480 statt 512 Rechenwerke

Erste Folie der Nvidia-Präsentation Die GTX 480 ist die erste Grafikkarte mit der "Fermi" getauften Architektur, die Nvidia bereits Ende September 2009 vorgestellt hat - gerade mal eine Woche nachdem AMD mit der Radeon HD 5870 die schnellste GPU auf den Markt brachte. Die Fermi-GPU heißt bei Verwendung als Spielegrafikkarte GF100, sie ist bei GTX 470 und 480 identisch.

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Fermi-Die und Auswirkungen

Nicht gleich ist die Anzahl der Rechenwerke. Ein Fermi-Chip besteht zwar aus 512 der "CUDA Cores", wie sie Nvidia nennt. Auf der GTX 480 sind jedoch nur 480 davon aktiviert, bei der GTX 470 sind es 448. Diese Differenzierung von Produkten durch das Abschalten von Einheiten pflegt Nvidia zwar schon länger, im aktuellen Fall dürften aber die beim Chiphersteller TSMC anhaltenden Fertigungsprobleme dafür verantwortlich sein.

Als Beleg ist ein kleiner Exkurs in die Welt der Halbleiterfertigung nötig. Die Defekte auf einem Wafer sind relativ gleichmäßig verteilt. Je größer ein einzelner Chip ist, um so mehr der Bausteine sind insgesamt von den Defekten betroffen. Bei kleineren Chips ist die Ausbeute nach Stückzahl höher.

Nvidias Preisempfehlung Passen auf einen Wafer beispielsweise 100 Chips, und die Defektrate beträgt 20 Prozent - was schon als sehr hoch gilt -, so lassen sich aus einem Wafer 80 funktionierende Bausteine machen. Sind die Chips kleiner, so dass 500 auf den Wafer passen, ergeben sich schon 400 brauchbare Bausteine. Die Herstellung eines Wafers in gleicher Strukturbreite und mit gleichem Fertigungsprozess kostet stets gleich viel, und die Kapazität einer Fertigungstraße in Waferstarts pro Monat ist auch annähernd konstant, sobald ein bestimmter Prozess halbwegs rund läuft. Umstellungen daran verzögern die Serienfertigung.

Daten der GTX 480 TSMC kann für Nvidia also stets gleich viele Fermi-GPUs herstellen. Um dabei eine hinreichend hohe Stückzahl zu erreichen, können Chips verwendet werden, bei denen die Defekte auf leicht abschaltbaren Bereichen liegen. Da die 512 Rechenwerke eines Fermi den größten Teil der Die-Fläche einnehmen, bieten sie sich geradezu dafür an.

Geforce GTX 470 Wie sich die Verbesserung eines Fertigungsprozesses auf die Produkte auswirken kann, hatte Nvidia selbst mit seiner letzten GPU-Generation vorgemacht: Die GTX 260 kam erst mit 192 Rechenwerken auf den Markt und erschien kurz darauf als "216 Core Edition". Die darauf folgenden GTX 285 und 275 konnte TSMC schon mit 55 Nanometern statt zuvor 65 Nanometern fertigen, ein baldiger Wechsel der 40 Nanometer, mit der die Fermis gebaut werden, ist nicht in Sicht.

Womöglich behält sich Nvidia die wenigen Fermi-Chips, die 512 funktionierende Rechenwerke enthalten, auch für die Tesla-Produkte vor. Diese sind nicht für Grafik, sondern andere Anwendungen gedacht.