RDNA portada iluminati

Destripando RDNA2: qué podemos esperar de las nuevas consolas

Ya desde hace meses sabíamos que las nuevas consolas estarán fabricadas por AMD y basadas en Zen2 y RDNA2, pero no teníamos clara como sería su implementación final. En las últimas semanas por fin hemos ido conociendo más y más detalles sobre como serán las futuras consolas PlayStation 5 y XBOX Series X (en adelante PS5 y XsX), datos sobre sus procesadores, sobre sus gráficas, almacenamiento, frecuencias…

Así que teniendo un PC con unos componentes que son “primos hermanos” de los que traerán las consolas… y andaba aburrido por casa… creo que puede estar bien poner a prueba la RX 5700 XT (la GPU más parecida que tenemos para comparar)… y así vamos ver cuales son los posibles límites de las futuras consolas.

¿Qué sabemos de las gráficas de las consolas next-gen?

Vamos a tener 2 consolas basadas en la arquitectura RDNA2, fabricadas en 7nm y que compartirán diseño con las futuras gráficas que saque AMD al mercado a partir del verano/otoño. Durante muchos años las gráficas AMD estaban basadas en la arquitectura GCN, que aún siendo muy potentes sobre el papel con cantidades desorbitadas de “teraflops” en la realidad no competían de igual a igual con las gráficas Nvidia (comparando “teraflops” y rendimiento).

RDNA roadmap

Con RDNA se dio un gran salto hacia adelante, abandonando (parcialmente) la arquitectura GCN, y como muestra tenemos las actuales 5700XT, 5700, 5600XT y 5500XT. Se mejoró notablemente el consumo, se alcanzaron frecuencias más altas y gracias a GDDR6 mejor rendimiento general en todos los juegos (tanto DX11 como DX12), sobretodo en aquellos que siempre habían sido “territorio Nvidia”.

Modelo5500XT5600XT57005700XT
Computer Units22 CU36 CU36 CU40 CU
Shading Units1408230423042560
Boost Clock1845 MHz1560 MHz1725 MHz1905 MHz
Game Clock1717 MHz1375 MHz1625 MHz1755 MHz
TDP130W150W180W225W
TFLOPS (FP32)5.27.27.959.75

Viendo la tabla de especificaciones vemos como una constante que el “Game Clock” viene a ser siempre unos 100-150 MHz inferior al “Boost Clock” y es algo que en la práctica se traduce en que al poner un valor de MHz en el software de Radeon, nunca vamos a alcanzar ese valor, sino uno algo inferior (entorno a un 3-4% menos). Es decir, si fijamos un valor de 1700MHz habremos hecho un overclock “hasta 1700MHz” y no “a 1700Mhz”.

La realidad es que salvo la 5500XT (que es Navi14), las otras 3 consolas (5600XT, 5700 y 5700XT) comparten el mismo chip Navi10, en el que simplemente activan/desactivan partes del chip y juegan con las frecuencias para poder posicionarlas en diferentes precios en el mercado. Eso implica que la relación frecuencias/voltaje también es la misma en las 3 (depende más de la calidad del silicio que te toque) y presumiblemente pasará lo mismo con RDNA2. La duda que nos surge entonces es: ¿las GPU de XsX y PS5 tendrán el mismo chip?

¿Cómo escala frecuencias/voltajes las actuales RDNA?

RDNA efficiency

Como vemos en el gráfico, se espera cierta mejora a nivel de rendimiento por watio (Perf-Per-Watt), sin embargo es un valor bastante engañoso cuando comparamos productos de gamas muy distintas o que funcionan a diferentes voltajes…

Así que con intención de responder esa pregunta, vamos a jugar con las frecuencias y voltajes de la RX 5700 XT para ver como van pidiendo más y más voltaje según subimos frecuencias. Así entendiendo como escala RDNA podemos hacernos una idea de qué esperar de RDNA2

PROCEDIMIENTO

  • Benchmark Uniengine Valley >> Ajustes 1080p, DX11, Ultra y Antialiasing 8x
  • Monitorización con HWinfo64, Radeon y MSI Afterburner
  • Los valores de GameClock son valor máximo registrado durante la prueba, no el valor medio.
  • Ajuste de voltaje con subidas de +25mV y están redondeados
  • Incrementos de +50MHzA partir de 1900MHz (Boost Clock de la 5700 XT)
  • Más adelante prometo añadir algún benchmark más.

