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AMD Radeon R9 Fury X im Test

24.06.2015 | 14:00 Uhr |

Die AMD Radeon R9 Fury X ist da und stellt Ansprüche an den Grafik-Thron. Hierfür ist sie ausgestattet mit der neuen Speicher-Technik HBM, einer geschlossenen Wasserkühlung und mit genug Leistung für Auflösungen jenseits von 4K! Ob letzteres wirklich stimmt und wie die GTX 980 Ti im Vergleich abschneidet, erfahren Sie im Test.

AMD Radeon R9 Fury X versus Nvidia Geforce GTX 980 Ti: Was sich im ersten Moment wie ein Kampf zwischen zwei Superhelden anhört ist in Wahrheit ein Vergleich von zwei Grafikkarten. Und dafür hat AMD schwere Geschütze aufgefahren!

Natürlich testen wir die beiden Top-Modelle von AMD und Nvidia mit Spiele-Benchmarks in 1080p, 1440p sowie in fordernden 2160p – beide Hersteller behaupten schließlich, dass diese Modelle für 4K-Gaming geradezu prädestiniert sind. Hinzu kommen verschiedene GPGPU-Tests und auch der 3DMark von Futuremark. Natürlich werfen wir auch einen kritischen Blick auf die Temperaturen, Lautstärke und den Stromverbrauch. Alle Testergebnisse sowie das Fazit finden Sie auf der zweiten Seite dieses Artikels. Zuerst folgt aber Technik-Teil, der Ihnen die Fiji-GPU der Radeon R9 Fury X näher bringen soll.

Direkt zu den Benchmark-Ergebnissen und zum Fazit auf Seite 2!

HBM-Speicher: gestapelt neben der GPU

Die wohl größte technische Neuerung ist die Einführung der neuen Speicher-Technik HBM (High Bandwith Memory), die AMD in Zusammenarbeit mit dem koreanischen Speicher-Hersteller SK Hynix entwickelt hat. Hierbei handelt es sich um vertikal gestapelte Speicherbausteine, die untereinander über mikroskopisch kleine Leitungen namens TSVs (Through-Silicon Vias) miteinander verbunden sind. Hinzu kommt, dass die Bausteine nun nicht mehr in gewisser Entfernung um den Grafikchip herum sitzen, sondern sich zusammen mit der GPU auf einem sogenannten Interposer befinden – grob gesagt eine gemeinsame Chipfläche, die über mehrere tausend Datenleitungen verfügt. Allein für den Interposer hat AMD mit mehreren Firmen zusammengearbeitet und mehrere Jahre in die Entwicklung investiert. All diese Eigenschaften und Neuerungen sollen folgende Dinge zur Folge haben: Höhere Speicherbandbreiten und ein geringerer Stromverbrauch als Modelle mit herkömmlichen GDDR5-Speicher. Übrigens ist AMD damit auch der erste Hersteller, der HBM in ein Endkonsumenten-Produkt einführt.

Bei HBM (High Bandwidth Memory) handelt es sich um Stapelspeicher, der direkt bei der GPU sitzt und höhere Bandbreiten bei niedrigerem Stromverbrauch ermöglicht.
Vergrößern Bei HBM (High Bandwidth Memory) handelt es sich um Stapelspeicher, der direkt bei der GPU sitzt und höhere Bandbreiten bei niedrigerem Stromverbrauch ermöglicht.
© AMD

In der AMD Radeon R9 Fury X befinden sich insgesamt vier HBMs, bei denen jeweils vier Speicherchips gestapelt sind. Jeder Stapelspeicher verfügt somit über je 1 GB Kapazität und eine Speicher-Taktfrequenz von 500 MHz. Jeder HBM ist über zwei 512-Bit breite Speicher-Controller an die GPU angebunden, was in Summe ein sattes 4096 Bit Speicher-Interface ergibt – im unten abgebildeten Blockdiagramm befinden sich die HBMs auf der linken Seite. Der zwischenliegende Level-2-Cache misst rund 2 MB.

