AMD Radeon R9 295X2显卡深度测试

在GPU的顶级追逐赛上，AMD从未停止过角逐。从早期的Radeon HD 3870X2、Radeon HD 4870X2、Radeon HD 5970、Radeon HD 6990以及比较近Radeon HD 7990等显卡上，都能看到AMD在为实现同时代为强大的GPU性能而努力，AMD用这样的“双芯”产品带来了显卡发展的一个又一个性能巅峰。不过，在Radeon HD 7990后，随着GPU工艺的发展渐渐放缓，功耗控制日渐变难，双芯显卡在功耗控制上的难题也浮现了出来。在Radeon HD6990上，AMD尚可使用重新调整位置的侧吹式散热器保证GPU的温度不会“超标”，但是随之而来的噪音问题也让玩家伤透了脑筋。在上一代Radeon HD 7990上，AMD果断放弃了侧吹式散热设计，改用非公版显卡常见的三风扇直吹式设计。虽然它在噪音和温度表现上都比较出色，但不得不说，这已经是AMD后的妥协了，下一代显卡如果功耗继续增高，应该怎么办呢？上液冷！这是AMD做出的选择。在绝对的性能面前，AMD选择了全新的水冷散热，它就是本文的主角—AMD Radeon R9 295X2，这款售价高达12999元的顶级双核心产品。

令人惊讶的Hawaii×2

从本质来看, R9 295X2就是内部通过两颗R9 290X核心互联(CrossFireX)组成的一款双芯显卡。但从其外观来看，它仍然是一款单显卡，只是内部具备了显卡互联系统。从规格上来看，Radeon R9 295X 2基本上就是Radeon R9 290X的翻倍，只是在频率上做出了一些调整。比如R9 295X 2的流处理器数量从之前的R9 290X的2816个直接翻倍到5632个，于此同时翻倍的还有显存容量，从之前的4GB翻倍到了8GB。不过受制于CrossFireX的工作原理，两颗GPU中的数据应该是完全一样的，所以实际上总的可使用显存容量依旧是4GB。此外，显存位宽也变成了两个512bit,纹理单元数量增加到了176×2个，ROP数量也达到了史无前例的64×2个。当然，除了部分规格翻倍外，也还有不变的部分，比如显存频率依旧维持了5GHz不变，制程依旧是TSMC的28nm工艺。

规格上的翻倍带来了性能的大跃进，R9 295X2的的理论单精度计算能力高达11.5TFLOPS，这也是史上首次单显卡的单精度计算能力突破了10TFOPS。AMD并未公布该显卡的双精度性能，但两颗芯片本身应该具有超过5TFLOPS的双精度计算能力。从这一点来说，目前R9 295X2的理论计算能力应该是市售显卡中为强悍的。

说完了性能，接下来就是功耗了。由于R9 295X2基本上就是R9 290X的翻倍，因此功耗也将翻倍，从之前的250W飙升至500W，也创下了目前民用单PCB显卡的功耗高纪录。为了解决如此高功耗的散热和供电问题，AMD不但使用了超级豪华的14层PCB，还首次在公版显卡上使用了水冷散热，并且还设计了非通用电器标准的双8Pin供电接口满足显卡供电要求。有关这部分内容，接下来的部分会为大家详细解读AMD的新卡皇在显卡设计、散热和供电方面的有趣信息。

14层PCB和特别的双8Pin接口

对R9 295X2这种顶级显卡而言，用料奢侈已经不是什么稀罕事了。在R9 295X2上，AMD使用了高达14层PCB来应付复杂的双核心GPU、512bit×2显存位宽、高达8GB的显存、多达48条PCI- E 3.0通道以及复杂的供电系统等部件的需求。