EQUIPO DE PRUEBAS

  • CPU: AMD Ryzen R9 3900X (OC 4.3GHz)
  • Placa: ASUS X570 Strix-E
  • RAM: G.Skill TridentZ NEO 3600MHz/CL16 2x16GB
  • GPU: Powercolor RedDevil RX 5700 XT
  • SSD: Samsung 970 EvoPLUS (500GB) + Crucial P1 (1TB)
  • AiO: Alphacool Eisbauer 360
  • Caja: Lian-Li PC-O11 Dynamic
RDNA escalation voltage
Boost Clock (MHz)Game Clock (MHz)VOLT (Mv)POWER (W)VALLEY (score)
12001163750943442
13001261750963616
140013557751033750
150014478001133893
160015428501223997
170016269001364025
180017329501524201
1900183010001704267
1950187410501834295
2000192510751924357
2050197211002044389
2100203011502174455
2150207912002204502
  1. Observamos es que se confirma lo expuesto sobre el Boost Clock y Game Clock. Vemos diferencias de entre 40-80MHz pese a ser el valor máximo registrado (no el medio). Insisto tanto con ésto porque no me creo las frecuencias prometidas por la PS5 como veremos después.
  2. Son gráficas que funcionan muy bien con voltajes tan bajos como 750mV y sin embargo ya mantienen una parte muy importante de su rendimiento. Subir hasta 1950MHz supone casi duplicar el consumo para sólo un 25% de mejora de rendimiento.
  3. A partir de los 1900MHz la gráfica va necesitando cada vez más y más voltaje para seguir subiendo (como se ve muy bien en la imagen). De hecho la GPU por temperaturas podría seguir subiendo, pero está bloqueada a 1.200mV de máximo y de hecho se nota que está haciendo tope porque no sube ya casi el consumo en la prueba a 2150MHz.
  4. El rendimiento “teórico” de una 5600XT estaría entorno a los 1200-1300MHz de la 5700XT y la 5700 se quedaría entorno a los 1400-1500MHz. Pero la realidad es que en las 3 consolas superamos de largo los valores Boost de las especificaciones, que correspondían a los modelos de referencia con refrigeración blower… el problema es que la 5600XT (8-pin) y la 5700 (8pin+6pin) van limitados por la alimentación PCI respecto a la 5700XT (2x 8-pin)
  5. Como hemos explicado antes, TODAS escalan igual y necesitarían similar voltaje para alcanzar las mismas frecuencias.

Que podemos esperar de RDNA2

Ya sabemos algo mejor como funciona RDNA y las actuales gráficas AMD. También AMD lleva meses dándonos información con cuentagotas como quien tira pan a las palomas. Así que vamos a intentar reunir esas pequeñas piezas del puzzle de RDNA2.

  • Construcción en 7nm+ por parte de TSMC
  • Mejora del 50% de rendimiento por wattio
  • Variable Rate Shading
  • Hardware dedicado para Ray Tracing
RDNA performance contributors

Así mismo tenemos alguna imagen de cómo mejoraba RDNA frente a GCN, de la que podemos sacar algunas conclusiones de cara al rendimiento. En esa ocasión se hablaba de casi un 60% de mejora por el cambio de arquitectura, un 25% de ganancia por el salto a los 7nm y un 15% de mejora por frecuencias y eficiencia energética.

Pero en esta generación la diferencia de arquitecturas es mucho menor, el paso de 7nm a 7nm+ tampoco se espera muy grande y en frecuencias a partir de los 1900MHz ya hemos visto que no ganamos mucho. Sumando esas 3 cosas, cuesta trabajo esperar una mejora superior a un 10-15%.

¿Pero en esas gráficas se prometía un +50% de mejora? No, se prometía mejora por wattio. Así que la única forma de cumplir esas promesas es aumentando el número de Computer Units… y parece que ese será el camino elegido pudiendo ver gráficas con entre 52CU y 80CU (a menores frecuencias) en lugar de los 40CU de la actual RX 5700X.

Las GPU que han anunciado las consolas

RDNA XBOX SERIES X

En primer lugar vamos a empezar por XsX ya que fue la primera en anunciar las especificaciones de sus gráficas. En este caso vamos a contar con un chip de 52CU con unas frecuencias anunciadas de 1825MHz. Eso supone que vamos a tener un chip enorme, un 30% más grande que el chip Navi 10 que montan las 5700XT.

