Обновленный обзор китайских видеоускорителей Moore Threads MTT S80 и S70 (август 2024 г.)

Интерес к исследованию новых уникальных видеокарт из Китая, выпущенных компанией Moore Threads, у нас возник, как только информация о них появилась в новостях. На тот момент (дело было поздней весной 2023 года) стоимость новинок была очень высокой: около 3000 юаней за MTT S80 и 2500 юаней за MTT S70 при ожидаемом уровне производительности где-то в районе Nvidia GeForce GTX 1650, а скорее всего еще ниже. Сами понимаете, что даже при курсе 10 рублей за 1 юань это было очень дорого, а с последующим ростом курса — тем более. Однако к моменту публикации обзора цена этих карт снизилась почти в 3 раза (до 1200 и 900 юаней соответственно), что уже можно назвать более-менее адекватным уровнем. Мы понимали, что переплачиваем и, возможно, приобретаем мертворожденные продукты без перспектив, но всё же хотелось разобраться, что собой представляют полностью (и сам GPU, и печатная плата) разработанные в Китае видеокарты.

Приобрести такие видеокарты можно было лишь через внутренних китайских поставщиков, поэтому мы обратились за помощью к Владиславу (его контакт в конце материала). Решили взять сразу два продукта, основанных на едином GPU — S70 и S80. MTT S70 удалось купить как самостоятельный розничный продукт.

А вот MTT S80 на тот момент пропали из продажи, их можно было заказать только в составе системных блоков китайских ПК. Но охота пуще неволи, и «одеревеневший» с помощью СДЭК системник тоже прибыл к нам.

Мы уже собирались применить подаренную в свое время Nvidia фомку (предназначенную «отбиваться от зомби или...», и мы решили, что это как раз случай «или»), однако крепление оказалось на винтах, так что обошлись отверткой.

Китайский ПК имел весьма оригинальный и стильный корпус с «водянкой» для охлаждения процессора (хотя там использовался всего лишь Intel Core i5-13400).

Собственно, на этом история появления у нас карт Moore Threads заканчивается, мы получили мы их в июне 2023 года, однако первый материал выпустили только в октябре 2023 по следующим причинам:

• Пара-тройка имевшихся на лето 2023 года обзоров сообщали о крайне неустойчивой работе и очень скудном списке поддерживаемых игр с API не выше DirectX 10, однако даже за период ожидания карт разработчики успели выпустить пару бета-версий драйверов, так что смысл подождать имелся.
• Выяснилось, что карты требуют для работы относительно новых платформ с поддержкой PCIe 5.0, так что пришлось обновлять наш тестовый стенд, где производятся измерения нагрева и шума.
• Последующие выпуски драйверов Moore Threads действительно улучшали ситуацию и включали поддержку всё большего числа игр.

Осенью 2022 года китайская компания Moore Threads представила первую китайскую же игровую видеокарту MTT S80, а позднее и менее производительную S70 на том же чипе. Эта компания была основана еще в 2020 году, поставив своей целью разработку и создание графического процессора, основанного исключительно на китайских технологиях. Всего за год они прошли три раунда финансирования, получив многомиллионные вливания от Sequoia Capital China, ByteDance, Tencent и других больших компаний. Последняя серия инвестиций была использована для запуска массового производства видеокарт и расширения экосистемы Moore Threads — утверждается, что их партнерами стали сотни китайских компаний, работающих в сфере графики и вычислений.

В Китае в последние годы появилось большое количество молодых компаний, работающих над своими графическими процессорами, но именно у Moore Threads оказалось достаточно опытных сотрудников для создания собственного GPU. Часть команды была набрана из сотрудников Nvidia, Microsoft, Intel, ARM и других крупных технологических компаний. Неудивительно, что Moore Threads поддерживается китайскими властями, в числе прочего известно, что они адаптировали свои GPU для совместной работы с китайскими же центральными процессорами и операционными системами. И сейчас видеокарты компании Moore Threads поддерживают все основные платформы, интересующие китайцев — Intel, AMD, Loongson, Zhaoxin, а также операционные системы Windows, Kirin, Tongxin, Ubuntu и др.

Китайцам сейчас жизненно необходимо скорейшее создание полностью собственных чипов для высокопроизводительных вычислений — даже не графики, которая в этом деле не главное. Не так давно власти США запретили поставки некоторых моделей наиболее производительных графических процессоров западных производителей в Китай, это коснулось и Nvidia, и AMD. Времена полностью свободного рынка не то чтобы прошли, их никогда и не было, все последние санкции это лишь подтверждают. Сложно предугадать, какие еще конфликты и западные санкции грозят Китаю в будущем, но они справедливо желают иметь возможность использовать собственные разработки в столь важных для современной индустрии сферах, как высокопроизводительные вычисления и искусственный интеллект.

И компания Moore Threads сделала один из первых шагов к этому. Да, есть вопросы и к самой архитектуре (далее мы поговорим о том, китайская ли она вообще), и к ее совместимости с имеющимся парком аппаратного и программного обеспечения, и к возможности собственного производства — ведь западные санкции запретили китайцам производство микропроцессоров с использованием современных техпроцессов на той же тайваньской TSMC, где и производятся чипы MTT. А собственное 7-нанометровое производство на китайских фабриках SMIC пока еще, похоже, не готово к производству массовых изделий такой сложности. В общем, проблем на сегодняшний день немало, но часть из них находится в процессе решения.

И поскольку многих игроков в Китае не интересуют самые современные игры, требующие высокопроизводительных графических процессоров, то видеокарты начального уровня могут быть востребованы. MTT S80 и S70 сейчас с оговорками можно использовать для просмотра видеороликов и большинства несложных/старых игр, но для выхода на мировой уровень (даже не рынок) этого мало. Будем надеяться, что Moore Threads продолжат адаптировать и оптимизировать драйвера под всевозможные игры и приложения, а пока что советовать их решения при возможности приобрести карты AMD, Nvidia и Intel крайне сложно.