在PCB设计方面，R9 295X2的设计方案基本上和之前的HD 7990、HD6990这样的双芯显卡相同，都是供电部分放在中央，两颗发热量巨大的GPU芯片放在两侧。不过R9 295X2的供电设计用料有所改变，其电感方案从之前的连排电感改为分离式电感，原因很可能是原来的设计比较难以满足目前两颗Hawaii核心更为苛刻的供电需求。

在R9 295X2的供电部分设计上，AMD为每个核心设计了4+1+1相供电，每个核心都有一颗安森美的NCP81022PWM芯片。从PCB布局上来看，R9295X2的设计并没有绝对对称，其左侧核心对应的供电有4+1+1相，右侧只有4+1相——实际上右侧GPU的供电模块为了给PWM芯片让路，另外1相供电被设计在了显卡的右下角。在这些供电当中，每个GPU核心为4相供电，显存为1相，剩余1相供电给其他模块使用。此外，AMD还为PLX的桥接芯片单独设计了一相供电。在MOSFET的用料方面，AMD采用了IR公司的IR6811与IR6894，这两颗芯片都采用了DirectFET封装形式，每相供电上桥和下桥各配备一颗，内阻低分别是2.8和0.9毫欧，电气性能极为卓越。

对双芯显卡而言，一般都是采用PLX公司的PCI-E转接芯片来将来自主板的16路PCI-E总线转接为两个16路PCI-E总线，然后分别提供给每个GPU使用。在R9 295X2上，AMD使用的依旧是之前在HD 7990上曾经用过的PEX8747芯片，可以支持PCI-E 3.0，这样做可以尽可能减少由于带宽带来的性能瓶颈问题。

说完了PCB设计上的问题，再来看看供电方面。按照PCI-SGI的规定，8Pin外接供电大只能提供150W的功耗。以12V供电电压来看，8Pin供电的电流值大可达到12.5A（150W）。不过如果按照8pin供电规范来设计的话，R9 295 X2就至少需要3个8Pin供电接口。3个8pin供电接口需要占据大量的PCB面积不说，很多电源都没有提供如此多的8Pin接口。

因此，AMD干脆只提供了2个8Pin外接电源接口，将每个8Pin接口支持的大功耗都提升到220W左右（外观和普通8Pin接口一样）。这样一来，只需要2个8Pin接口就能满足需求了。不过问题是这样并不符合PCI-SGI的标准，这也需要AMD提供相关的产品列表尤其是电源列表，在AMD允许列表中的产品才会和R9295X2有好的兼容性。

对玩家来说，在使用R9 295X2并选择电源的时候，至少需要800W以上的电源，+12V总电流至少需要60A甚至更高（考虑到CPU和其他设备而言）。对R9295X2 CrossFireX的用户而言，至少需要1500W的电源才能满足需求。在接口方面，虽然PCI-SGI的规定在前，但是目前高端电源的8Pin接口满足高电流输出问题一般都不算大，这一方面暂时不需要担心。

新版的GPU-Z也无法完全识别R9295X2的信息

华硕ROG玩家国度ARES Ⅱ这款双芯显卡之前采用的也是一体式水冷散热设计

顶级公版显卡首次使用水冷散热

在R9295X2上，大家除了关注它的设计和性能外，对其散热也很关注。而AMD也另辟蹊径，首次在公版显卡上使用水冷散热。

事实上，使用水冷散热并不是什么稀罕事，但是在公版显卡上可是“大姑娘上轿，头一遭”。之前公版显卡不愿使用水冷散热的原因主要是考虑到部分工业产品兼容性，需要外排式排风设计，这给不少玩家带来了不便。因此用什么散热器才能获得好的效果成为厂商更为关注的问题。在这一点上，AMD转变得很快。