4 GB Grafikspeicher klingen im ersten Moment zu wenig, besonders im Hinblick auf den Erzrivalen Nvidia Geforce GTX 980 Ti, der mit 6 GB daherkommt. Allerdings betont AMD, dass 4 GB HBM durchaus ausreichen, um in 4K und darüber hinaus flüssig zu spielen. Unsere Benchmarks werden zeigen, ob der Hersteller am Ende Recht behält.

Fiji im Detail: Links befinden sich die vier HBM-Speicherstapel, die über je zweimal 512 Bit Speicher-Interfaces über einen 2 MB großen Level-2-Cache an die GPU angebunden sind. In der Mitte befinden sich die vier Shader-Engines, die jeweils 64 x 64 Shader-Einheiten beinhalten.
Vergrößern Fiji im Detail: Links befinden sich die vier HBM-Speicherstapel, die über je zweimal 512 Bit Speicher-Interfaces über einen 2 MB großen Level-2-Cache an die GPU angebunden sind. In der Mitte befinden sich die vier Shader-Engines, die jeweils 64 x 64 Shader-Einheiten beinhalten.
© AMD

Fiji-Grafikprozessor: bewährte Architektur

Dem Fiji-Grafikchip selbst liegt die altbekannte GCN-Architektur (Graphics Core Next) zugrunde, die ihr Debüt in der AMD Radeon HD 7970 Ende 2012 feierte. Genauer gesagt handelt es sich bei Fiji um die GCN-Version 1.2 und entspricht damit dem Niveau des Tonga-Chips aus der Radeon R9 285. Doch AMD hat natürlich ordentlich Hand angelegt, wie Sie dem oben abgebildeten Blockdiagramm des Fiji-Chips entnehmen können: Die insgesamt 64 Compute-Einheiten (CU) in der Mitte der Abbildung beinhalten jeweils 64 Shader-Einheiten (AMD Stream-Prozessoren), womit wir bei 4096 Stück wären. Die Compute-Einheiten wiederum teilen sich gleichmäßig auf vier Blöcke auf, also 16 Stück pro Block. Jeder Block verfügt über eine eigene Raster-Einheit und Geometrie-Prozessoren. Im Vergleich mit der R9 290X ist auch die Anzahl der Transistoren von 6,3 auf 8,9 Milliarden gestiegen.

Weiterhin soll eine volle Unterstützung von DirectX 12 gegeben sein, das Microsoft mit Windows 10 einführt. Hinzu kommen weitere AMD-spezifischen Features wie die Programmierschnittstellen Vulkan und Mantle. Hinzu kommen die Downsampling-Technik Virtual Super Resolution (VSR), die Synchronisation von GPU und Bildschirm namens Feesync.

Die Fiji-GPU befindet sich zusammen mit den HBM-Chips auf einer gemeinsamen Fläche, dem sogenannten Interposer. Dank Tausender Datenverbindungen ist eine schnelle sowie energieeffiziente Speicheranbindung möglich.
Vergrößern Die Fiji-GPU befindet sich zusammen mit den HBM-Chips auf einer gemeinsamen Fläche, dem sogenannten Interposer. Dank Tausender Datenverbindungen ist eine schnelle sowie energieeffiziente Speicheranbindung möglich.
© AMD

Enorm gestiegen ist auch die Anzahl der TMUs (Textureinheiten), die sich um das Texture-Mapping kümmern – das Verfahren, um dreidimensionale Objekte mit Texturen auszustatten und sie den Shader-Prozessoren bereitzustellen: Über ganze 256 Stück verfügt Fiji. Hingegen gleich geblieben ist mit 64 die Anzahl der Raster-Operations-Prozessoren (ROPs, verantwortlich für die Pixel-Berechnung und Schreiben der Daten in den Speicher). AMD-typisch gibt es keine Angabe zu einem Standard-GPU-Takt, die Fury X soll mit bis zu 1050 MHz arbeiten. In folgender Tabelle haben wir die technischen Daten noch einmal mit der Konkurrenz und den Vorgängern gegenübergestellt. Eines ist aber schon einmal sicher: Die Fiji-GPU zählt aktuell zu den komplexesten Grafikchips auf dem Markt!