Впрочем, практические трудности не останавливают наш теоретический интерес: сегодня у нас один из самых интересных, но вместе с тем и самых сложных обзоров на сайте за всё время. Новые производители графических процессоров появляются даже не каждое десятилетие. Прошли 1990—2000-е годы бурного развития аппаратных ускорителей графики реального времени, когда маленькая компания могла спроектировать видеочип, отправить его в производство и привлечь стороннюю компанию для выпуска видеокарт. Видеочипы и видеокарты тех времен намного проще нынешних. Сейчас создать конкурентоспособный мощный GPU со всеми современными требованиями сходу не слишком хорошо получилось даже у Intel, хотя их попытка и стала наиболее удачной за долгие годы.

Кроме того, создание обзора сильно затрудняло отсутствие информации об изделиях MTT. Мы потратили кучу времени на поиски, но толковой информации нашлось очень мало, а по некоторым темам — например, про использование для майнинга или в задачах искусственного интеллекта — ее нет вообще. Какие-то отдельные китайские разработчики молча пишут программное обеспечение под MTT, но рассказывать об этом в мировом интернете не собираются. В найденных обзорах чаще всего просто констатируют, что такие видеокарты есть и работают они вот так, да еще и на китайском языке. Давайте посмотрим, что нам удалось узнать.

Наименование пары рассматриваемых сегодня моделей видеокарт Moore Threads соответствует принятому ими больше года назад принципу. Старший вариант из двух получил код S80, а младший — S70. Ранее у них существовала также менее мощная модель S60, а позднее они выпустили пару более производительных. Посмотрим, как они будут называть свои решения дальше, но пока что всё выглядит логично.

Понятно, что о рекомендованных ценах и конкурентах на рынке в случае видеокарт из Китая говорить сложно. Были заявлены какие-то рекомендованные цены для локального рынка, но они бессмысленны по причине отсутствия этих видеокарт на мировом рынке и быстрого изменения розничных цен. На момент начала продаж модель S80 стоила 3000 юаней (порядка $423), сейчас ее цена упала до 1200 юаней ($164), что всё равно дороговато. Впрочем, для Китая с учетом существующих и потенциальных санкций в будущем это может быть вполне интересно, а на остальные рынки видеокарты Moore Threads никто и не продвигает.

Что касается объема видеопамяти, то для MTT S80, исходя из ширины шины видеопамяти в 256 бит, выбор был между 8 и 16 ГБ. С учетом того, что эти карты не только игровые, объем 8 ГБ для старшей модели показался компании недостаточным, поэтому они выбрали 16 ГБ, вполне подходящие и для использования старшего решения в каких-то более-менее серьезных вычислительных задачах. С точки зрения игр же, скорость имеющихся видеокарт MTT настолько низкая, что в любом случае придется использовать низкие настройки качества графики, так что упора в объем видеопамяти не будет никогда. Для чисто игровой карты уровня S80 можно было обойтись и 8 ГБ (и, вероятно, еще меньше).

С моделью MTT S70 всё несколько интереснее: GPU этой модификации лишили одного 32-битного канала памяти, и шина стала 224-битной, так что установить на нее можно или 14 ГБ, или 7 ГБ видеопамяти. Для младшей карты разумно выбрали второй вариант, единственная претензия к которому заключается в том, что уж больно необычно смотрится такой «нечетный» объем. Разработчики игр обычно ориентируются на наиболее распространенные варианты объема видеопамяти, так что за ориентир они, скорее всего, возьмут 8 ГБ, а у карты с 7 ГБ теоретически могут наблюдаться странные провалы в производительности. Впрочем, с учетом сказанного выше про общий уровень производительности, S70 это вряд ли грозит.

Так как компания Moore Threads всё делает самостоятельно, то видеокарты MTT существуют исключительно в эталонном дизайне (и только производства самой компании). Обе полученные нами на тесты видеокарты имеют двухслотовую конструкцию, но из-за немалой толщины кожуха кулера они займут скорее 2,5-3 слота в корпусе. Система охлаждения у них трехвентиляторная. Обе видеокарты имеют по три разъема DisplayPort 1.4 и один разъем HDMI 2.1 для вывода информации на дисплеи, что вполне на хорошем современном уровне.

К сожалению, решения MTT не отличаются энергоэффективностью и по этому параметру уступают всем соперникам. Потребление энергии у пары видеокарт Moore Threads достаточно высокое: максимальный заявленный уровень у S80 может достигать 255 Вт, а у S70 — 220 Вт. Именно поэтому компания использует немаленький кулер с тремя вентиляторами. В то же время, такой уровень энергопотребления позволяет обойтись одним 8-контактным разъемом дополнительного питания.

Видеокарты моделей MTT S80 и S70 является игровыми вариантами, они основаны на разных версиях графического процессора, известного под кодовым именем Chunxiao, который базируется на архитектуре Moore Threads Unified System Architecture (MUSA). GPU начал производиться с ноября 2022 года при помощи техпроцесса 7 нм на фабриках TSMC. Некоторые изначально предполагали возможность чисто китайского производства на фабриках SMIC, но дальнейшая история с санкционным запретом производства микрочипов с использованием современных технологий на тайваньских фабриках для китайских производителей раскрыла, что производителем точно являлась TSMC.

Напомним, в октябре 2023 года США еще сильнее ужесточили санкции против китайских компаний, запретив разработчикам графических чипов и ускорителей вычислений использование услуг контрактных производителей, вроде TSMC. Эти ограничения означают, что Moore Threads не смогут заказывать выпуск разработанных ими GPU на фабриках компании TSMC — вслед за компанией Huawei, которая попала в аналогичную ситуацию несколько лет назад и теперь сотрудничает с также находящейся под санкциями США китайской компанией SMIC. Введение санкций привело к тому, что Moore Threads даже заявила о сокращении части персонала, и в дальнейшем им, судя по всему, также придется обходиться возможностями SMIC.

Но пока что у них есть чипы, сделанные ранее на TSMC. Количество транзисторов в этом GPU немалое: заявлено 22 млрд, и это явно больше, чем 17,4 млрд в чипе GA104 (Nvidia), который используется в GeForce RTX 3060 Ti, RTX 3070 и даже RTX 3070 Ti. Площадь кристалла также довольно впечатляющая: 416 мм², что также несколько больше, чем 392 мм² у GA104. Судя по этим числам, плотность транзисторов у Chunxiao достаточно высока: 52,9 млн/мм², что явно выше, чем 44,4 млн/мм² у GA104. Это объясняется разницей в техпроцессах: 7 нм TSMC для китайского GPU и 8 нм Samsung для графического процессора Nvidia. По этим параметрам китайский GPU выглядит вполне серьезно.

