Nvidia mit mehr Problemen beim GF100?

NvidiaMomentan ist es recht still geworden um Nvidias neue GPU - GF100 alias Fermi -, der auf den kommenden Grafikkarten GTX 470 und GTX 480 zum Einsatz kommen soll. Nun berichtet Charlie Demerijan auf seiner Seite semiaccurate.com, Nvidia habe deutlich mehr Probleme als bekannt. Normalerweise würde man eine solche Nachricht, die nur von einer Seite kommt, die dazu nicht eben als Nvidia-freundlich gilt und auch nicht zu den Seriösesten zählt, nicht allzu ernst nehmen. Allerdings hat SemiAccurate bzw. Charlie Demerijan bisher öfters Recht gehabt mit seinen Hiobs-Botschaften. Dies verleiht ihm eine gewisse Reputation und daher wollen wir hier kurz den Inhalt der Meldung zusammenfassen, aber nochmals darauf hinweisen, das Ganze kritisch zu lesen.
Demnach werden die GTX 400-Karten wohl nur in homöopathischen Dosen am Markt erscheinen, weil eine saubere Abstimmung zwischen Architektur und der 40 nm-Fertigung bei TSMC fehlt. Eine Besserung ist erst mit einem komplett neuen Stepping zu erwarten, das aber erheblich Zeit beansprucht.

Ursprünglich sollte Nvidias neue Grafikkartenserie bereits im November letzten Jahres erscheinen, doch es gab immer wieder Verzögerungen, weil einige Überarbeitungen der Chips notwendig waren. Inzwischen kommt die dritte Revision des A-Steppings aus der Fertigung. Es wird nun mit einem Marktstart im März, eventuell zur Cebit gerechnet.
Schuld hatte wohl auch TSMC, bei denen der GF100 gefertigt wird und die immer wieder Probleme mit ihrem 40 nm-Prozess vermelden mussten und eine äußerst schlechte Ausbeute an funktionsfähigen Chips hatten. Im Januar hatte TSMC aber endlich vermeldet, die Probleme mit der 40 nm-Fertigung behoben zu haben und in der Lage zu sein, auf dem Niveau des älteren 65 nm-Prozesses zu fertigen. Damit schien der Weg frei für Nvidias Chipmonster GF100, der mit seinen 3 Milliarden Transistoren auf einer Chipfläche von über 550 mm² zu den komplexesten Prozessoren überhaupt zählt und daher auch äußerst schwierig zu fertigen ist - ATIs RV870 hat im Vergleich dazu "nur" 2,1 Milliarden Transistoren.

Doch so einfach scheint das Ganze nicht zu sein. Denn geht es nach SemiAccurate, dann hat Nvidia mit dem GF100 Probleme, die sich durch einfache Metal-Layer-Spins, also den Revisionen A2 und A3, nicht beheben lassen und eine komplette Überarbeitung - Full-Base-Layer-Respin - des Chips, also eine Revision Bx erfordern. Eine derartige Überarbeitung dauert allerdings bis zu sechs Monate. Momentan läge die Ausbeute der GF100-Chips bei nur 10 funktionsfähigen Exemplaren pro Wafer, was die reinen Chipkosten auf ungefähr 500 US-Dollar treiben würde. Zwar konnten durch die Metal-Layer-Spins die Taktfrequenzen angehoben werden, dennoch sei der Stromverbrauch noch sehr hoch und die eigentlich geplanten Frequenzen würden nicht erreicht, selbst bei einer Teildeaktivierung der Chips.
AMD hatte dagegen sehr früh einen so genannten Pipe-Cleaner, nämlich den RV740, der auf der Radeon 4770 zum Einsatz kam, um die Probleme mit der 40 nm-Fertigung auszuloten und dann die Lehren für die HD 5000-Serie daraus zu ziehen. Die Details dazu finden sich in einem ausgezeichneten Artikel auf AnandTech. Nvidia scheint diese Lehren nur bedingt gezogen zu haben, was die Verschiebung der GPUs teilweise erklärt.
Sollte SemiAccurate recht haben, dann dürfte ein großer Teil der GF100- bzw. Fermi-Chips in professionellen Karten eingesetzt werden, um überhaupt noch Gewinne erzielen zu können. Denn im Desktopbereich wäre mit derartigen Chipkosten nicht zu konkurrieren.

Wir sind guter Hoffnung, dass Nvidia selbst sehr früh die Probleme mit dem A-Stepping erkannt hat und daher nebenbei an einer B-Revision gearbeitet hat. Dazu passen auch die Gerüchte um einen GF104-Chip, der kurz nach dem GF100 erscheinen soll. Vielleicht werden die Desktopkarten auch allesamt auf diesem Chip basieren.


