ウォータークーラーの設置
AMD の Radeon RX Vega 64 のオーバークロックとアンダーボルティングについては多くのことが書かれています。今日は、カードの熱を考慮に入れずに、クロック レートと電圧の関係をさらに深く掘り下げていきます。
最高のテレメトリ
まず、AMDのPowerTuneテクノロジーがどのように動作するのかを見ていきましょう。PowerTuneテクノロジーは、GPUの最も重要なパフォーマンス特性をリアルタイムで評価し、温度センサーへのクエリと電圧レギュレータのテレメトリデータも考慮します。これらの情報はすべて、事前にプログラムされたデジタル電源管理（DPM）アービトレータに転送されます。
このアービトレータは、BIOSとドライバによって設定されたGPUの電力、熱、電流の制限値、そしてドライバのデフォルト設定に加えられた変更を認識しています。これらの制限値内で、アービトレータはすべての電圧、周波数、ファン速度を制御し、グラフィックカードのパフォーマンスを最大限に高めます。制限値が1つでも超過した場合、アービトレータは電圧、クロックレート、またはその両方を調整できます。
電圧: AMD PowerTune vs. Nvidia GPU Boost
AMDのRadeon RX Vega 64は、最新のAPUやPolaris GPUで既にお馴染みのAdaptive Voltage and Frequency Scaling（AVFS）も採用しています。ウェーハ品質のばらつきを考慮し、この機能は個々のダイが最大限のパフォーマンスを発揮できるように設計されているとのことです。これはNVIDIAのGPU Boostテクノロジーに似ています。その結果、各GPUは電圧設定において独自の負荷ラインを持つことになります。しかし、Polarisの実装以降、いくつか変更点があります。
AMDのWattManは、最も高い2つのDPMステートの電圧をほぼ完全に手動で設定できる自由度を提供します。これはGPU Boostとは異なります。GPU Boostでは、手動で電圧変更する際にオフセットの種類を定義することしかできず、カーブエディターで完全な電圧制御を強制することはできません。後ほど説明するように、この自由度の高さはメリットにもデメリットにもなり得ます。DPMステートの電圧を手動で設定すると、AVFSが打ち消されたり、完全にキャンセルされたりする可能性があるからです。
モニタリングにより、電力制限の有無にかかわらず、手動設定でカードの電圧がどのように変化するかを直接測定することができました。結果は驚くべきもので、Polarisベースのカードで見られるものとは大きく異なっていました。
ちょっとした神話を打ち破りたいのですが、アンダーボルティングによって達成されたクロックレートの向上はすべて、空冷カードの温度低下によるものでした。このテストのように温度を考慮に入れないと、すべてが覆ってしまいます。センセーショナルな見出しも、その過程で都市伝説と化してしまうのです。
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テストしたもの
結果をより分かりやすく比較しやすくするために、5つの異なる設定を採用しました。これらは、それぞれの極端な例を示すのに十分です。
- 標準設定「バランスモード」
- 低電圧: デフォルトの電力制限を使用して電圧を 1.0V に設定
- オーバークロック: 電力制限が 50% 増加
- オーバークロック: 電力制限が 50% 増加、GPU クロック周波数が 3% 増加
- オーバークロック: 電力制限が +50% 増加、GPU クロック周波数が 3% 増加、電圧が 1.0V に設定
調整可能な2つのDPMステートを1.0V未満に下げると、様々なシナリオで不安定な動作が発生しました。ほとんどの場合、0.95Vまで下げることは可能でしたが、クロックレートはそれに応じて不釣り合いに低下しました。最大電力制限を使用しながら電圧を1.0V未満に下げると、3Dアプリケーションの起動直後にクラッシュが発生しました。
大規模な冷却ソリューションの構築
まず第一に、400W出力時でも標準設定と同じ温度を維持できるサーマルソリューションを構築する必要があります。最終的に、これを実現する唯一の方法は、クローズドループとコンプレッサークーラーを使用することです。この構成により、GPUのコールドプレートの温度を常に20℃に保つことができます。
AlphacoolのEiszeit 2000チラーに加えて、EK Water BlocksのEK-FC Radeon Vegaも使用しています。ニッケルメッキ銅製で、GPU、HBM2、電圧調整回路、そしてチョークコイルと接触します。つまり、このセットアップはまさに私たちが求めていた機能を果たしてくれます。