Grafikkarten-Oberklasse: Technische Daten im Vergleich

AMD Radeon R9 Fury X

Nvidia Geforce GTX 980 Ti

AMD Radeon R9 290X

Grafikchip

Fiji

GM200

Hawaii

Fertigung

28 Nanometer

Chipfläche

596 mm²

601 mm²

438 mm²

GPU-Standard-Takt / Boost-Takt

bis zu 1050 MHz

1000 / 1076 MHz

bis zu 1000 MHz

Shader-Einheiten

4096

2816

2816

TMUs

256

176

176

ROPs

64

96

64

Grafikspeicher

4096 MB HBM

6144 MB GDDR5

4096 MB GDDR5

Speichertakt (effektiv)

500 MHz

7012 MHz

5000 MHz

Speicheranbindung

4096 Bit

384 Bit

512 Bit

Speicherbandbreite

512 GB/s

337 GB/s

320 GB/s

TDP

375 Watt (275 Watt typisch)

250 Watt

300 Watt

Preis

699 Euro (unverbindliche Preisempfehlung)

739 Euro (unverbindliche Preisempfehlung)

290 Euro (Straßenpreis)

Kompaktere Grafikkarten dank Fiji

Einen weiteren positiven Nebeneffekt hat der Einsatz der HBM-Technik noch: Der Platzbedarf des Speichers auf dem PCB sinkt signifikant, laut AMD nimmt HBM etwa 19-mal weniger Platz ein als GDDR5. Die Abbildung weiter unten macht deutlich, wie sich der bisherige und der jetzige Aufbau unterscheiden: Der Interposer kommt zwar auf eine Fläche von 1011 Quadratmillimeter, vereint dafür aber auch Grafikchip und Speicher. Das Ergebnis sind also kompaktere Grafikkarten, wie sich auch unschwer an der Fury X selbst erkennen lässt – die Grafikkarte ist nur 19,4 Zentimeter lang, 10,2 Zentimeter hoch und nimmt zwei Steckplätze auf dem Mainboard in Anspruch. Stichwort Crossfire: Natürlich lässt sich die Fury X auch mit drei zusätzlichen Modellen betreiben. Allerdings ist dank der XDMA-Technik keine extra Verbindungsbrücke mehr notwendig, da die Kommunikation vollständig über die PCI-Express-Schnittstelle erfolgt.

Links der bisherige Aufbau: Die Speicherbausteine (in grün) verteilen sich rundherum des Grafikchips (in rot). Auf der rechten Seite die Fiji-GPU, die massig Platz auf dem PCB einspart.
Vergrößern Links der bisherige Aufbau: Die Speicherbausteine (in grün) verteilen sich rundherum des Grafikchips (in rot). Auf der rechten Seite die Fiji-GPU, die massig Platz auf dem PCB einspart.
© AMD

Weiterhin betont AMD das Design der Fury X mit folgenden Wörtern: „Professionell. Elegant. Simpel. Modern.“ – ja, wir reden immer noch von Grafikkarten. Aber der Hersteller behält Recht, denn das schlichte Design weiß zu gefallen. Die Fury X besteht komplett aus Aluminium mit Glanz-Beschichtung und besitzt außerdem noch Soft-Touch-Flächen. Wirklich sehr edel, auch wenn sich über den wahren Nutzen natürlich streiten lässt.

So tunen Sie Ihre AMD-Radeon-Grafikkarte

500-Watt-Wasserkühlung

Um das neue Flaggschiff standesgemäß zu kühlen, greift AMD wieder zu einer geschlossenen Wasserkühlung mit 120 Millimeter Lüfter und Radiator – die Karte selbst verfügt weder über einen Lüfter, noch über entsprechende Auslässe an der Front. Ganz neu ist diese Art der Kühlung für AMD natürlich nicht: Die Dual-GPU-Karte Radeon R9 295X2 war mit einer vergleichbaren Kühlung ausgestattet. Dieses Mal kommt der Wasserkühler aus dem Hause Cooler Master, der 120er-Lüfter kommt von Scythe und ist im freien Handel unter dem Namen "Gentle Typhoon" erhältlich.