Мы не знаем множества деталей о внутреннем устройстве графического процессора. Известно, что в нем 4096 блоков потоковой обработки архитектуры MUSA, работающих на частоте 1,8 ГГц, что дает вычислительную производительность до 14,4 терафлопс при вычислениях одинарной точности с плавающей запятой (FP32). Кроме этого, заявлено наличие 128 тензорных ядер, обеспечивающих производительность матричных вычислений в формате INT8 до 57,6 тераопс. К сожалению, данных о количестве блоков текстурирования TMU и растеризации ROP в Chunxiao у нас нет, но по появившимся на одном из слайдов цифрам в 460 Гпикс/с и 460 Гтекс/с, зная частоту чипа в 1800 МГц, можно посчитать, что этих блоков в GPU должно быть по 256 штук, что на фоне других GPU много. Но других данных у нас нет. И вот по этим значениям могут возникнуть некоторые вопросы к эффективности и конкурентоспособности китайского изделия — даже с учетом чисто теоретической производительности.

14,4 терафлопс FP32 для 22 млрд транзисторов при 21,8 Тфлопс FP32 для 17,4 млрд (RTX 3070 Ti) при близких тактовых частотах чипов говорят о том, что второй заметно более эффективен даже чисто в теории (0,65 против 1,25 Тфлопс/млрд). И даже если взять урезанную версию GA104 в RTX 3060 Ti, то это будет 0,93 Тфлопс/млрд — то есть показатель MTT S80 ниже в полтора, а то и в два раза. По скорости текстурирования и филлрейту, если верить заявленным MTT значениям, производительнее будет уже китайское решение, но это нужно проверять на практике. Кстати, предыдущее решение компании — модель MTT S60 — имело 2048 потоковых процессоров MUSA, вычислительную производительность до 6 терафлопс и скорость заполнения в 192 гигапикселей/с (примерно вдвое хуже по всем параметрам). К слову, MTT S80 основан на графическом процессоре Chunxiao, а S60 — на предыдущем чипе Sudi, и отличие нового GPU в том, что у него четыре вычислительных движка, которые могут работать одновременно.

Модель Moore Threads MTT S80 имеет 16 ГБ достаточно производительной GDDR6-памяти с эффективной частотой 14 ГГц, которая присоединена к графическому процессору по 256-битной шине, что дает итоговую пропускную способность памяти в 448 ГБ/с — ровно столько же, сколько у RTX 3060 Ti, к примеру. А вот что выгодно отличает именно старшую MTT S80, так это поддержка интерфейса PCIe 5.0 (с полной шириной x16, разумеется) — это первая в отрасли видеокарта с таким скоростным интерфейсом. В теории это должно обеспечить самую высокую пропускную способность для передачи данных в 128 ГБ/с (в обе стороны), недостижимую для всех остальных GPU, поддерживающих лишь предыдущую версию PCIe и имеющих вдвое меньшую скорость передачи. Другой вопрос, что мы не нашли тестов для Windows, которые могли бы на практике подтвердить эту скорость, и нам остается лишь верить китайским исследователям.

Значительно позднее компания Moore Threads анонсировала и выпустила на рынок модель MTT S70, основанную на том же GPU, но имеющем урезанные характеристики по сравнению с полным чипом в S80. Видеокарта MTT S70 имеет 3584 потоковых процессора архитектуры MUSA (вероятна группировка потоковых процессоров по 512 штук, если отключен один из укрупненных блоков, а если два, тогда по 256) и тактовую частоту до 1,6 ГГц — по сравнению с 4096 процессорами и 1,8 ГГц у S80. То есть пиковая вычислительная производительность S70 упала на 3,2 терафлопса. Судя по всему, аналогичным образом младшая версия GPU была урезана и по количеству блоков текстурирования и заполнения. Но это еще не всё: MTT S70 лишилась одного 32-битного канала памяти и вместо 256-битного предлагает лишь 224-битный интерфейс — не самое распространенное значение среди графических процессоров. Соответственно, установить на нее можно было или 14 ГБ, или 7 ГБ видеопамяти, и для младшей карты выбрали второй вариант, что смотрится весьма необычно. Эффективная частота памяти не изменилась (14 ГГц), поэтому общая пропускная способность составила 392 ГБ/с.

Ну а еще любопытнее то, что в компании решили лишить младший вариант уникальной особенности, известной по топовой видеокарте MTT: модель S70 поддерживает лишь интерфейс PCIe 4.0, а не более новый PCIe 5.0, поддержкой которого хвастает S80. Впрочем, на деле это скорее маркетинговое отличие, а в реальности PCIe 4.0 даже лучше, так как решает некоторые потенциальные проблемы совместимости с системными платами, скорости же более старой версии интерфейса для столь медленного GPU в игровых применениях точно будет достаточно. Что касается энергопотребления, то младший вариант видеокарты не слишком понизил эту планку: с 255 Вт лишь до 220 Вт.

Возможности по обработке видеоданных заявлены неплохие: видеокарты MTT имеют интеллектуальный мультимедийный движок второго поколения, который поддерживает такие распространенные видеоформаты, как AV1, H.264, H.265 и VP9, и также поддерживает аппаратную обработку и воспроизведение видеоданных в формате HDR10. S80 и S70 имеют четыре блока, которые обеспечивают обработку мультимедийных данных, их можно использовать в задачах компьютерного зрения, а также для простого ускорения кодирования и декодирования видеопотоков во всех основных видеоформатах. Поддерживается аппаратное ускорение декодирования видеопотока как минимум в форматах H.264, H.265 (HEVC), VP9 и AV1, включая 10-битные профили с разрешением до 8K или до 32 каналов Full HD при 30 FPS. На практике при тестовом просмотре видео типичная загрузка GPU наблюдалась порядка 50%-60%.

Благодаря поддержке относительно современных интерфейсов вывода данных на дисплеи DisplayPort 1.4a и HDMI 2.1, рассматриваемые китайские видеокарты поддерживают одновременный вывод информации на четыре дисплея с разрешением вплоть до 8K (7680×4320) при 30 Гц или 1920×1080 при 360 Гц, обещана также поддержка HDR. Ну а поддержка многопоточного транспорта MST дает возможность подключения нескольких дисплеев к одному порту при помощи объединения нескольких видеосигналов в один поток — до четырех.

