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nVidias Volta-Generation kommt mit den Grafikchips GV104, GV102 und GV110

The Motley Fool berichten über in Fernost aufgetauchte Gerüchte zu nVidias nachfolgender Grafikchip-Generation Volta. Die Quelle der Informationen liegt dabei bei einem bekannten Leaker aus dem chinesischen Baidu-Forum, darf also durchaus ernst genommen werden. Hiervon stammen nunmehr drei neue Informationen zu Volta: Erstens soll der GP104-Nachfolger GV104 eine "wirklich starke" Performance aufbieten. Zweitens sollen die Shader-Cluster von Volta gegenüber dem Prinzip von Maxwell & Pascal deutlich verändert sein. Und drittens soll die Volta-Generation (zum jetzigen Wissensstand) mit drei Grafikchips antreten: GV104, GV102 und GV110. Letztere Nennung ist im übrigen abweichend von der allerersten Nennung eines Volta-Chips in einem früheren nVidia-Treiber: Dort wurde seinerzeit ein "GV100" notiert – die jetzige Nennung eines "GV110" deutet darauf hin, das nVidia hierbei designtechnisch noch einmal etwas verändert hat.

Die Anzahl der Volta-Grafikchips kann sich natürlich ebenfalls noch ändern, üblicherweise werden die kleineren Grafikchips – in der Pascal-Generation sind dies GP108, GP107 und GP106 – bei Leaks und Vorab-Meldungen kaum beachtet. Wirklich einzuschätzen ist das ganze derzeit sowieso noch nicht, da eine alles entscheidende Information fehlt: Kommt Volta nun nochmals in der 16nm-Fertigung – oder dann doch schon in der 10nm-Fertigung? Auf letzteres haben alle früheren Gerüchte ziemlich klar hingewiesen, wo nVidia nicht nur von einem nahezu verdoppelten Performance/Stromverbrauchs-Verhältnis bei Volta gesprochen hat, sondern explizit auch von viel höheren nominellen Rechenleistungen – was eigentlich nur mit einer neueren Fertigungstechnologie zu realisieren ist. Da auch die Terminlage zu Volta derzeit weiterhin ungewiß ist – frühere Termine sprechen eher für 16nm, spätere Termine eher für 10nm – kann man derzeit die ganze Sache fast nur zweigleisig betrachten bzw. prognostizieren:

Ausrichtung Vorgänger-Lösung Prognose bei 16nm Prognose bei 10nm
GV110 HPC GP100, 610mm², 3840 SE @ 4096 Bit HBM2
10,6 TFlops
angen.: ~700mm², ~5000 SE
~15 TFlops
angen.: ~540mm², ~6500 SE
~21 TFlops
GV102 Enthusiast GP102, 471mm², 3840 SE @ 384 Bit GDDR5X
11,3 TFlops
angen.: ~540mm², ~5000 SE
~16 TFlops
angen.: ~400mm², ~6500 SE
~23 TFlops
GV104 HighEnd GP104, 314mm², 2560 SE @ 256 Bit GDDR5X
8,7 TFlops
angen.: ~370mm², ~3500 SE
~12 TFlops
angen.: ~280mm², ~4500 SE
~17 TFlops
GV106 * Midrange GP106, 200mm², 1280 SE @ 192 Bit GDDR5
4,7 TFlops
angen.: ~270mm², ~2000 SE
~7 TFlops
angen.: ~200mm², ~2500 SE
~10 TFlops
* Unter der Annahme, das der GV106-Chip ebenfalls existiert. Gleiches trifft auch auf GV107 und GV108 zu, welche ebenfalls derzeit noch nicht bestätigt sind.

Kommt nVidias Volta-Generation schon in der 10nm-Fertigung daher, dann sind alle früheren Performance-Vorgaben sicherlich spielend zu erfüllen, weil mittels der kleineren Strukturgrößen natürlich viel mehr Hardware-Einheiten verbaubar sind – im Idealfall die doppelte Anzahl. Diese Möglichkeit dürfte nVidia kaum ausnutzen, sondern unter der 10nm-Fertigung lieber versuchen, mittels Effizienzgewinnen und eventuell nochmals höheren Taktraten die Steigerung der Anzahl der Hardware-Einheiten zu begrenzen – und damit natürlich auch die Chipflächen eher klein zu halten, um die Fertigungskosten bei der natürlich nochmals teureren 10nm-Fertigung nicht explodieren zu lassen. Die einzige Frage ist nur, ob nVidia jene Fertigungstechnologie rechtzeitig für Volta zur Verfügung steht – wenn ja, dann spricht absolut gar nichts dagegen, diese für Volta auch einzusetzen.

Muß nVidia bei Volta hingegen doch noch einmal mit der 16nm-Fertigung arbeiten, stehen die Vorzeichen vollkommen anders: Dann wird es ganz stark um Effizienzgewinne und höhere Taktraten gehen – denn die Möglichkeiten zu mehr Hardware-Einheiten sind unter der 16nm-Fertigung deutlich begrenzt. Sicherlich kann man alle kleineren nVidia-Chips entsprechend mit mehr Hardware-Einheiten ausrüsten, aber speziell beim HPC-Chip GV110 ist dies dann nur noch arg begrenzt möglich, kommt der Vorgänger-Chip GP100 schließlich schon mit 610mm² Chipfläche daher (und liegt das technologische Limit irgendwo bei knapp 700mm²). Es würde schon einem Kunststück gleichen, wenn nVidia aus dem GV110 in der 16nm-Fertigung tatsächlich noch jenen Sprung von +75% mehr DP-Rechenleistung herausholen kann, welchen man früher einmal prognostizierte. Bei den kleineren Chips ist dies wie gesagt einfacher zu erreichen, theoretisch könnte man bei diesen auch eine Einheiten-Verdopplung anstreben. Typischerweise setzt man einen solch großen Schritt aber nur mit einer neueren Fertigungstechnologie an – ergo sollten die Volta-Chips unter der 16nm-Fertigung kaum eine Einheiten-Verdopplung bekommen, sondern sich wohl mit klar weniger zufriedengeben müssen.

Kommt Volta also tatsächlich noch in der 16nm-Fertigung daher, dann wird der Performance-Sprung gegenüber der aktuellen Pascal-Generation somit deutlich kleiner werden als die typischerweise anzustrebende Performance-Verdopplung. Daneben ergeben sich unter Weiterverwendung der 16nm-Fertigung die ungünstigsten Effekte gerade beim HPC-Chip GV110: Mehr Performance selbst unter der 16nm-Fertigung ist bei diesem sicherlich möglich – aber dies wird dann auch das Power-Budget zwingend nach oben reißen, was im Profi-Segment viel kritischer als im Gaming-Segment gesehen wird. Einen wirklich sinnvollen neuen HPC-Chip kann nVidia eigentlich nur unter Verwendung einer neuen Fertigungstechnologie erstellen – dieser Punkt spricht nach wie vor eher für die Verwendung der 10nm-Fertigung bei Volta. Sicherlich hat nVidia auch in der Vergangenheit schon entsprechende Planungen umstoßen müssen (Maxwell war für 20nm geplant und musste dann doch noch unter 28nm erscheinen), aber für den Augenblick sieht es nun nicht gerade so aus, als würde der 10nm-Fertigung ein ähnlich halbgares Schicksal bevorstehen wie seinerzeit der 20nm-Fertigung.