AMD(AMD.US) vs Nvidia(NVDA.US):谁能创造出更好的GPU？

本文来自 微信公众号“半导体行业观察”。在人们自行组建强大的PC时，都希望购买最具性价比的元件。而对于游戏而言，这意味着您可以在AMD(AMD.US)或Nvidia(NVDA.US)之间进行选择。这两家公司都生产支持最佳显卡的GPU，其中，Nvidia在GPU领域中占据着龙头的位置。当然，在组建PC时，AMD与Nvidia并不是您唯一要做的决定。您还需要在AMD与Intel的CPU之间进行选择。但是，本文当中我们将重点放在GPU上，我们将研究这些GPU的性能，功能，驱动程序和软件，功能和效率，价格等。自90年代末以来，AMD与Nvidia的战争就一直没有停止过，当时AMD的GPU部门由ATI品牌组成。AMD是一家历史更悠久的公司，其历史可以追溯到50年代后期(实际的成立日期是1959年5月1日)。相比之下，英伟达的历史大约只有后者的一半，但是这位年轻的新玩家已经成为图形显卡行业的王者。就纯财务而言，Nvidia的价值大约是AMD的两倍，并且AMD的一部分资源也来源于CPU。这里我们不讨论这两家公司的财务数据。但我们希望能够在当前的AMD与Nvidia GPU之战中找到胜利者，在今年晚些时候,我们也期待着AMD Big
Navi与Nvidia Ampere之间的较量，事情会发生怎样的变化(英特尔Xe显卡可能希望破坏这场盛宴)。在整个分析过程中，始终保持全局很重要。我我们不只是关注最快的GPU，或者最节能的GPU，或者最好的性价比GPU。我们将考虑每个类别中的所有因素，包括预算，中端，高端和极限GPU，以及GPU背后的技术。今天我们将宣布一个胜利者，但当然这还没有结束。这更像是拥有重量级GPU头衔：今天的胜利并不意味着您的对手明年不会变得更加弱小。AMD vs Nvidia：游戏性能数十年来，更快的GPU使游戏开发人员能够创建越来越详细和复杂的世界。虽然AMD和Nvidia都能提供不同价位和性能的GPU产品，但在性能方面，Nvidia拥有明显的整体领先优势。如果你看一下我们的GPU性能等级，你会发现(不包括Titan卡，它并不只是针对游戏玩家)，Nvidia占据了前五名的位置。AMD
GPU最好的表现是第六名，Radeon VII和RX 5700 XT在整体性能上几乎持平。对于Nvidia来说，这是在性能阶梯顶端获得相当轻松的胜利，但这不是唯一要考虑的因素。一旦突破350美元大关，AMD
GPU就会变得更具竞争力。我们研究了AMD的RX 5700 XT和Nvidia的RTX 2060 Super，我们认为RX 5700
XT具有一个小优势。尽管它确实会产生更大的功耗并且缺乏对光线追踪的支持，但是它通常更快，成本更低。再下一个台阶，RX 5600 XT对RTX
2060简直是势均力敌。英伟达仍以其功能取胜，但在性能和其他指标上这两者非常接近。那么对于预算类别的GPU又是什么样的情况呢?RX 5500 XT vs GTX
1660可以追溯到Nvidia。从那以后，我们已经对两个GPU的性能和功耗进行了重新测试，而其他测试仅证明了Nvidia现在在功耗和效率方面取得了胜利。我们将在下面介绍更多细节，但这是4比1的领先优势，即使许多方面都很接近。这两者在价格大致相同的情况下，Nvidia的触摸速度更快，耗电量略低。更便宜的显卡呢，比如Radeon RX 5500 XT 4GB、Radeon RX 570 4GB和GTX
1650?定价比较低的AMD和Nvidia的显卡性能会是什么样子? RX 570 4GB仍然是最便宜的显卡，起价为120美元。在大多数游戏中，它比GTX
1650快一些，但比GTX 1650 GDDR6慢一些，但耗电量大约是GTX 1650的两倍。它也比最新的RX 5500 XT 4GB慢20%。赢家：在众多游戏中，Nvidia在大多数类别中均获胜。AMD可以使用RX 5700和5700 XT保持自己的地位，但是它不能击败2070
Super或更高版本，并且基本上可以与旧的GTX 1080
Ti匹配。即使是在由AMD占据的低价类别中，Nvidia当前的产品系列也通常能以同等价格提供出色的性能。而且，这甚至都没有考虑到RTX卡上的光线追踪支持，而AMD直到今年晚些时候才会推出具有同样功能的Big
