談公版顯示卡散熱從渦輪到多風扇方案的轉變

談渦輪和多風扇散熱, 就必須要談均熱板/熱管, 還有多顯示卡在一段歷史中的作用。

在以顯示卡危機為代表的顯示卡效能軍備競賽時代, SLI/CF 技術提出之後, 消費級顯示卡的效能開始像多插槽 CPU 那樣進行提升。 到了顯示卡支援 CUDA/OpenCL 通用計算之後, 很快進入了 BTC 的 GPU 挖礦時代, 多卡成為了 GPU 和 AIC 廠商提升銷量的方式, 也就有了當時的「四路泰坦」梗。

另外一個原因, 雖然 2013 年左右出現了 4K 顯示器, 但是就像今天的 8K 一樣, 就算是 3090 也非常吃力, 所以雙芯卡翻倍記憶體的「需求」開始出現, 也就有了一代核彈 RX690。

不過顯示卡挖礦這種並不依賴 PCIe 頻寬, 真正對多卡有需求的是機器學習潮。 一般學校和科研機構還是比較有序進場(畢竟效益並非是線性的), 再加上 N 卡當時用的 16nm 工藝產能還是比較充裕, 且當時的礦潮主要針對的是 RX580 這樣的 A 卡, 所以沒有出現現在這種一卡難求的狀態。 這些 N 卡使用者通常需要多卡在 HEDT/Server 平臺並行使用, 讓 Pump/System Fan 去給幾張開放散熱卡排熱顯然不現實, 所以渦輪是最好的方案。

在那個時候 AMD 的 GCN 主動走向了 HPC 的死衚衕(主要生態太爛, 遊戲能效又差), 為了對抗 980/1080/2080, AMD 推出過 Fruy X/Vega64 和 Vega II。 由於 HBM 卡的視訊記憶體就在核心附近, 供電也更加靠近, 所以發熱密度更高。 顯然這樣的話採用熱管多風扇方案, 邊緣的散熱就要妥協, 所以 AMD 乾脆給高階卡上了水冷, 其他的用均熱板+渦輪風冷。 除了吵之外, 其實散熱效能還可以, 因為渦輪扇風壓大, 不容易產生「死氣」(鰭片表面不流動的空氣)。

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雖然 3000rpm 噪音就上天了, 但是壓住滿載不是問題。 而渦輪的最高轉速能到 6000rpm, 風量非常恐怖。

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但是很多人不買賬 Vega64 那種噪音爆炸的方案, 於是 RVII 用了均熱板+熱管方案, 實際表現差強人意, 3500rpm 最大轉速。 RVII 為了做一張漂亮的皮, 同時避免 PCB 積灰(灰塵潮溼冷凝之後容易引發短路, 所以現在能包裹就包裹), 熱交換效率很低。 但是畢竟是 4096bit 的 HBM2, 挖礦恐怖如斯。

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至於為什麼 RX580 公版用開放扇, 而 RX5700XT 用渦輪, 我認為原因是 5700XT 本身不是特大核心, 加上視訊記憶體也就 256bit, 再加上 7nm 加持, 功耗其實很理想, 渦輪扇完全可以在不起飛的情況下跑到理想效能。

包括後面礦潮 5700 就是第二批(第一批當然是 RVII)被幹完的顯示卡, 就是因為 7nm 讓 ETH 的 Compute 功耗顯著下降。

另外一個故事就是 Nvidia 嚐到了 AI/ML 市場的甜頭, 在 Titan V 釋出之後, 20 系釋出之前宣佈不能用 GeFroce 卡上資料中心, 開始正式收割這個市場。 再加上 ML 連年降溫, AI 也開始轉向專用 DSP。 再加上 SLI/CF 的式微, 乃至 DX12 的多卡渲染並沒見到有廠商願意打磨, 所以單卡成為了絕對戰場。

影片生產力還在用的多卡基本也只有 Mac Pro 的 RVII, 前提是 Final Cut Pro X 這樣的應用做了多 GPU 最佳化。

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至於 3090 之類的風道設計, 也是建立在單卡體積肆意擴大的前提下, AIC 廠商知道現在買多張遊戲卡的使用者, 要麼是設計/影片工作室或者網咖老闆, 要麼就是礦主, 顯然在不愁賣的情況下, 放棄體積公知提升單卡散熱是一個平衡點。 就像曾經的 Android 手機那樣。

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不過要說哪種方案最好, 當然還是大尺寸渦輪+均熱板。 現在的 AIC 設計無非是對 ATX 時代那套東西的相容或者說妥協。

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像很多人噴的 Mac Pro 2013 的散熱設計(其實設計是好的, 無非 AMD GPU 功耗太誇張了, DIT 那種滿載跑就會跑死), 其實就被後來的很多機器拿來參考, 包括 XSX, 安靜得要命。

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