Поддержка графических API

Найти специалистов по созданию графических процессоров непросто, о чем мы еще поговорим, но не менее сложно отыскать и программистов для написания хорошо оптимизированных графических драйверов для Windows и DirectX. Их в принципе мало, и большинство из них живет в западных странах. Даже компания Intel, занимающаяся созданием GPU десятки лет, столкнулась со многими проблемами и неудачами при разработке аппаратного и программного обеспечения для графики, не говоря уже о полностью новом игроке, присутствующем на рынке всего лишь три года. Поэтому совершенно не удивительно, что у китайцев возникли... скажем так, некоторые проблемы, и это еще мягко говоря.

Аппаратно графический процессор Chunxiao и видеокарты MTT выглядят весьма интересно, а вот с программной точки зрения им предстоит еще долгая работа. Центр управления видеокартой PES включает функции обновления драйверов, мониторинг состояния видеокарты, некоторые настройки и т. п., и тут всё довольно неплохо. Заявлена поддержка DirectX, OpenGL, Vulkan, OpenCL и CUDA (при помощи трансляции), но на данный момент по первому пункту это всего лишь DirectX 11 с уровнем возможностей 11_1 и OpenGL 3.3, так что GPU поддерживает лишь старые игры и приложения, и то далеко не идеально — есть проблемы и с производительностью, и с качеством.

Конечно, китайцы постоянно работают над улучшением драйверов, и новые версии часто обеспечивают большой прирост производительности, но это объясняется эффектом низкой базы: начальная скорость была уж слишком маленькой. Moore Threads продолжают оптимизировать программное обеспечение, чтобы повысить производительность и обеспечить лучшую совместимость, но не факт, что мы увидим действительно важные и большие изменения. Сейчас же поддержка возможностей Direct3D выглядит так.

Инструменты диагностики показывают общий доступный объем видеопамяти в 32 ГБ (к 16 ГБ локальной видеопамяти добавлены еще 16 ГБ разделяемой памяти в ОЗУ). Уровни поддержки функциональности Direct3D видеокартами MTT ограничены версией 11_1, хотя у всех современных GPU есть поддержка 12_1 и 12_0. Судя по всему, поддерживается полноэкранное сглаживание методами MSAA 2x, MSAA 4x и MSAA 8x, но мы это не проверяли, так как производительность слишком низкая и без включения столь затратных технологий. Максимальный поддерживаемый размер текстур — 8192×8192 пикселей (у видеокарт Nvidia, к примеру, 16384×16384).

Графическими процессорами MTT не поддерживаются следующие функции Direct3D 11 (по сравнению с современными видеокартами Nvidia): AGP Texturing, Double-Precision Floating-Point, Driver Concurrent Creates, Driver Command Lists, Edge Anti-Aliasing и Tiled Resources. Если Edge Anti-Aliasing и Double-Precision Floating-Point вряд ли пригодятся где-то с GPU такого уровня, то списки команд и мозаичные (плиточные) ресурсы вполне могли бы использоваться — особенно с учетом их дальнейшего развития в Direct3D12, который как раз и не поддерживается графическими процессорами MTT. Первые позволяют создавать объекты (текстуры, буферы и шейдеры) параллельно в разных потоках и формировать командный буфер в отдельном потоке, ускоряя загрузку и обработку. Практически все в том или ином виде используются в современных Direct3D12-приложениях. Тесселяция также поддерживается не полностью, как минимум пока.

Из важных вещей также нет поддержки функции GPU-планировщика с аппаратным ускорением — Hardware Scheduling, которая появилась в обновлении Windows 10 за май 2020 года. Аппаратное ускорение планирования обеспечивает более эффективное распределение ресурсов между различными приложениями — при поддержке этой функции аппаратным и программным обеспечением можно переложить большую часть планирования на сам графический процессор, что обычно работает несколько эффективнее. При этом сама операционная система продолжает решать, какие приложения имеют приоритет при использовании ресурсов.

Лицензирование или собственная архитектура?

Самый интересный вопрос: как китайцы за относительно короткое время вдруг смогли с нуля разработать полностью собственную графическую архитектуру, пусть и со множеством недостатков? Немногие компании в мире в принципе способны разработать собственные ядра графических процессоров, ведь в них используется немало технологий и патентов, принадлежащих далеко не только китайским компаниям, но и многим западным. Впрочем, не обязательно ведь разрабатывать самостоятельно вообще всё, можно использовать и чужие разработки, договорившись с их владельцами.

Этим вопросом задались далеко не мы одни, и хотя прямых доказательств нет, но, по многим признакам, есть немалая вероятность, что Moore Threads лицензировали какую-то архитектуру у компании Imagination Technologies, известной по PowerVR Kyro в настольных ПК много лет назад и графическим ядрам PowerVR в мобильных чипах, на которых основаны некоторые смартфоны и планшеты — к слову, их графические ядра раньше использовала даже Apple. Эта компания обладает более чем тридцатилетним опытом разработки графических процессоров PowerVR, они являются одними из пионеров аппаратных ускорителей 3D-графики. Компания известна по необычной архитектуре отложенного рендеринга на основе тайлов (tile-based deferred rendering — TBDR), созданной еще в 90-х годах, а их графические ядра для мобильных решениях включают даже поддержку трассировки лучей. В смартфонах и планшетах эти мобильные решения работают достаточно неплохо, обеспечивая хороший уровень производительности и энергоэффективности.

Портфолио графических процессоров компании Imagination весьма широко, их GPU отлично масштабируются и охватывают спектр решений с разным уровнем производительности. Интересно также, что недавно компания выпустила IMG DXD — новые высокопроизводительные графические ядра с поддержкой DirectX, предлагаемые для лицензирования сторонним компаниям. Конечно, архитектура не свалилась с неба, это наследник всё той же архитектуры отложенного рендеринга на основе тайлов PowerVR, которую мы знаем и по настольным решениям очень давнего прошлого, и по рынку мобильных решений, где очень важна высокая энергоэффективность. Новые ядра IMG DXD предлагают вдвое более высокую производительность на ядро по сравнению с предыдущими решениями IMG BXT. Ключевые функции повышения производительности — двойной темп FP16-вычислений, изменяемая скорость затенения — повышение производительности без ущерба качеству, текстурирование с двойным темпом, поддержка текстурного сжатия методом ASTC HDR для снижения требований к пропускной способности памяти, а также встроенное ядро RISC-V для управления графическим процессором.