在之前的HD 7990上由于外排式涡轮散热器无法满足需求，AMD选用了三风扇、直吹式散热器。在这次功耗更高的R9 295X2上，AMD找到了之前曾给华硕ROG玩家国度ARES Ⅱ双核心显卡定制散热器的ASETEK，后者为R9 295X2设计了现在大家看到的水冷散热器。R9295X2的水冷散热器其实并不复杂：这个散热器通过水，将热量从两个直接接触GPU核心的冷头处带走，在显卡外部硕大的冷排作用下将热量排出。此外，为了照顾到高温的供电部分，AMD专门设计了全铜质的散热片贴合在供电模块上，并且使用了单独的风扇进行散热，保证供电模块能够稳定为R9 295X2这样500W的功耗怪物提供能量。

使用了水冷散热器后，R9 295X2的温度被很好地控制住了，GPU核心温度甚至不超过60摄氏度，供电模块部分温度也能够控制在80摄氏度左右。不过令人遗憾的是PCB背部的供电模块没有很好的散热处理，温度依旧较高，但相比之前的风冷状态也已经有很大的改善。

温度降低了后，R9 295X2的芯片能够在更长的时间内稳定运行在高频率上——AMD官方规定的高频率是1018MHz，比之前的R9 290X的频率还略高一点。同时AMD也宣称，R9 295X2使用了两颗特挑的Hawaii核心，体质和稳定性更好。不过，使用水冷散热、温度降低并不意味着R9 295X2能够有很好的超频潜力。根据大量的测试来看，R9 295X2的超频潜力几乎已经被AMD挖掘殆尽，公版显卡很难有比较明显的、能带来显著性能提升的超频能力。这也从一个侧面反映出R9 295X显卡的确使用了体质更好的Hawaii核心，只是它的超频潜力已经提前被AMD挖掘了，玩家看到的已经是一个高频的R9 295X2显卡，无法或者很难手动对其超频。只不过对购买R9 295X2这种天价显卡的用户来说，也没有几个人会真正对其超频使用。

此外，使用水冷模块后，对玩家的机箱也提出了一定的要求。尤其是那些已经在使用一个水冷模块给CPU散热的玩家来说，可能需要更换机箱才能容纳两个冷排的存放，这也是玩家需要注意的方面。

总的来说，R9295X2在使用水冷后，无论是噪音、温度还是使用时的舒适度都有了很不错的提升。如果不是考虑其高达500W的功耗的话，这一代AMD双芯显卡足以堪称AMD历史上优秀的双芯产品。

① 使用了PCB背板，可以看到在PCB背部有大量的钽电容。

② 使用了两颗NCP81022供电芯片（一颗位于PCB正面正下方，一颗位于PCB背面正上方），支持4+1相供电管理。

③ PCI-E桥接芯片为PEX 8747，支持PCI-E 3.0。

④ 豪华的一体式风水冷散热器

⑤ R9 295X2的核心

⑥ 每相供电都搭配了两个DirectFET封装形式的MOSFET

⑦ 供电能力被加强的双8Pin外接供电接口

4K下的巅峰对决

之前的AMD新旗舰R9 290X虽然采用了诸多新技术，媒体都竞相报道，但在面对NVIDIA随后祭出的GTX 780Ti甚至GTX Titan black Edition时，仍然显得有些吃力。而此次AMD卷土重来，拥有两颗R9 290X核心的R9 295X2的游戏性能究竟可以达到怎样的地步呢？在面对GTX 780Ti、GTX Titan black Edition甚至是R9290X时究竟可以保持多大的领先幅度？接下来，我们组建了英特尔Core i7 4960X的顶级平台，并使用多款游戏大作对R9 295X2进行测试。

在这里还需要特别说明的是，由于R9295X2的核心规格已经远超当下的其他顶级显卡，在全高清分辨率下已经无法很好地展现其性能，甚至出现其性能和其他单核心顶级产品相差不大的情况。因此此次我们除了在全高清分辨率下测试以外，还加入了4K分辨率3840×2160进行测试。