Navi。AMD vs. Nvidia: 功耗和效率在AMD推出Navi之前，至少在过去的六年或更长时间里，AMD和Nvidia之间在GPU功率效率方面的竞争中，一直是Nvidia占据着优势。但是Navi改变了一切，是这样吗?Navi采用了台积电7纳米FinFET工艺制造的芯片和每瓦性能提高50%的新架构，缩小了它与Nvidia之间的差距。但是，它非常落后，甚至50%的改进都不能完全解决效率不足的问题。我们使用Powenetics硬件来捕获GPU真正的图形处理能力，我们最近重新测试了两家公司的所有当前和最近的图形处理能力。Navi肯定比任何AMD之前的Navi芯片都要好，但即使Nvidia使用的是台积电(TSMC)上一代12nm节点来构建其GPU，它仍然能够在总体上胜出。也许Big
Navi会改变这种情况，但是Big Navi对标的是Nvidia Ampere，而不是Turing。让我们看一下不同的GPU目标市场。在极限性能领域，Nvidia的RTX 2080 Ti和RTX 2080
Super产生了很多功耗，但实际上并没有与AMD产生直接的竞争。AMD的Radeon VII和较旧的Vega
64基本上使用了同样多的功能，甚至更多，但性能却大大降低。AMD的RX 5700 XT与RTX 2070和RTX 2070
Super之间的差异可以分开来看，其中，与2070 Super相比，它所产生的功耗略多。AMD的主流产品至少取得了胜利，其中RX 5700在使用相同功耗的情况下，其性能击败了RTX 2060，在使用更少功耗的情况下也仅次于2060
Super这不是一场重大的胜利，但总比失败要好。同样，5600 XT比RTX 2060性能稍好一些，但功耗稍低一些(没错，这是使用了14 Gbps
GDDR6更新的性能)。Budget Navi 14效果不佳。Radeon 5500 RX XT
4GB和8GB机型的功耗几乎是相同的，约125W——这是在游戏中消耗的功率，而不是在最坏的情况下，比如达到170W的FurMark测试中。相比之下，Nvidia的GTX
1660 Ti和GTX 1660 Super功耗少了一点，但性能却提高了20%。另外，GTX 1660的触摸速度比5500 XT
8GB快，并且功耗降低了10W。这不是主要区别，但仍然是胜利。同样，下降到英伟达的GTX 1650线，GTX 1650 Super在性能上比RX 5500 XT
4GB差一点，而功耗却降低了25W，而GTX 1650 GDDR6降低了20W，但性能却下降了17%。赢家：仅关注新一代AMD Navi和Nvidia Turing
GPU，他们的功能和效率都相对接近。英伟达在价格和性能方面均处于领先地位，而AMD在主流领域领先于英伟达。真正令人担忧的是，即使使用上一代光刻技术构建的GPU，Nvidia仍能取胜。Ampere可能会带来惊喜，尽管没有什么可以阻止AMD进一步提高RDNA
2的效率。AMD vs Nvidia：特色技术让我们直截了当地提出这个问题：您实际上是否需要光线追踪才能在PC游戏中获得良好的画质?显然答案是否定的，但是光线追踪确实可以带来一些不错的效果。这也是AMD和Nvidia目前在功能上存在的最大区别。其他一切都是次要的。G-Sync具有FreeSync的功能，Radeon
Anti-Lag可以与Nvidia的超低延迟模式相提并论，并且其他许多方面基本上都可以持平。但是Nvidia提供了带有光线追踪硬件的GPU，而AMD至少尚未提供(至少与Xbox
Series X和PlayStation 5以及Big Navi一起提供)。光线追踪并不是唯一的区别。自Turing
GPU推出以来，Nvidia还支持可变速率着色(VRS)，DLSS(深度学习超级采样)还使用了Nvidia的RTX
GPU中的Tensor内核。Turing还支持网格着色器和DirectX 12 Ultimate规范的所有其他功能，并且Turing RTX
GPU完全符合Vulkan Ray
Tracing规范。如果我们谈论的是这些年来哪家公司推出了更多的新图形功能，而这些功能实际上已成为更大的图形生态系统的一部分，那就是Nvidia。尽管有诸如PhysX和3D
Vision之类的重大推动却从未真正流行过。AMD并没有坐以待毙，Nvidia的一些针锋相对的功能是对AMD功能的回应，但反之亦然。如果Nvidia尚未首先开发G-Sync，我们还能拥有FreeSync吗?AMD还通过开源而不是使用专有的封闭式设计提供了许多新功能。PureHair是开源的，而HairWorks不是。FidelityFX