Die Wasserkühlung arbeitet mit einem 120-Millimeter-Radiator und einem entsprechenden Lüfter. Letzterer lässt sich allerdings nicht tauschen, dafür lässt sich ein zusätzliches Modell auf die Gegenseite montieren. AMD verspricht niedrige Betriebstemperaturen (etwa 50 Grad Celsius) sowie eine geringe Lautstärke.
Vergrößern Die Wasserkühlung arbeitet mit einem 120-Millimeter-Radiator und einem entsprechenden Lüfter. Letzterer lässt sich allerdings nicht tauschen, dafür lässt sich ein zusätzliches Modell auf die Gegenseite montieren. AMD verspricht niedrige Betriebstemperaturen (etwa 50 Grad Celsius) sowie eine geringe Lautstärke.
© AMD

Die Schläuche sind für eine längere Haltbarkeit textilummantelt und etwa 40 Zentimeter lang. Laut AMD soll die Kühlung bis zu 500 Watt abführen können, die GPU-Temperatur soll sich bei „typischer Gaming-Auslastung“ auf etwa 50 Grad Celsius belaufen. Zwar stattet AMD die Fury X mit zwei 8-Pin-Stromanschlüssen aus, jedoch soll sich die typische Auslastung auf 275 Watt belaufen, maximal sollen es 375 Watt sein – allerdings soll der Maximalwert kaum erreicht werden, und wenn dann auch nur für sehr kurze Zeit. Immerhin ist somit genug Freiraum für Overclocking-Experimente. Ohnehin verspricht AMD ein gewaltiges OC-Potenzial für die Fury X.

Die geschlossene Wasserkühlung soll die GPU bei 50 Grad Celsius arbeiten lassen. Allerdings lässt sich der 120-Millimeter-Lüfter nicht tauschen.
Vergrößern Die geschlossene Wasserkühlung soll die GPU bei 50 Grad Celsius arbeiten lassen. Allerdings lässt sich der 120-Millimeter-Lüfter nicht tauschen.
© AMD

Wer dagegen Strom einsparen möchte, der bekommt von AMD die Technik „Frame Rate Targeting Control“ (FRTC) an die Hand: Über den Catalyst-Treiber lässt sich die Bildrate auf einen beliebigen Wert einschränken, um Strom einzusparen und das Betriebsgeräusch sowie die Temperaturen zu minimieren. Die Technik bietet sich auch an, wenn das Spiel mit viel höheren Bildraten läuft als der Bildschirm ausgeben kann. Bei einer Demonstration im Rahmen des Launch-Events war somit eine Einsparung von rund 200 Watt möglich!

Schade finden wir allerdings, dass sich der Lüfter nur tauschen lässt, indem der Käufer die Grafikkarte an der Oberseite aufschraubt. Doch natürlich empfiehlt AMD nicht, die Karte zu öffnen oder gar auseinander zu bauen. Hierbei könnten nämlich Schäden an der Wasserkühlung entstehen, womit eine ordnungsgemäße Kühlung nicht mehr gewährleistet wäre. Allerdings ist es möglich, einen zusätzlichen Lüfter zu installieren, um das Push-Pull-Verfahren auszunutzen - die Kontrolle der Umdrehungen muss dann aber das Mainboard übernehmen. Übrigens: Zwar beherrscht die Grafikkarte den Stromsparmodus „AMD Zercore Power“, bei dem sich die Karte im Leerlauf auf nur wenige Watt Leistungsaufnahme reduziert. Allerdings läuft der Lüfter weiter, da die Pumpe und somit der Kühlkreislauf aktiv bleiben müssen. Dennoch verspricht AMD ein sehr niedriges Betriebsgeräusch – dazu kommen wir allerdings später.