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11 Kommentare

11.) N1truX 19.02.2010 - 07:39 Uhr
@Weiser: Zu deiner Aussage oben bzgl. HD 6000 Serie. Die Frage ist als was AMD den Refresh der HD 5000 Serie vermarktet und wie dieser ausfällt. Es gibt zwei Möglichkeiten: Entweder wir sehen einen Refresh wie man ihn kennt (ala RV770 -> RV790), dann dürften wir so etwas wie eine HD 5890 und HD 5860 sehen.
Alternativ bringt AMD etwas später ein Upgrade der gesamten Serie in 32 nm SOI oder 28nm Bulk mit ein paar Verbesserungen (ala HD 2000 -> HD 3000), das wäre dann wahrscheinlich eine HD 6000 Serie.
Zudem dürfte als eigentlicher Fermi-Konkurrent wohl aktuell die HD 5970 dienen. Einen Dual-Fermi sehe ich zwecks TDP noch nicht wirklich, außer sie würden mit den Taktraten weit runtergehen.

Das Nvidia den Fermi raus bringen muss ist klar - das musste AMD bei der HD 2000 Serie auch und trotzdem haben sie sich über 6 Monate verspätet und der Chip blieb schlecht was FPS/Watt anging. Nvidia hatte mit 40 nm schon so große Probleme das der GT212 fallen gelassen wurde und der GT214 (gerade mal etwas über 120mm²) musste grundsätzlich teildeaktiviert werden (dann GT215) um die Yields halbwegs ordentlich zu gestalten.
Jetzt sammelt man also die ersten echten Erfahrungen bei einem Chip mit ~550 mm², da sind die Yields schon rein statistisch etwa 16x kleiner. Da dürfte also mit "muss rausbringen" nicht viel sein, wenn man einfach aus einem 5.000 - 10.000 $US Wafer nur eine Handvoll "funktionsfähiger" Dies schneiden kann.

@Duplex: Eine höhere Packdichte beim GF104 - Ich glaube das wäre der Todesstoß für das Design. TSMC hat immer noch Probleme mit der Fertigung und der Prozess ist sehr empfindlich auf höhere Temps. Bei den Chips steigt mit der Temperatur der Widerstand und damit schlussendlich auch die Leistungsaufnahme => wärmer => höherer Widerstand usw. Bei einer höheren Packdichte erzeugst du noch mehr Leckströme die zu mehr Wärmeentwicklung führen etc.
Sie dürften auch so immer noch genug Probleme mit der TDP haben. Es sind einfach grundsätzliche Designänderungen notwendig um den Chip auf TSMCs 40 nm Problematik anzupassen - wie AMD eben bei der HD 5k-Serie. Nvidia macht beim GF100 etwa das gleiche durch wie AMD beim RV740, der kam auch sehr spät und von 40 nm war bei der Leistungsaufnahme selbst im fertigen Produkt noch nicht viel zu merken. Das das bei einem Chip mit der etwa 4 Fachen Größe, in einem neuen Design, mit dem Druck von Dx11 usw. im Rücken nicht einfacher ist - das wären dann die "kleinen" Unterschiede.
10.) Weiser 18.02.2010 - 22:30 Uhr
Ich bin auch davon überzeugt, dass Nvidia Fermi-Geforce-Karten im März launchen wird, sonst hätte man nicht schon die Namen GTX 480/470 sowie Benchmarks publik gemacht. Außerdem kann Nvidia es sich nicht erlauben, noch länger abzuwarten. Man braucht DX11-Karten gegen die momentan featuremäßig überlegenen HD 5000er und Nvidia muss endlich zeigen, was Fermi nun wirklich zu leisten vermag.

Ich denke daher, dass Nvidia - auch unter der Gefahr Verluste zu machen - eine kleine und beschränkte,aber doch stattliche Anzahl von GTX 400 Karten auf den Markt werfen wird. Dabei wird ein beträchtlicher Anteil der Karten an die Presse gehen, um so wiederum Werbung für den Chip zu machen und für evtl. folgende GF104-Karten.
Für den Rest wird Nvidia gar keine "allzu aggressive" Preispolitik fahren müssen (500-600$), da die vorraussichtlich immense Nachfrage das wahrscheinlich geringe ngebot um einiges übertreffen wird und daher die Preise wie beim Knappwerden der HD 5800-Karten nochmal deutlich steigen werden, was die gebeutelten Boardpartner Nvidias freuen dürfte, die mit dem Fermi wohl wie schon zuletzt mit den GTX 200-Karten kaum oder nur wenig Gewinn einfahren werden.