/对比度感知锐化(CAS)是开源的，可与所有GPU一起使用。Ansel和各种Nvidia功能都需要Nvidia GPU。AMD的Mantle
API最终可以帮助推动DirectX 12和Vulkan功能。但这是五年前的事，而现在是现在。当前GPU中技术和功能的进步需要依靠制造工艺的发展。AMD去年在台积电的7nm FinFET节点上押注了大笔赌注，它肯定是有回报的。它帮助该公司基于Zen
2架构的Ryzen CPU在许多方面都超过了Intel的CPU，并且无疑在Navi
GPU方面提高了效率。AMD肯定会因为采用新的制造节点而更加积极进取，从而在某些方面赢得了一定的胜利。不过，预计AMD和Nvidia都将在今年年底之前采用7纳米制程的新芯片，而制造过程并不一定决定GPU的优劣(除了在效率、性能和/或特性方面的潜在收益之外)。赢家：Nvidia下一代硬件将于今年晚些时候问世，我们可能会再次看到这两者的功能达到持平的局面，但现在Nvidia在射线追踪和其他最近对DirectX和Vulkan的增强方面处于领先地位。Ray
tracing(光线追踪)显然是一个长期的游戏，并且很可能在未来十年左右成为游戏中图形渲染的标准方法。用于实时降噪的Tensor核心和DLSS之类的功能为在规格较低的GPU上进行光线跟踪打开了方便之门。AMD vs. Nvidia：驱动程序和软件试图在驱动程序和软件类别中确定一个明确的赢家是困难的。不少人在RX 5000
Navi系列GPU上使用AMD驱动程序时遇到了黑屏的问题，而其他人则没有遇到这种情况。据说较新的驱动程序已解决了这些问题，但却仍有一部分人还会遇到这种问题。Nvidia驱动程序也不是万无一失的。驱动程序取决于游戏和硬件，两家公司都遇到了在这方面上的问题。但是，哪一家公司能够做的更好?AMD每年都会对驱动程序进行改进。在2020年的Radeon
Adrenal，AMD驱动程序将所有内容合并在一个框架下，旨在简化操作，尽管如果您习惯使用较旧的驱动程序，一开始可能会造成混淆。AMD今年推出了七个驱动程序更新，其中两个(20.2.2和20.1.3)已通过WHQL认证。WHQL，即Windows硬件质量实验室，是微软验证最低功能级别的团队。通常，您每个月至少会更新一个新的AMD驱动程序，如果有一些主要的游戏发布，则会更新更多。Nvidia的驱动程序更新也遵循着类似的节奏。在主要游戏发布或新的显卡硬件推出时，他也会更新相关驱动程序。到目前为止，在2020年中，Nvidia已经有6个主要的驱动程序版本通过了WHQL的认证，另外还有四项修补驱动程序更新。AMD和Nvidia驱动程序之间的一个主要区别是Nvidia有两个独立的用户界面。Nvidia控制面板可以处理分辨率和某些图形设置等问题，而GeForce
Experience则可以处理游戏优化、驱动程序更新和额外的特性，包括ShadowPlay、Ansel等。但令人恼火的是，你必须登录并通过验证码才能使用GeForce。赢家：我们更喜欢AMD的统一驱动程序方法，因为它的导航界面要少一些，但是2020年版中的内容太多了。而且，虽然我个人还没有遇到过AMD驱动程序的任何可重复问题，但Nvidia的Q&A社区做的更好。对Navi的黑屏投诉已经解决了半年以上，并且仍然可能存在挥之不去的问题。自Catalyst
Control Center诞生以来，AMD的驱动程序已有了很大的改进。然而，量化驱动因素是一件非常主观的事情，所以我们把这个称为平局。AMD vs Nvidia：价值谁在AMD和英伟达的较量中更有价值?到目前为止，英伟达已经在三个类别中取得胜利，在一个类别中打成平手，但价格是最大的均衡器。AMD可能没有最快或最有效的GPU，但它通常会以更低的价格卖来出售具有一定竞争力性能的产品。至少过去是这样的。看看当前GPU的价格是怎样一步步降下来的。在定价范围的最末端，AMD甚至不愿竞争。除了2,500美元的Titan RTX和1,200美元的RTX 2080 Ti。RTX 2080
Super和RTX 2070 Super的价格也比AMD目前出售的任何值得购买的产品都要高(Radeon
VII不算在内)。当然，如果您想要最快的GPU，Nvidia会将其出售给您。从技术上讲，只要AMD放弃了这部分市场，Nvidia在该定价范围内仍具有最佳的价值。高端市场的起步价从350美元到500美元不等。如果要购买AMD最昂贵的GPU，你现在应该考虑购买的是RX 5700