Supuestamente ese chip de 52CU correspondería con el chip Navi 23 que montarían las futuras RX 5800 XT, que además contaría con hardware dedicado a Ray Tracing usando Microsoft DXR.

NombreProcesadorShadersTMUsROPsMemoriaTipoBusTDP
Radeon RX 5800 XTNavi 233328208648 GBGDDR6256 Bit275 W

Sin embargo me llaman la atención 2 detalles… el primero que pese a pasar de 40CU de la 5700XT a 52CU no han aumentado los ROPs que se mantienen en 64 (Render Output Pipelines) que son los encargados del renderizado final de la imagen. Y el segundo que se especula un Boost Clock de 1775MHz y Game Clock 1600MHz para estas gráficas 5800XT, que viene a ser lo mismo que anunciaba Microsoft (1825MHz).

Es decir, esperaría unos 1600-1650MHz que corresponderían a un voltaje inferior a 900mV y unos 170-180W de consumo. En cuanto a rendimiento estaríamos entorno a un 20-30% por encima del rendimiento de la 5700XT (sin OC), lo que lo situaría a la par de una RTX2080.

RDNA PS5

Por su parte la PS5 ha anunciado una apuesta bastante diferente en cuanto a la GPU: 32CU y unas altísimas frecuencias de 2230MHz. Yo personalmente me tomo con cierto recelo esos valores de frecuencias, pues como hemos explicado seguramente son valores Boost Clock que podrían traducirse en valores Game Clock por debajo de los 2100MHz en realidad.

Un chip de 32CU resulta raro… en la actual generación de RDNA tienen 40CU (o 36CU por tener 4CU desactivados) y a la Navi 23 se le suponen 52CU (y posiblemente 48CU para la RX 5800). Esto nos deja con 2-3 posibles candidatos para dar nacimiento a este chip de 32CU:

  • Tomar el chip Navi 23 de 52CU y anular 20CU, lo cual sería un derroche total (lo descarto).
  • Tomar un chip de 40CU RDNA2 y quitar 8CU… pero no se ha escuchado nada respecto a este chip.
  • Que el supuesto chip Navi 21 que daría vida a las 5900, 5900XT, 5950 y 5950XT (en el caso de que existan todas) y que llegaría hasta los 80CU estuviera en realidad formado por 2 chips más pequeños de 40CU.
NombreProcesadorShadersTMUsROPsMemoriaTipoBusTDP
Radeon RX 5950 XTNavi 2151203209624 GBGDDR6384 bit350 W
Radeon RX 5950Navi 2148643049624 GBGDDR6384 bit350 W
Radeon RX 5900 XTNavi 2143522729612 GBGDDR6384 bit300 W
Radeon RX 5900Navi 2140962569612 GBGDDR6384 bit300 W

Se rumorean unas frecuencias de 1635MHz Boost Clock y 1400MHz de Game Clock (para 5950XT y 5900), mientras que la 5900XT tendría +100MHz y la 5950 tendría -100MHz respecto a esos valores. Si volvemos a las tablas vemos que esas frecuencias casan con voltajes inferiores a 900mV (lo mismo que nos salía en la XsX). Mientras que la 5950XT tendría 80CU, las otras 3 gráficas tendrían 76, 68 y 64 CU respectivamente.

Personalmente me decanto más por la segunda-tercera opción. Se viene rumoreando sobre una gráfica denominada “BigNavi” y la posibilidad de una gráfica “duo” (con 2 chips unidos). Y es que no sería la primera vez que AMD opta por el camino de las gráficas Duo, de hecho tiene varias Radeon Pro Duo en su catálogo profesional actualmente y en el pasado ya jugó con esta estrategia para encararse con las gamas altas gaming de Nvidia. Pero tampoco sería descabellado pensar en que busquen repetir el éxito del diseño de chiplets en GPU.

Esto nos dejaría que la PS5 sería un chip de 40CU con 8CU desactivados… y al contar con la mitad de CU podría explorar frecuencias mucho más altas como hace la 5700XT llegando a los 2100-2150MHz… siempre que lo hiciera con voltajes menores que la 5700XT. Sin embargo haciendo números me deja varias incógnitas… aún con esas frecuencias tan altas le costaría alcanzar el rendimiento de una 5700XT… y por otro lado sólo contaría con 48ROPs y 128TMUs (Texture Mapping Units).