デュアルスロットグラフィックカードにシングルスロット水冷クーラーを取り付けた、少々おかしな見た目を避けるため、元のブラケットを同梱のシングルスロット用ブラケットに交換しました。スロットカバーには穴があるため、皿ネジがスロットカバー内ではなく上面に付いていますが、これは比較的小さな欠点です。
AMDインターポーザーから古いサーマルペーストを拭き取った後、小さなヘラを使って表面に新しいサーマルペーストを薄く塗布します。ダイに少し残留物があると見栄えが悪くなる可能性がありますが、洗浄中に過度の圧力をかけるとパッケージに永久的な損傷を与える可能性があるため、注意が必要です。
次に、ウォーターブロックの適切な場所にサーマルパッドを貼り付けます。EKの説明書では、グラフィックカードに貼り付けるように指示されていますが、私たちがこのように異なるやり方をしたのは、テーブルに置いたクーラーの上にボードを置くのではなく、その上にボードを置く方がよいからです。ウォーターブロックにサーマルパッドを貼り付ければ、作業中に剥がれることはありません。
グラフィックカードをネジ止めすれば、準備完了です。取り付けは素早く簡単です。インターポーザーにご注意ください。
露出した裏側には、ウォーターブロックを固定するために使われている多数のネジとナイロンワッシャーが見えます。パッケージ全体だけでも、7本のネジが全てをしっかりと固定しています。
ちょっとした美的センスと、わずかに優れた熱性能（位相ダブラーを冷却する！）を求める愛好家は、フィットしたバックプレートを取り付けることができます。
測定のためにバックプレートを取り外したのは、バックプレートに穴を開けることができなかったからです。
テストシステムと方法論
新しいテストシステムと手法については、「グラフィックカードのテスト方法」でご紹介しました。私たちの一般的なアプローチについて詳しく知りたい方は、こちらの記事をご覧ください。その後、高速グラフィックカードのベンチマークテストでボトルネックが発生する可能性を回避するため、CPUと冷却ソリューションをアップグレードしました。
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私たちの研究室で使用されているハードウェアには以下が含まれます。
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| 試験装置と環境 | |
|---|---|
| システム | - Intel Core i7-6900K @ 4.3 GHz- MSI X99S Xpower Gaming Titanium- Corsair Vengeance DDR4-3200- 1x 1TB Toshiba OCZ RD400 (M.2 SSD、システム)- 2x 960GB Toshiba OCZ TR150 (ストレージ、イメージ)- be quiet Dark Power Pro 11、850W PSU |
| 冷却 | - EKウォーターブロック EK-FC Radeon Vega - Alphacool Eiszeit 2000 チラー- Thermal Grizzly Kryonaut（クーラーの切り替え時に使用） |
| 周囲温度 | - 22℃（エアコン） |
| PCケース | - Lian Li PC-T70 拡張キットと改造 |
| モニター | - エイゾー EV3237-BK |
| 消費電力測定 | - PCIe スロットでの非接触 DC 測定 (ライザー カードを使用) - 外部補助電源ケーブルでの非接触 DC 測定 - 電源での直接電圧測定 - 2 x Rohde & Schwarz HMO 3054、500 MHz デジタル マルチ チャネル オシロスコープ (ストレージ機能付き) - 4 x Rohde & Schwarz HZO50 電流プローブ (1 mA - 30 A、100 kHz、DC) - 4 x Rohde & Schwarz HZ355 (10:1 プローブ、500 MHz) - 1 x Rohde & Schwarz HMC 8012 デジタル マルチメーター (ストレージ機能付き) |
| 熱測定 | - 1 x Optris PI640 80 Hz 赤外線カメラ + PI Connect - リアルタイム赤外線監視および録画 |
詳細: 最高のグラフィックカード
詳細: デスクトップ GPU パフォーマンス階層表
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Igor Walllossek氏は、Tom's Hardware誌で、技術分析と詳細なレビューに重点を置いた幅広いハードウェア記事を執筆しています。GPU、CPU、ワークステーション、PCの組み立てなど、PCコンポーネントの幅広い分野を網羅しています。彼の洞察力に富んだ記事は、絶えず変化するテクノロジー業界において、読者が情報に基づいた意思決定を行うための詳細な知識を提供しています。