XT，该铲平的定价是400美元。在COVID-19受到影响之前，该产品的价格曾低至350美元，并且如果您愿意处理邮寄返利，您仍可以以360美元的价格购得MSI
5700 XT或ASRock 5700 XT(无返利的380美元)。您不会获得光线追踪支持，但是5700 XT最终比RTX 2060
Super快13%而言，2060 Super的起价为$400。另外，RTX 2070 Super的价格比5700
XT快5%，除了价格跃升至500美元。AMD显然在高端领域更具价值。230美元到350美元的中端市场呢?这里有五点见解，也许还有更多。从您每花一美元而获得的性能来看，RX 5700比RX 5600 XT(是14
Gbps内存变体)快22%，这反过来又使Nvidia的RTX 2060领先5%。2060比1660 Ti快17%，比GTX 1660 Super快1-2%。RX
5600 XT和RTX 2060让Nvidia获得了胜利，这主要是因为性能基本持平的特性，RX
5700实际上是我们推荐的300美元左右范围内的首选。如果你只想花大约250美元，RX 5600 XT和GTX 1660
Ti还存在着一定的差距(AMD赢了)，虽然1660 Super做得更好，但RX 5600
XT最终得到了认可——即使价格高出约15%。中端价值类中AMD再次获胜。自上一代产品以来，价格低于230美元的预算型GPU的价格已经上涨(即GTX 1050与RX 560)，但性能也更好。当然，仍然有120美元的RX 570
4GB卡可用，但是新的RX 5500 XT 4GB速度提高了约25%，功耗降低一半，成本提高33%。您可以称其为wash，但我们建议您此时跳过570
4GB。但是，RX 5500 XT 4GB实际上并不是我们在预算GPU中的首选，因为GTX 1650 Super的性能与RX 1650 Super功率比RX
5500 XT 4GB少25W。这对英伟达来说是一个小小的胜利。GTX 1660超级版比RX 5500 XT
8GB快20%，但成本高28%。另一方面，普通的GTX 1660 GDDR5只比普通GTX快3%，价格却比普通GTX贵10%，所以AMD的RX 5500 XT
8GB性价比更高。总体而言，预算GPU方面的定价存在很大变化，因此我们将预算部分称为平局——英伟达凭借GTX 1650/1650 GDDR6 /1650
Super赢得了超预算，而如果您愿意多花一点钱，AMD则拥有优势。赢家：在全面盘点之后，AMD最终成为价值领导者。这里有很多主观性，但是我们更加重视中端和高端价格类别，因为这是我们最喜欢的GPU类别。尽管我们热爱RTX
2080 Super和RTX 2080 Ti的性能，但我们知道大多数游戏玩家更有可能购买$250- $350的图形卡。AMD vs. Nvidia：结果Nvidia的总得分为4到2，继续位居全球GPU冠军。AMD受到了很大的打击，我们当然希望看到伴随着Big
Navi和Ampere的推出，在今年晚些时候能够对现状做出一些改变。但是，如果从整体上看，包括性能，效率，功能和基础技术，Nvidia一直处于领先地位。但是，当您在寻找最适合自己需求的显卡时，可能是AMD驱动的显卡，尤其是当您在寻找最物有所值的产品时。消费者的选择通常取决于他们的需求和当前产品的价格。英伟达的领先地位带来的副作用是，目前其性能最好的卡上的定价过高。在过去的五年中，对于极限性能类别没有真正的竞争对手，我们已经看到了Nvidia的价格正在稳步攀升。RTX
20系列的发布代表着价格顶峰，并且价格会再次出现下降，但这都取决于AMD继续对英伟达施加的压力。RDNA
2每瓦性能再提高50%可能会缩小差距，Nvidia转向7nm光刻技术可能会引起震惊，并试图将AMD比下去。就目前而言，英伟达继续占据主导地位。我们还没有深入研究gpu的其他方面，比如超级计算机、数据中心和深度学习硬件，在这些领域中英伟达再次胜出。然后是专业市场，Nvidia
Quadro卡吸引了多数用户。AMD可能在CPU竞争中领先于英特尔，但在GPU之战中仍有一场硬仗要打。也许它在处理器方面的利润将会给公司足够的力量来获得市场份额，并在某一时刻超越英伟达。不管您的更喜欢哪一家的产品，他们之间的竞争可以推动相关性能向前发展，同时也能把价格降到消费者可以承受的水平。(编辑：程翼兴)