Двухъядерная конфигурация IMG DXD обеспечивает вычислительную производительность до 5 терафлопс для вычислений в FP32-формате (темп FP16 вдвое выше, а DOT8 выше вчетверо) при скорости текстурирования в 144 гигатекселей/с, чего должно быть достаточно для непритязательных игроков. В реальных приложениях IMG DXD обеспечивает пиковую производительность на 40%—60% выше, чем эквивалентная конфигурация IMG BXT. Ну а для нас примечательнее всего то, что соотношение вычислительной производительности, скорости текстурирования и заполнения у IMG DXD и других решений компании в целом довольно близки к тому, что обозначила в своих материалах Moore Threads, так что на лицензирование каких-то предыдущих решений Imagination вполне похоже.

Всё это неудивительно: на китайском рынке растет спрос на высокопроизводительные и энергоэффективные видеокарты из-за растущего количества западных санкций и запретов, и востребованность предложения Imagination может быть весьма высокой. Полноценная аппаратная поддержка DirectX (пусть и всего лишь 11) и современных игр в IMG DXD дорогого стоит: как показал пример Moore Threads, таким образом можно сделать GPU полностью менее чем за пару лет, причем это будет индивидуальное решение, хотя и на основе кирпичиков чужой готовой архитектуры. Амбициозные китайские компании сейчас ускоряют изготовление своих продуктов, и подобная помощь от такого опытного партнера, как Imagination, им весьма пригодится.

Пока что аппаратная поддержка DirectX у IMG DXD заявлена лишь уровня возможностей 11_0, даже чуть ниже, чем у MTT, но это всё равно позволяет запускать множество популярных игр и приложений. Полная аппаратная поддержка DirectX очень важна для настольных GPU, и поддержка IMG DXD уровня возможностей Direct3D 11_0 — это только начало, специалисты компании собираются продолжать улучшать возможности своих решений, как утверждает директор компании. Их решениями также поддерживаются и другие API: Vulkan 1.3, OpenGL 4.6 (через Zink), OpenGL ES 3.2 и OpenCL 3.0. Как видите, и в этом возможности Moore Threads и самого современного решения Imagination, доступного для лицензирования, довольно близки.

Слухи давно говорили, что в решениях MTT используется архитектура PowerVR, и возможно, другие китайские компании будут догонять их, договорившись с той же Imagination, к примеру. Для Китая это означает лишь частичное решение их основной задачи, ведь патенты на большинство технологий GPU всё равно будут в чужих (западных) руках. Но использование готовых чужих блоков освобождает от львиной доли работы по созданию всей структуры GPU, и всю разработку можно завершить года за полтора. И на данном этапе развития китайской микроэлектроники это решение видится вполне разумным. Основные патенты в области графических процессоров, особенно связанные именно с графикой, а не вычислениями, находятся в руках таких производителей, как Nvidia, Intel и AMD, и китайские производители не смогут это обойти.

Модель правильная с коммерческой точки зрения, как и в мобильных SoC вполне нормально использовать готовые ядра ARM, а не разрабатывать свои. Лишь очень немногие из производителей микроконтроллеров в принципе имеют достаточно ресурсов и возможностей для разработки собственных ядер, а использование чужих разработок — быстрый и самый недорогой путь. Но с точки зрения импортозамещения, использование ядер GPU и архитектур иностранных (западных) производителей не способствует развитию собственных технологий. И тут есть серьезный риск, связанный с возможностью усиления санкционного давления со стороны западных стран.

В Китае еще в 90-х годах были разработки процессоров, сравнимых с Intel 80486, но после снятия ограничений на поставки таких процессоров производства Intel разработки собственных массовых решений были отложены в долгий ящик. Зачем тратить ресурсы, если всё можно купить, казалось тогда китайцам, да и не только им. Но если бы они продолжали свои разработки с того времени, то кто знает, может быть у них появился бы конкурент для Intel и Nvidia еще несколько лет назад. Ну а сейчас всё больше китайских компаний вынуждены проводить исследования и разрабатывать собственные технологии в области графических процессоров и вычислений, связанных с искусственным интеллектом.

И так как сейчас у китайских стартапов по проектированию и производству графических процессоров нет собственных разработок графических процессоров с нуля, то вполне можно использовать чужие, купив лицензию на использование графических ядер у Imagination Technologies. Пока на это есть деньги и не наложены санкции, такой вариант подходит. Можно также использовать специализированное ядро Nvidia с открытым исходным кодом NVDLA для вычислений, связанных с искусственным интеллектом — сам код открыт и его можно модифицировать как угодно, получив достаточно высокую эффективность, но графических функций в этом решении нет.

Сейчас в Китае существует несколько десятков начинающих компаний, которые занимаются именно графическими и вычислительными процессорами, и большинство из них используют ядра Imagination или NVDLA. И если всё больше предприятий будет развивать собственные исследования и разработки, у китайской индустрии графических процессоров появится больше возможностей. Мы постараемся следить за ними и по возможности исследовать.

Текущее положение дел и перспективы

Поговорим немного о том, что получилось на практике с видеокартами MTT у различных исследователей. Скорость заполнения MTT S80, по данным теста Fillrate Tester, равна 188 Гпикс/с, и это очень высокое значение: у RTX 3060 скорость заполнения менее 90 Гпикс/с, а MTT S80 по пиковой скорости заполнения ближе к RTX 3080 Ti. Вполне похоже, что Moore Threads указала верные данные по пиковой теоретической скорости заполнения, хотя оно и далеко от реального. Тест скорости текстурирования в бенчмарке 3DMark 06 показывает более 170 Гтекс/с, и это уже ближе к скорости заполнения текстур у условно конкурирующих видеокарт: например, RTX 3060 обеспечивает в этом тесте порядка 200 ГТекс/с.