Der Catalyst-Treiber erlaubt das Übertakten der Grafikkarte mit Overdrive (links): Hier lässt sich die Taktrate in Abhängigkeit der Temperatur, des Stromverbrauchs oder auch per Hand einstellen. Auch die Lüftergeschwindigkeit lässt sich regeln. Rechts sehen Sie den Bildraten-Limiter, der Spiele auf einen einstellbaren Maximalwert beschränkt, um Strom einzusparen.
Vergrößern Der Catalyst-Treiber erlaubt das Übertakten der Grafikkarte mit Overdrive (links): Hier lässt sich die Taktrate in Abhängigkeit der Temperatur, des Stromverbrauchs oder auch per Hand einstellen. Auch die Lüftergeschwindigkeit lässt sich regeln. Rechts sehen Sie den Bildraten-Limiter, der Spiele auf einen einstellbaren Maximalwert beschränkt, um Strom einzusparen.

Lichtspiele und Schnittstellen

Da wir gerade beim Thema Leistungsaufnahme sind: An die PCI-Stromanschlüsse verbaut AMD acht LEDs. Eine LED leuchtet in grün und zeigt an, wenn sich die Fury X in den Zerocore-Power-Modus begibt. Die restlichen sieben Lämpchen leuchten in rot und zeigen das aktuelle Auslastungs-Level der GPU an. Über einen DIP-Schalter lässt sich die Beleuchtung auch auf blau umstellen. Auch das Radeon-Logo an der Außenseite erstrahlt in sattem Rot. Darüber befindet sich ein kleiner Bios-Umschalter. Anders als bei der 290X handelt es sich hier nicht um zwei verschiedene Betriebsmodi, sondern lediglich um ein zweites, nicht flashbares Backup-Bios.

Status-LEDs an den PCI-Stromanschlüssen (rechts) zeigen die Auslastung der GPU an oder ob sich die Karte in den Zerocore-Power-Modus geschaltet hat. Auch das Radeon-Logo leuchtet nun.
Vergrößern Status-LEDs an den PCI-Stromanschlüssen (rechts) zeigen die Auslastung der GPU an oder ob sich die Karte in den Zerocore-Power-Modus geschaltet hat. Auch das Radeon-Logo leuchtet nun.
© AMD

Am Slotblech stehen wie gewohnt die Video-Schnittstellen zur Verfügung, maximal sechs Monitore lassen sich an der Fury X parallel betreiben. AMD verzichtet nun komplett auf DVI und verbaut stattdessen drei Displayports in der Version 1.2 mit MST-Unterstützung sowie einmal HDMI – letzteres allerdings nur in der veralteten Version 1.4a, womit die Ausgabe in 4K respektive Ultra-HD in flüssigen 60 Hz nicht möglich ist. Des Weiteren fehlt auch die Unterstützung des 4K-Kopierschutz-Standards HDCP 2.2, womit sich also auch 4K-Streams und 4K-Blu-rays nicht ansehen lassen. „Next-Generation-Display“ schaut definitiv anders aus, AMD!

Von wegen "Next Generation Display": Zwar gibt es dreimal Displayport 1.2 mit MST-Hub, doch beim einzelnen HDMI-Anschluss handelt es sich um die Version 1.4a, die 4K-Inhalte nur mit 30 Hz wiedergeben kann. Nvidia ist da mit HDMI 2.0 bei der 980 Ti weiter!
Vergrößern Von wegen "Next Generation Display": Zwar gibt es dreimal Displayport 1.2 mit MST-Hub, doch beim einzelnen HDMI-Anschluss handelt es sich um die Version 1.4a, die 4K-Inhalte nur mit 30 Hz wiedergeben kann. Nvidia ist da mit HDMI 2.0 bei der 980 Ti weiter!
© AMD

Auf der nächsten Seite finden Sie die Benchmarks und Testergebnisse zu den Spiele- und GPGPU-Tests mit der AMD Radeon R9 Fury X. Natürlich lesen Sie auf Seite 2 auch über die Temperaturen, Betriebsgeräusche und die Leistungsaufnahme sowie das abschließende Test-Fazit: Direkt zu Seite 2

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