R9 295X2：4K下的猛兽

曾几何时，全高清分辨率1920×1080是无数玩家梦寐以求的游戏分辨率，大家都以拥有一块能够在1920×1080分辨率+高画质下流畅运行游戏大作的显卡为荣。不过随着显卡性能的提升，1920×1080分辨率下的游戏负载已经无法对顶级显卡构成太多威胁，也不能很好地反映出它们的真实游戏性能。差不多在HD 7970时代，即显存容量大于2GB、显存位宽大于256bit的时候，大部分媒体和玩家都将2560×1440分辨率下的游戏性能作为评判顶级显卡的重要标准，此时1920×1080分辨率已经不再是唯一的考量工具。

而在面对R9 295X2这样的4GB×2、512bit×2、2816×2个流处理器单元的怪兽，显然2560×1440分辨率也无法很好地“驾驭”它了。没错，此时唯有4K分辨率率3840×2160下的重游戏负载才能好地展现出R9 295X2的实力。

我们不妨来看一组数据，以《孤岛惊魂3》测试结果为例，在1920×1080分辨率、高画质下，R9 295X2相对于R9290X、GTX Titan black Edition的领先优势分别只有22%和12%。也就是说，在全高清分辨率下，R9 295X2相比单核心产品的优势非常小，完全没有将双核心产品的优势发挥出来。但在3840×2160分辨率、高画质下，游戏负载加大，即使是GTX Titan black Edition这种目前顶级的单核心产品的游戏帧率也只有35fps，只能说刚好达到了勉强流畅的程度。而反观R9 295X2，此时其超高的核心规格、512bit×2显存位宽帮助其获得了63fps的帧率，流畅运行游戏不成任何问题，游戏性能领先GTX Titan black Edition高达80%，完全将双核心的优势发挥出来。

同样的测试结果也出现在R9 290、GTX 780Ti上，即使它们都站在了目前单核心产品的性能之巅，但面对3840×2160分辨率，依旧力不从心。甚至在《孤岛危机3》中，三款单核心产品直接被爆显存，帧率只有10fps左右。而R9 295X2此时的领先优势则达到了100%。

R9 295X2 Vs.R9 290X：超过100%的胜利

两者的对决颇有意思，总体来说有两个方面。首先是“两者性能差距不大”，这主要是指在全高清分辨率1920×1080下，R9 295X2的双核心优势完全无法发挥出来。这使得R9 295X2较R9 290X的领先优势只有30%左右，例如在《孤岛危机3》、《孤岛惊魂3》测试结果中，R9 295X2分别只领先R9 290X 40%和22%左右。

其次是“两者的性能差距非常大，甚至超过了100%，超过了双芯显卡较单芯显卡的理论领先幅度。”这主要是指在4K分辨率下，R9 295X2的潜力被完全激发，领先R9 290X的领先幅度达到甚至超过100%，例如在《孤岛危机3》、《孤岛惊魂3》的测试中，R9 295X2领先R9 290X的幅度分别达到了100%和109%。之所以出现R9 295X2在多个游戏中的4K分辨率下领先R9 290X超过100%的情况，主要得益于R9 295X2内部互联系统执行效率很高，以及R9 295X2的核心频率比后者更高。一般来说，双芯显卡为了追求稳定性，其核心频率一般会比其单核心版本的核心频率更低。过去几代双芯显卡例如HD7990都是这样。但由于R9 295X2使用了水冷散热，且使用了两颗特挑体质的R9290X核心，因此核心频率反而敢设定得更高，性能更强也就不难理解了。

500W并非真实TDP

我们在FurMark拷机模式下对R9295X2进行了拷机测试，发现其满载整机功耗仅有500W出头。对于这个测试结果，我们颇有一些怀疑。尽管AMD宣称R9 295X2的TDP为500W，但是在严苛的FurMar k拷机模式下，根据我们的经验满载整机功耗绝对不止500W出头。唯一的解释就是，AMD在该显卡上加入了类似NVIDIA近几代顶级产品都有的功耗监测机制，即当显卡监测到进入FurMark拷机程序后会自动降低负载。这样一来通过FurMark拷机程序是无法监测到R9295X2的真实功耗的，于是我们另辟蹊径：在运行3DMark Fire Strike Extreme时，通过功耗负载仪来检测整机满载功耗。终，该显卡在运行3DMark Fire Strike Extreme时的满载整机功耗为685W。