Wer halbwegs bei Verstand ist, wartet aber, bis entsprechende GF104-Karten im Juni (bis Juni wird Nvidia schon warten, sonst würden sich alle GF100-Karten-Käufer arg veräppelt vorkommen...) kommen, die dann durch breitere Verfügbarkeit sowie bessere Yieldraten deutlich preiswerter und durch evtl. bessere Taktraten sogar noch einen Tick leistungsfähiger sein dürften/sollten.

Ich freue mich schon auf das zweifellos wieder anstehende Namenswirrwarr: Die GF104-basierten High-End-Versionen dürften wohl auf GTX 485/475 getauft werden...
9.) Duplex 18.02.2010 - 21:25 Uhr
die preise für die man eine 5850/70 derzeit bekommt sind garnet so schlecht ...

menschen gewöhnen sich schnell an "ausnahme" fällen..
8.) Tihas 18.02.2010 - 21:18 Uhr
Ach man, da wird ATi seine Preise wohl noch weiter oben halten für die 5850...
7.) isigrim 18.02.2010 - 20:25 Uhr
Laut semiaccurate brächten die kleinen fermis die gleichen Probleme mit, wie die großen. Das hieße, Nvidia müsste erst das B-Stepping (mutmaßlich GF104) fertig bekommen und könnte dann kleinere Derivate davon fertigen. Wohl auch deshalb dürfte fieberhaft an einer neuen Revision gearbeitet werden.
6.) PCuser90 18.02.2010 - 20:18 Uhr
Wie sieht es eigentlich mit den kleineren Fermi-Karten aus?
Die neue Architektur sollte ja angeblich sehr modular aufgebaut sein, so dass kleinere Chips relativ einfach zu konstruieren sein sollten...
Ich nehme mal an, dass NVidia trotz allem zuerst die High-End-Karten launchen will, damit man die neue Generation nicht mit einer Karte starten lässt, die nicht schneller ist als die alte!?
Denn genug Zeit, um einen kleineren Fermi mit akzeptablen Yields rauszubringen, sollten sie doch eigentlich gehabt haben...
5.) Madbomb 18.02.2010 - 19:58 Uhr
Ist das nen Auf und Ab mit dem Fermi. Ich glaube schon das er in März kommt, denn irgendwann muss man ihn auf dem Markt werfen. Andererseits würde es auch passen wenn man im November, mit den ersten Chips welche nicht Massentauglich waren und zu den Metal-Layer-Spins geführt haben, direkt paralell mit einem Full-Base-Layer-Respin begonnen hat. Da würde man dann nach 6 Monaten (von November an) im April landen. Ich mein es gab auch mal Gerüchte in diese Richtung (GF104 anstatt GF100), allerdings weiß ich es nicht mehr genau, und zu faul zum suchen bin ich jetzt auch :P

Ansonsten muss ich atrox zustimmen, der GF100 liest sich zwar schön aber die ganzen Verzögerungen und Auf und Abs in der Gerüchteküche erinnern doch schon sehr stark an den R600.
4.) Duplex 18.02.2010 - 19:27 Uhr
der Fermi wird ein debakel wie Intels Larrabee ...

die 2000er serie war letzten endes garnet soo schlecht , fehlte nur ein kleiner "feinschliff" =D
3.) atrox 18.02.2010 - 19:14 Uhr
Das scheint genauso ein Debakel zu werden, wie es der Fall damals bei ATI mit der HD 2000 Serie war.
2.) Duplex 18.02.2010 - 18:52 Uhr
wen ich nvidia wäre , direkt den GF100 fallen lassen , bis der rauskommt vergehn noch monate , und wen der drausen ist wird der nach kurzerzeit ersetz...

gewinn = garnix

den GF100 vllt für teslakarten , wo eine karte bereits 2000< kosten wird , da sind die 500€ chipkosten und der takt auch völlig irrelevant


der GF104 sollte dann aber zumindest ne höhere packdichte haben , sonst würde es sich kaum lohnen extra nen chip nur wegs fertigunsschwierigkeiten , ähnlich wie AMD könntne die noch dran feilen und "enger packen" was sich in der chipgrösse wiederspiegelt
1.) Weiser 18.02.2010 - 18:33 Uhr
Zeitrahmen bis zum erscheinen des GF104? Im Juni?
Schade, seit dem G80 hatte Nvidia eine Vormachtstellung, die immer mehr bröckelte und nun so gut wie verwirkt ist, ich hätte nicht damit gerechnet, dass Nvidia es auf diese Weise verpeilt...
Langsam zweifle ich, ob Hauptkonkurrent des GF100 überhaupt noch die HD 5000 Serie sein wird, oder schon die ominöse HD 6000 Serie, wie auch immer diese ausfallen wird...