 Gbps), ainsi qu'une enveloppe thermique en hausse pour laisser tout cela s'exprimer, on peut imaginer un gain d'une dizaine de pourcents par rapport à la première édition (ou "non SUPER" si vous préférez).

• GPU Boost

Ce mécanisme a pour objectif de pousser chaque puce au plus près de ses limites, en s'affranchissant de tests trop sélectifs en sortie de production. C'est en effet GPU Boost qui est chargé par la suite, de s'assurer que les conditions environnementales permettent au GPU de fonctionner de manière stable et sans risque. Pour ce faire, il impose un double carcan constitué d'une limite de consommation et de température selon l'itération. Avec la version 3 introduite lors du lancement de Pascal, à partir de 37°C et tous les 5°C supplémentaires, le GPU perd 1 bin (~13 MHz) et ce jusqu'à la consigne de température maximale. Il perd alors autant de bins que nécessaire pour rester sous celle-ci.

La fréquence progressant de concert avec la tension d'alimentation du GPU, c'est un moyen très efficace pour contrôler la consommation (qui évolue au carré de la tension et dispose aussi de sa propre limite), évitant ainsi une envolée des nuisances sonores, avec un refroidisseur pas forcément dimensionné pour la dissiper discrètement à fréquence maximale durant une charge soutenue, ce qui est le cas des Founders Edition à turbine. Le souci d'une telle approche, est la pénalisation de toutes les cartes Pascal, y compris les customs des constructeurs tiers, avec des refroidisseurs surdimensionnés. En effet, NVIDIA autorise la modification du TDP max. des cartes, mais en aucun cas des paliers de température par défaut de GPU Boost 3.0. Ci-dessous une représentation graphique de ce fonctionnement.

Avec Turing version RTX, NVIDIA a annoncé GPU Boost 4.0. En gros, ce dernier fonctionnerait de manière similaire, mais avec un ajustement qui fait toute la différence. En effet, les valeurs de températures sont à présent exposées, il est donc possible de les modifier. Bien sûr, il est nécessaire de rester dans la plage autorisée par le caméléon, mais le seuil à 37°C qui marquait le "début de la baisse" des fréquences, n'est plus imposé. Cela coïncide avec l’utilisation d'un refroidisseur plus performant sur les Founders Edition, qui ne perdent donc plus de fréquence du fait de la température. Toujours est-il, qu'il était très difficile de s'approcher du TDP max sur ces dernières en version Pascal, à part lors des premiers instants de forte sollicitation. Ce ne sera plus le cas avec les versions Turing RTX, qui seront davantage limitées par leur enveloppe thermique. Ci-dessous, la représentation schématique de GPU Boost 4.0. Notons également qu'un bin, prend à présent la valeur de 15 MHz, contre 13 MHz auparavant.

Nous avons précisé RTX car il semble bien que la série 16 ne soit pas gouvernée par la dernière itération de GPU Boost, mais bien la précédente ou plutôt un mix des deux, plus de détails à ce sujet dans nos dossiers dédiés à la série 16 de NVIDIA. Voilà pour les rappels, passons page suivante à la description des cartes de test que nous avons reçues.