R9 295X2的满载核心温度不足60℃，但必须使用1.10.5版本的Fur Mark拷机才能识别出两颗GPU核心，其他版本则无法识别。

在温度测试方面也颇为曲折，我们在使用新版的FurMar k拷机时，无论如何设置，该软件都无法识别出两颗R9 290X核心。也就是说，R9 295X2在运行FurMark拷机时只有一颗GPU核心在正常运行，无法完成拷机测试。可我们一旦使用老一些的1.10.5版本的FurMark时，就可以正确识别两颗GPU核心，顺利运行拷机程序。借助一体式水冷散热设计，R9 295X2的两颗核心的满载温度甚至没有60℃。而采用传统侧吹式散热设计的公版R9 290X显卡的满载温度甚至达到了95℃，由此可见R9 295X2采用的一体式水冷设计的散热效果是非常有效的。

R9 295X2：真正意义上的4K利器

R9 295X2有两个个非常明显的特点，首先，它首次在顶级双核心公版显卡中引入了一体式水冷散热。这带来了两个直接的结果，一则它的运行频率甚至比单核心版本更高，游戏性能更强，这和过去那些双芯产品为了追求稳定性而降频是完全不同的。二则，它的发热量和噪音非常低，堪称近来年“冷静”的顶级双芯显卡。这使得它不再是一款纯粹的跑分利器，日常稳定使用完全不成问题。其次，我们现在都在说4K、4K，但事实上4K极为耗费显卡资源。目前的顶级单核心显卡尚不具备在4K分辨率+高游戏画质下流畅运行游戏大作的实力，4K应用对它们来说顶多算是一种营销话题。但R9 295X2不同，它超强悍的规格使得它在4K分辨率下如鱼得水。可以说，它是目前真正意义上能够流畅在4K下流畅运行游戏大作的显卡。当然，很快同样采用双芯设计的Titan Z也将荣膺此殊荣，我们也非常期待这两款顶级双芯产品之间的对决。

从目前AMD和NV的竞争态势来看，AMD在过去一年多时间中紧密出击，无论是游戏捆绑、厂商合作还是新品推出方面都做得有声有色。不过随着GPU市场竞争越来越激烈、AMD和NVIDIA对游戏厂商、玩家的扶持、补贴力度将越来越大，整个GPU的发展有从技术比拼转向技术、市场、福利三重比拼的趋势。AMD也看到了这一点，因此近几代显卡的发展，都是尽可能获取性能或者市场的优势。只有这样才能把人们的兴趣和目光都吸引到AMD身上来。比如R9 290X，本身频率已经设定得非常高了，几乎贴着芯片极限边缘。这一次的R9 295X2，不但功耗直接飙升至500W，甚至使用了前所未有的水冷散热——非常明显，目前的AMD想拿到顶级性能王冠。不过这也看出，AMD对诸如性能功耗比等概念的重视程度还不够。这虽然能够带来极为明显的“性能王者”效应，但是也从一个侧面说明了AMD和NVIDIA在GPU的设计思想方面出现了一些分歧。NVIDIA新产品Maxwell走的是高性能功耗比道路，其即将发布的双核心旗舰Titan Z的TDP也仅有375W，并使用风冷散热器。甚至可以预言，R9 295X2和Titan Z的巅峰对决将是前者更占优势。对于这两种设计思路，我们现在还无法下结论，究竟谁的产品策略更有优势。毕竟未来GPU的发展态势我们无法完全掌握，甚至两家厂商也可能随时更换策略。我们希望AMD在未来的产品研发上更为出色，能为玩家带来更多能耗比更高、更为优秀的产品。