Dlaczego moja karta graficzna jest taka długa?

Zastanawiało Was kiedyś, dlaczego karty graficzne z wysokiej półki są takie długie? Odpowiedź wydaje się całkiem prosta i logiczna – im większa wydajność, tym większej powierzchni trzeba na laminacie. Ale wydane zostały karty graficzne o bardzo krótkim PCB, jednocześnie oferują bardzo dobrą wydajność. O co więc chodzi?

Zanim jednak przejdziemy do meritum, chcę udowodnić, że karty graficzne z krótkim laminatem również mogą być bardzo szybkie. Niedawno AMD zapowiedziało Radeona R9 285, który jest odchudzonym Radeonem R9 290X. W historii firmy takie zagrywki się zdarzały, na przykład w przypadku Radeona HD 7950. Nie o to jednak chodzi. Sapphire prezentując swój model tej karty, przedstawił jej dwie wersje – Compact Edition (o tym maluszku pisaliśmy TUTAJ ) oraz standardowej długości. Pierwsza wersja ma laminat o długości  17.1 cm, natomiast druga – 26 centymetrów. Wydajność obydwu modeli jest zbliżona.

Radeon R9 285 - 17 centrymetrowa propozycja Sapphire

Powierzchnia die size, a TDP

Aby zrozumieć, jak to mniej więcej działa, trzeba zainteresować się procesorem graficznym oraz jego najbliższym obrębem, czyli tzw. die size. Obszar ten w głównej mierze odpowiada za ilość wydzielanego ciepła (TDP). Na poniższych wykresach umieszczone zostały topowe karty graficzne NVIDIA sprzed kilku lat, w porównaniu do tych dzisiejszych. Mamy tu starego, 55-nanometrowego GTX-a 285 oraz nowoczesnego, 28-nm GTX 780 Ti. Widać jak na dłoni, że im mniejszy die size, tym wartość TDP jest mniejsza.  GTX 680 w tym pojedynku, według wykresów jest znacznym zwycięzcą tego pojedynku, oferując wysoką wydajność, jednocześnie wydzielając najmniej ciepła od innych, high-endowych modeli kart NVIDIA.

GTX 680 od kuchni

Przyjrzyjmy się bliżej, jak wygląda zwycięzca tego mini konkursu, czyli GTX 680. Pod względem powierzchni rdzenia, a więc i wydzielanego ciepła (wartości te są ze sobą powiązane, im mniejszy die size, tym mniej ciepła), akcelerator nie ma sobie równych.  Spójrzcie na tył płytki drukowanej – tylna część procesora zajmuje stosunkowo niewiele miejsca. Odpowiedź, co tam umieszczono, znajdziemy nie gdzie indziej, jak na przedzie laminatu.

Jeśli chcesz zobaczyć to zdjęcie w pełnej rozdzielczości, PPM -> Otwórz grafikę w nowej karcie

Spójrzcie na zdjęcie poniżej. Procesor graficzny to takie małe "coś" (bardzo naukowo, prawda? :-) ) pokryte pastą termoprzewodzącą, natomiast cały jego obręb to die size. Oprócz omawianego procesora graficznego mamy tu szereg innych komponentów, jak kondensatory, kości pamięci, regulator napięć czy kontrolery. Mimo wszystko na laminacie jest sporo pustych miejsc, na których nie widać nawet ścieżek. Ciekawostka -  po prawej stronie PCB znajduje się okrągły sitodruk – jest to miejsce, nad którym umieszczana jest turbina (to wersja referencyjna).

Jeśli chcesz zobaczyć to zdjęcie w pełnej rozdzielczości, PPM -> Otwórz grafikę w nowej karcie

Dlaczego zatem karty graficzne z wysokiej półki są tak długie? Po co krótkie akceleratory?

W zasadzie w tekście macie odpowiedzi na zadane pytania, o ile z tego typu produktami mieliście wcześniej styczność. Jeśli nie, już tłumaczę. Projektanci, którzy przydzielają miejsca na płytce drukowanej dla komponentów muszą wziąć pod uwagę kilka istotnych rzeczy. Przede wszystkim – każdy układ elektroniczny wydziela określoną ilość ciepła. Oczywiście, najwięcej pochodzi z procesora, jednak kości pamięci, czy kondensatory także się nagrzewają. Gęste upakowanie tych elementów sprawia, że potrzebny jest bardzo szybko obracający się wentylator, który powodowałby ruch powietrza. Samo ciepło przyjmowane jest przez radiator, którego żeberka muszą być blisko siebie.

W przypadku bardzo wydajnych akceleratorów z długimi laminatami, podzespoły są oddalone od siebie w określonej odległości. Można także umieścić pokaźnej wielkości radiator, który pozwoli na odprowadzenie ciepła z najmniej grzejących się elementów. Znajdzie się także miejsce dla sporego wentylatora spokojnie owiewającego kartę. Możliwości dodatkowego overclockingu takiego akceleratora są bardzo wysokie (oczywiście o ile sam rdzeń, czy pamięci na to pozwalają).

Teraz weźmy pod uwagę przypadek wydajnych kart, ale z krótkim PCB. Gęsto upakowane komponenty nagrzewają się, wydzielając sporo ciepła. Radiator, który je pokrywa ma niezbyt dużą wielkość, bo nie może za bardzo wystawać za obszar płytki. Wentylator w takiej karcie pracować musi na bardzo wysokich obrotach, bowiem jego wielkość również jest ograniczona… Czyli w ostateczności otrzymujemy gorącą, głośną i nie podatną na podkręcanie kartę.

Wybór pomiędzy tymi możliwościami wydaje się oczywisty. Zwróćmy jednak uwagę, na to że nie każdy dysponuje obudową, która jest w stanie zmieścić kartę graficzną o długości np. 26 centymetrów (są znacznie dłuższe, nawet 33 cm). Wtedy też, użytkownicy wolą kupić krótszą wersję i albo męczyć się z hałasem oraz temperaturami, albo zmieniają chłodzenie na dedykowane dla danego modelu. Mając sporą obudowę problem w zasadzie rozwiązuje się sam.

Na przykład na takie... ;-)

Wyższa wydajność. Co z ciepłem?

Zarówno AMD jak i NVIDIA poczyniły ogromny skok technologiczny, jeśli chodzi o wzrost wydajności bez gigantycznego wzrostu poziomu wydzielanego ciepła. Dla przykładu, GTX 285 z 2008 roku ma TDP na poziomie 204 W, natomiast GTX 780 Ti – 250 W. To o 46 Watt więcej, jednak weźmy pod uwagę przepaść wydajnościową, jaka dzieli obydwa te akceleratory…

Wygląda na to, że przemysł komputerowy po prostu potrzebuje długich kart, z wielkimi powierzchniami dla procesora. Wydajność takich zestawów to potwierdza. Dla przykładu, spójrzmy na APU, które raczej nigdy nie dogonią standardowych kart graficznych. U AMD wszystko musi być upakowane, czasem coś trzeba usunąć... a na 30-centymetrowym laminacie zmieści się wszystko.