К сожалению, под Windows оказалось не так много тестов, способных работать с китайскими видеокартами. К примеру, мы не смогли запустить тесты, использующие OpenCL, но максимальная скорость вычислений с плавающей запятой одинарной точности FP32 по результатам других исследователей составила для MTT S80 порядка 14 терафлопс, что весьма близко к ее теоретическому показателю. Что касается тестов пропускной способности PCIe, то в Windows мы также не смогли протестировать карты MTT, хотя поддержка S80 версии PCIe 5.0 нас весьма интересует. Китайские же исследователи через OpenCL в Ubuntu добились пропускной способности выгрузки в 28 Гбит/с, а загрузки — 32 Гбит/с, что далеко от теоретических значений, но всё равно заметно быстрее, чем у большинства других видеокарт с поддержкой «всего лишь» PCIe 4.0.

По данным всё тех же китайских исследователей, производительность декодирования видеороликов разрешения 1080p и формата VP9 в многоканальном тесте дает общую частоту кадров более 1200 кадров в секунду — то есть одновременно декодируется 10 каналов с более чем 120 FPS для каждого. Что касается кодирования, то десяток потоков разрешения 1080p сжимаются в формат H.265 со скоростью более 180 кадров в секунду. Так что аппаратные возможности кодирования и декодирования в MTT весьма хороши, но есть немалая ложка дегтя: адаптации популярного программного обеспечения под эти решения еще нет. Moore Threads занимается поддержкой программного обеспечения для редактирования видеоданных, но пока что всё находится на зачаточном уровне.

Если же вернуться к 3D-производительности, то если смотреть исключительно по результатам в синтетических тестах, а также теоретическим показателям производительности, топовая MTT S80 должна бы достигать примерно уровня GeForce RTX 3060. Но так как драйвер до сих пор сложно назвать хорошо оптимизированным, производительность даже в поддерживаемых китайскими GPU играх не дотягивает до куда менее производительных решений. Налицо явное несовпадение между заявленными теоретическими характеристиками MTT S80/S70 и их результатами в реальных тестах и играх. Уровень аппаратных возможностей MTT S80 и S70 до сих пор не раскрыт, и есть предположение, что в основном именно из-за недостатков драйверов.

Видеокарты MTT лучше всего себя показывают в приложениях, использующих DirectX 9, что также намекает на устаревшую архитектуру, для которой много лет не оптимизировали и не писали новые драйверы. Кстати, сначала драйверы китайских GPU вообще поддерживали только DX9, затем стала появляться поддержка DX10 и некоторых игр DX11, список которых постоянно расширялся. Всё это свидетельствует о явной работе и прогрессе оптимизации драйверов, но у китайцев впереди еще очень много работы. Список поддерживаемых игр растет, но всё это довольно старые проекты, а почти все новые используют Direct3D 12, которым в случае китайских видеокарт пока и не пахнет.

Так что с игровой точки зрения, видеокарты MTT — это первый блин, они очень сырые, их программная часть находится в постоянной разработке и доработке. Драйверы не поддерживают многие функции привычных графических API, вроде DirectX, вызов некоторых из поддерживаемых вызывает явные проблемы с производительностью, а иногда и с качеством. Есть подозрение, что в архитектуре и текущем воплощении GPU есть немало технических ошибок в аппаратном обеспечении, которые драйверам приходится обходить программно, а это всегда обходится очень дорого в плане производительности. Было бы неплохо увидеть исправления в следующих GPU, но пока что у нас нет никаких данных об этом — компания Moore Threads весьма скрытна, а теперь еще и санкции изменят планы.

Возможно, при дальнейшей разработке архитектуры удалось бы исправить большинство проблем, но на данный момент мы не уверены в том, что это будет сделано. Возможно, компания поспешила с рекламными заявлениями о том, что их видеокарты подходят для игр и вообще конкурентоспособны. Подобные решения на такой стадии разработки подходят скорее для отдельных узкоспециализированных применений, вроде разработки вычислительного ПО, в котором нужно использовать исключительно китайское аппаратное и программное обеспечение. Для таких задач MTT S80 и S70 вполне подойдут, а еще лучше подойдут специализированные ускорители вычислений, основанные на том же графическом процессоре. Но S80 и S70 выпущены как игровые решения, и в этом качестве они отнюдь не блистают.

Даже топовая модель S80 по производительности соответствует разве что GeForce GTX 1050 Ti, в лучшем случае — GTX 1650. Это крайне низкий уровень по сегодняшним меркам, а ведь если смотреть на сложность чипа Chunxiao, то решения на его основе должны конкурировать хотя бы с RTX 3060 Ti, чтобы иметь рыночный успех. Но многие даже не самые современные игры плохо работают или вовсе не запускаются на MTT из-за проблем совместимости драйверов и API. И поэтому S80 и S70 — игровые видеокарты для крайне малой доли энтузиастов, в реальности их применение выглядит необоснованно даже для китайского рынка, пока на него не запретили поставлять видеокарты Nvidia, AMD и Intel. Особенно при не самых низких ценах на видеокарты MTT, которые поначалу вообще были порядка $300 на внутреннем китайском рынке — так что та же GTX 1050 Ti была и лучше, и дешевле.

У видеокарт MTT очень хорошие теоретические показатели производительности вычислений, текстурирования, скорости заполнения, конкурентоспособный техпроцесс и показатель потребления энергии, а установленная GDDR6-память имеет очень приличную пропускную способность, не говоря уже о поддержке PCIe 5.0 — зачем бы китайцы делали всё это при скорости на уровне GTX 1050 Ti? Вероятнее всего, видеокарты MTT с аппаратной точки зрения способны на гораздо большее, чем мы получаем. Ну не должен достаточно сложный GPU с кучей исполнительных блоков и приличной частотой, интерфейсом PCIe 5.0 и 16 ГБ GDDR6-памяти с 256-битной шиной работать как медленная и древняя видеокарта с 4 ГБ медленной видеопамяти, присоединенной по 64-битной шине, да при потреблении в 75 Вт.