Comparando las consolas cara a cara

Sinceramente veo que la XsX es mucho más potente que la PS5 por muchas altas frecuencias que tenga la segunda… el problema es que la cantidad de TMUs y Shaders van relacionados con el número de CU (4TMUs y 64Shaders por cada CU) y encima la menor cantidad de ROPs tampoco ayuda a ser optimistas.

Funcionar a menores frecuencias y meter muchos CU está bien para dar muchos TFLOPs y cuando los juegos se encuentran bien optimizados. Sin embargo cuando falla esa optimización las mayores frecuencias siempre son una garantía como llevamos muchos años viéndolo en PC. Las carencias de la arquitectura GCN las suplía AMD metiendo chips enormes con 56-64CU (290X, 390X, Fury, FuryX, Vega56 y Vega64) que en juegos bien optimizados podían competir con gráficas Nvidia hasta 200€ más caras… pero que en el lanzamiento de los juegos sufrían bastante y en juegos con malas optimizaciones (me viene a la cabeza PLAYERUNKNOWN’S BATTLEGROUNDS) les hacía rendir incluso por debajo de gráficas Nvidia más baratas.

Es como comparar un coche deportivo con un todoterreno… en carreteras perfectamente asfaltadas (optimizadas) puede que el deportivo sea mucho más rápido… pero al salir a un camino o una carretera mal asfaltada, el todoterreno es más ágil y puede superar al deportivo pese a ser menos potente. Y en este caso, veo a la PS5 algo más todoterreno.

Consolas versus Tarjetas Gráficas

NombreProcesadorShadersTMUsROPsBoostGame
Radeon RX 5800 XTNavi 233328208641775MHz1600MHz
XBOX Series XNavi 233328208641825MHz1600MHz
Sony PS5Navi 212048128482230MHz2100MHz
Radeon RX 5700 XTNavi 102560160641905MHz1755MHz

Respecto a cómo quedarían las nuevas consolas comparadas con las gráficas de PC… sin duda van a ser unas consolas extremadamente potentes, que no sólo van a superar a las gráficas de gama media actuales, sino que van a codearse con las gamas medias/altas de PC. Ya hemos visto que van a contar con lo último de AMD en gráficas, van a tener hardware dedicado para Ray Tracing, los desarrolladores optimizarán los juegos para cada consola…

Sin embargo tienen 2 puntos claramente en contra: la potencia y el calor. Va a ser el factor limitante y no termino de imaginarme a ninguna de las 2 consolas superando los 180-200W de consumo derivado de su gráfica. Los chips de 7nm tienen muy buen desempeño hasta los 1.000mV (aprox), pero si seguimos subiendo los consumos y el calor se disparan… algo que en PC controlamos aumentando el número de ventiladores o su cantidad, pero que en consolas va a ser ciertamente un problema.

Para mí este salto de calidad de las consolas es una gran noticia para todos. Los “consoleros” podrán disfrutar por fin los niveles gráficos que llevamos años teniendo en PC, para los desarrolladores será más fácil hacer “ports” de sus juegos de unas plataformas a otras y quizá todos podamos soñar con juegos “cross-plattform”.

El gaming en PC seguirá evolucionando y aportando cosas donde las consolas no pueden llegar, como manejar configuraciones multipantalla, compatibilidad con pantallas ultrawide, tasas más altas de fps, más opciones para el streaming…


*Todos los datos e información sobre los modelos RX 5800, 5800XT, 5900, 5900XT, 5950 y 5950XT (frecuencias, números de CUs/TMUs/ROPs, TDP, incluso los nombres) son datos filtrados y por tanto NO OFICIALES.

** El próximo día 22 de Abril hay una presentación de AMD y se supone que hablarán de las nuevas gráficas, las consolas, portátiles… así que estaremos atentos para actualizar la información y corregir los datos que sean necesarios.

***Las opiniones y conjeturas sobre cual puede ser el rendimiento final de estas consolas (y en general de RDNA2) son opiniones personales tras haber tenido 3 gráficas AMD en los últimos 3-4 años.

****Fuentes: TechPowerUP GPU Datasheet RDNA2

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