На (очень осторожный) оптимизм нас может настраивать лишь то, что у компании Intel также получалось далеко не всё сразу при выходе на рынок видеокарт серии Arc, особенно самых первых. Они также не поддерживали кучу игр и работали куда медленнее ожидаемого уровня, а затем удивили значительным приростом производительности и совместимости драйверов за довольно короткий период. И ведь это — огромная махина Intel с многолетним опытом в проектировании и производстве графических ядер, включая встроенные в процессоры, которые требуют высокой эффективности. Так что есть некоторые шансы и на то, что игровая производительность и совместимость MTT S80 и S70 сильно подрастут и сравняются, к примеру, хотя бы с Radeon RX 5700, если драйверы будут дорабатываться в высоком темпе. И тут нужна не только производительность, но и поддержка всех современных версий DirectX, OpenGL и OpenCL.

Возможно, видеокарты MTT в принципе лучше подходят не для игр, а для различных вычислительных применений, включая использование нейросетей. В теории, архитектура MUSA и разработанный компанией полный стек позволяет обеспечить необходимыми инструментами разработчиков ПО, перенести уже существующие программы на видеокарты MTT, которые совместимы с PyTorch, TensorFlow, PaddlePaddle, OneFlow и другими платформами глубокого обучения. В число функциональных модулей, включенных в программный стек MUSA, входит рендеринг, работа с мультимедиа, задачи искусственного интеллекта, физического моделирования и общих вычислений.

В теории графические процессоры MTT должны показывать неплохую производительность в таких задачах, ведь максимальная вычислительная производительность в операциях с плавающей запятой одинарной точности и специальном 8-битном формате INT8 у них достаточно высока. Есть некоторые данные о том, что решения MTT неплохо адаптированы к MONAI — платформе искусственного интеллекта с открытым исходным кодом в области медицинских исследований, к примеру. Также китайцы подтверждают высокую производительность в OpenCL под Ubuntu. Но так как мы используем только публичные тесты и не занимаемся вычислениями самостоятельно, то и проверить всё это не можем.

Кстати, одна из важнейших технологий, разработанных Moore Threads — CUDA on MUSA. Судя по ее названию, она позволяет снизить затраты на переход существующих пользователей CUDA с видеокарт Nvidia на MTT при помощи портирования кода на CUDA в код, подходящий для решений Moore Threads (видимо, OpenCL). Мы не знаем, насколько просто перенести исходный код CUDA на графические процессоры Moore Threads, но на бумаге заявлено, что это якобы достаточно просто, нужно лишь портировать и перекомпилировать код. Мы это также не можем проверить.

Что ж, сейчас предлагаем перейти к тому, что́ мы проверить можем и чем постоянно занимаемся — к рассмотрению особенностей видеокарт Moore Threads MTT S80 и S70 на практике.

Компания Moore Threads Technology (торговая марка MTT) основана в 2020 году в Китайской Народной Республике. Штаб-квартира в Пекине. Изначально создавалась как стартовая компания разработчиков новых графических процессоров и видеокарт на их основе. Формальным руководителем является бывший вице-президент и глава офиса Nvidia в КНР Чжан Цзяньчжун. За три года существования стартап получил миллиарды долларов государственной поддержки правительства КНР, вследствие чего уже через год компания объявила о первой успешной разработке собственного GPU, на основе которого вышли первые продукты компании для вычислительных нужд под единой идеологией создания «метакомпьютеров» для вычислительных процессов оцифровки всего физического мира и физикализации цифрового мира. Была создана единая системная архитектура MUSA (MT Unified System Architecture). Численность персонала неизвестна.

Объекты исследования: ускоритель трехмерной графики (видеокарта) MTT S80 16 ГБ 256-битной GDDR6 и ускоритель MTT S70 7 ГБ 224-битной GDDR6.

Внешне карты совершенно одинаковы.

Память

Карта MTT S80 имеет 16 ГБ памяти GDDR6 SDRAM, размещенной в 8 микросхемах по 16 Гбит на лицевой стороне PCB.

Карта MTT S70 имеет 7 ГБ памяти GDDR6 SDRAM, размещенной в 7 микросхемах по 8 Гбит на лицевой стороне PCB.

Микросхемы памяти Samsung рассчитаны на номинальную частоту работы в 2000 (16000) МГц.

Особенности карт и сравнение между собой

MTT S80 (16 ГБ)	MTT S70 (7 ГБ)
вид спереди
вид сзади

Прекрасно видно, что обе карты имеют совершенно одинаковые PCB. Разница лишь емкостях установленных микросхем памяти и в отсутствии одной микросхемы у S70, вследствие чего объем памяти снизился до 7 ГБ, а ширина шины обмена с памятью — до 224 бит.

MTT S80 использует чип SD102AA-500, дата выпуска неизвестна.

MTT S70 использует чип SD102AA-400, дата выпуска неизвестна.

Чипы имеют разные маркировки производства, поэтому можно предположить, что кристаллы выпускались на разных заводах.

Суммарное количество фаз питания у обеих карт — 8 (6+2).

Зеленым цветом отмечена схема питания ядра, красным — памяти.

6 фазами питания ядра управляют два ШИМ-контроллера DRV8305 (Texas Instruments), каждый из которых рассчитан максимум на 3 фазы. Они расположены на лицевой стороне карты.

2 фазами питания микросхем памяти заведует точно такой же третий ШИМ-контроллер.

В преобразователе питания ядра и микросхем памяти используются транзисторные сборки DrMOS — в данном случае AOZ5311 (Alpha&Omega Semi), рассчитанные максимум на 55 А.

Имеется и контроллер Texas Instruments для мониторинга (отслеживания напряжений и температур).

Карты оснащены подсветкой, но однотонной и неуправляемой, так что контроллера подветки нет.

Обе карты оснащены контроллером Realtek RTD2175, который преобразует сигнал DisplayPort в HDMI 2.1 (для работы единственного такого видеовыхода).

Энергопотребление карт в тестах доходило до 170 Вт у MTT S80 и до 152 Вт у MTT S70 (что примерно соответствует их заявленному максимальному потреблению с учетом того, что во время тестов мы видели стабильно низкую загруженность GPU, далекую от 100%).

Питание на обе карты подается через боковой торец. При этом у MTT S70 установлен обычный 8-контактный разъем PCIe 2.0, а у MTT S80 — тоже 8-контактный, но EPS12V (такие устанавливаются на материнских платах для питания CPU).

Карта MTT S80 поставляется с переходником питания на EPS12V с двух 8-контактных разъемов PCIe (как правило, у блоков питания всего 2 «хвоста» EPS12V, и часто они оба используются).

Чтобы не перепутать требуемый коннектор, карты снабжены соответствующими наклейками на разъемах питания. Однако MTT S80 мы получили в составе уже собранного ПК, с уже вставленным хвостом питания и переходником, так что наклейки на ней не было.

Габариты карт вполне стандартные, толщина составляет 5 см, так что они занимают почти 3 слота в системном блоке (официально производитель их заявляет как 2-слотовые).

Также стоит отметить, что у обеих карт используются стандартные 4 видеовыхода: один HDMI 2.1 и три DP 1.4a.

Управление работой карт обеспечивается с помощью фирменной утилиты MTT PES (Perfect Experience System). PES позволяет лицезреть мониторинг во всей красе и управлять выводом графики на несколько мониторов. Управлять частотами GPU и режимами работы возможности нет. Очень важно включить в настройках автоматическое отслеживание обновлений драйверов, ибо только половина версий выкладывается на сайте в виде отдельных пакетов, прочие скачиваются через PES в виде обновлений.

Семейство MTT уже понимает FurMark 2, однако HWinfo до сих пор может выдавать лишь очень скудную информацию.

Нагрев и охлаждение

Основой СО является относительно массивный двухсекционный пластинчатый никелированный радиатор с тепловыми трубками, распределяющими тепло по ребрам радиатора.

Трубки припаяны к огромному медному плато. Микросхемы памяти и преобразователи питания VRM охлаждаются с помощью этого же огромного теплосъемника (через термопрокладки).

Задняя пластина служит элементом защиты PCB, усиливает жесткость конструкции, а также помогает в охлаждении силовых элементов схемы питания GPU (она прижата к оборотной стороне текстолита через термопрокладку).

Поверх радиатора установлен кожух с тремя вентиляторами (боковые — ∅100 мм, центральный — ∅85 мм).

Вентиляторы вращаются всегда, вне зависимости от нагрузки.

Мониторинг температурного режима

MTT S80

После 2-часового прогона под нагрузкой максимальная температура ядра не превысила 52 градусов, что является отличным результатом. Энергопотребление карты доходило до 170 Вт.

Максимум нагрева — около GPU и у разъема PCIe.

MTT S70

После 2-часового прогона под нагрузкой максимальная температура ядра не превысила 46 градусов, что также является отличным результатом. Энергопотребление карты доходило до 152 Вт.

Шум

Методика измерения шума подразумевает, что помещение шумоизолировано и заглушено, снижены реверберации. Системный блок, в котором исследуется шум видеокарт, не имеет вентиляторов, не является источником механического шума. Фоновый уровень 18 дБА — это уровень шума в комнате и уровень шумов собственно шумомера. Измерения проводятся с расстояния 50 см от видеокарты на уровне системы охлаждения.

Режимы измерения:

• Режим простоя в 2D: загружен интернет-браузер с сайтом iXBT.com, окно Microsoft Word, ряд интернет-коммуникаторов
• Режим 2D с просмотром фильмов: используется SmoothVideo Project (SVP) — аппаратное декодирование со вставкой промежуточных кадров
• Режим 3D с максимальной нагрузкой на ускоритель: используется тест FurMark

Оценка градаций уровня шума следующая:

• менее 20 дБА: условно бесшумно
• от 20 до 25 дБА: очень тихо
• от 25 до 30 дБА: тихо
• от 30 до 35 дБА: отчетливо слышно
• от 35 до 40 дБА: громко, но терпимо
• выше 40 дБА: очень громко

MTT S80

В режиме простоя в 2D температура была не выше 24 °C, вентиляторы работали на частоте вращения 1100 оборотов в минуту, уровень шума был равен 22 дБА.

При просмотре фильма с аппаратным декодированием ничего не менялось.

В режиме максимальной нагрузки в 3D температура ядра достигала 52 °C. Вентиляторы при этом раскручивались до 1846 оборотов в минуту, шум вырастал до 27,6 дБА: это тихо. Аудиозапись шума — здесь.

Спектрограмма шума:

MTT S70

В режиме простоя в 2D температура была не выше 22 °C, вентиляторы работали на частоте вращения 1000 оборотов в минуту, уровень шума был равен 22 дБА.

При просмотре фильма с аппаратным декодированием ничего не менялось.

В режиме максимальной нагрузки в 3D температура ядра достигала 46 °C. Вентиляторы при этом раскручивались до 1828 оборотов в минуту, шум вырастал до 27,4 дБА: это тихо. Аудиозапись шума — здесь.

Спектрограмма шума:

Подсветка

У обеих карт имеется однотонная оранжевая неуправляемая и неотключаемая подсветка по ободу центрального вентилятора. Точно так же подсвечен вырез в форме логотипа компании на задней пластине.

Комплект поставки и упаковка

MTT S70

В комплекте поставки кроме традиционного краткого руководства пользователя и гарантийной карты (оба на китайском языке) больше ничего нет.

MTT S80

Как мы уже отмечали, данная карта попала к нам в составе системного блока, так что кроме переходника питания с ней ничего не было. Однако в качестве бонуса отдельной посылкой приехал огромный фирменный коврик Moore Threads для мыши.

• Компьютер на базе процессора Intel Core i9-13900K (Socket LGA1700):
  • Платформа:
    • процессор Intel Core i9-13900K (разгон до 5,4 ГГц по всем ядрам);
    • ЖСО Cougar Helor 360;
    • системная плата Asus ROG Strix Z790-A Gaming WiFi D4 на чипсете Intel Z790;
    • оперативная память TeamGroup Xtreem ARGB White (TF13D416G5333HC22ADC01, CL22-32-32-52) 32 ГБ (2×16) DDR4 5333 МГц;
    • SSD Intel 760p NVMe 1 ТБ PCIe;
    • SSD Intel 860p NVMe 2 ТБ PCIe;
    • блок питания ThermalTake Toughpower GF3 1000W;
    • корпус Thermaltake Level20 XT;
  • операционная система Windows 11 Pro 64-битная;
  • телевизор LG 55Nano956 (55″ 8K HDR, HDMI 2.1);
  • драйверы MTT 230.40/270.80;
  • драйверы AMD версии 24.7.1;
  • драйверы Nvidia версии 560.81;
  • драйверы Intel версии 101.5768;
  • VSync отключен.