[Đánh giá chi tiết] Card đồ hoạ 2 chip GTX 690 'đỉnh của đỉnh' từ NVIDIA

Trong 3 thế hệ card đồ hoạ dành cho game gần đây (GeForce 300, 400 & 500), NVIDIA bị mất đi khá nhiều ưu thế trước kỳ phùng địch thủ AMD (trước là ATI). Cùng với sự cạnh tranh ngày càng nhiều từ Intel, người ta tự hỏi cây đại thụ của làng đồ hoạ này sẽ có "chiêu bài" gì để giành lại vị thế của mình? Câu trả lời dường như quá rõ ràng: Kepler.

Chiếc card desktop Kepler đầu tiên, GTX 680, đã làm được điều mà NVIDIA mong muốn ngay từ khi ra mắt dòng sản phẩm mới: giành được ngôi vị card đơn chip mạnh nhất hành tinh. Song nó vẫn chưa phải chiếc card nhanh nhất: GTX 590 và HD 6990 vẫn mạnh hơn mặc dù khoảng cách không lớn. Tuy vậy, GTX 590 và HD 6990 là card 2 chip, mà "2 thắng 1" thì chẳng có gì đáng bàn lắm. Nếu vậy, "2 chọi 2" sẽ thế nào? Giành ngôi vị chiếc card 2 nhân (và cũng là card đồ hoạ) mạnh nhất hành tinh là mục tiêu NVIDIA đặt ra cho GTX 690.

Có một triết lý trong kinh doanh: "người có khởi đầu thuận tiện hơn sẽ có tỷ lệ thành công cao hơn". Nói vậy không có nghĩa "nhà có điều kiện" thì không cần "phấn đấu", mà bạn sẽ đạt được nhiều hơn nếu bỏ ra cùng nỗ lực so với người có ít thuận lợi hơn bạn. Và đây là điều xảy ra khi NVIDIA thiết kế GTX 590 & 690.

Một vấn đề lớn trong thiết kế card đồ hoạ hôm nay là lượng điện tiêu thụ và lượng nhiệt toả ra (TDP). Có thể bạn không để ý nhưng card đồ hoạ càng ngày càng ngốn điện hơn. Và đây là điều không hay: điều gì xảy ra nếu nguồn điện (PSU) hoặc hệ thống tản nhiệt (heat sink - HS) không đáp ứng đủ nhu cầu chiếc card? Hư hỏng là điều tất yếu sẽ xảy ra. Thậm chí ngay trong bản thân chiếc card, hệ thống cấp điện (VRM) không kham nổi mức "háo điện" của con chip và... BỤP, chiếc card đắt tiền trở thành cục gạch!

Đây là điều từng xảy ra với GTX 570 & 590, khi con chip GF110 ngốn quá nhiều điện và mạch VRM trên chiếc card không đủ đáp ứng, bị quá tải rồi... cháy.

Chính vì yếu tố hao điện mà này khi thiết kế ra GTX 590, NVIDIA đã phải cắt giảm hiệu năng (thể hiện qua xung) con chip GF110 đi khá nhiều, nhằm hạ thấp mức tiêu thụ điện xuống (còn 375W, mức tối đa mà chuẩn cấp nguồn phụ PCIe đáp ứng, gồm 2 đầu PCIe 8 chân và 1 chân cắm khe PCIe). Song điều này vẫn chưa đảm bảo cho chiếc card hoạt động ổn định. Các vụ "cháy" VRM trên GTX 590 là minh chứng cho thấy thiết kế GPU nói riêng và chip nói chung không chỉ cần quan tâm hiệu năng, mà độ tiêu thụ điện cũng là vấn đề lớn.

Vậy điều gì giúp cho thiết kế GTX 690 "dễ thở" hơn GTX 590? Chính từ con chip Kepler GK104 dùng trên GTX 680 & 690. GK104 có mức TDP "chỉ" 195W, trong khi GF110 tới 245W (card GTX 580). So với "hạn ngạch" của chuẩn PCIe, "nhét" 2 con chip GK104 lên một chiếc card đơn giản hơn 2 con chip GF110.

Nếu có câu nào để mô tả về GTX 690 thì chính là câu này. Với giá 1.000 USD (~ 21 triệu VND), chiếc card này hoàn toàn không dành cho tầng lớp trung lưu chứ đừng nói phổ thông. Và ngay cả bạn có thuộc tầng lớp thượng lưu cũng chưa chắc có thể sở hữu được nó. Đơn giản vì số lượng của nó quá ít. Trong khi GTX 680 có cả tá model thì tính đến hiện tại, GTX 690 chỉ có 2 model duy nhất do ASUS và EVGA phân phối. Mà NVIDIA còn không có đủ chip GK104 để làm GTX 680 (1 chip) thì có mấy phần thừa cho GTX 690 (2 chip)?

Một tham khảo nho nhỏ trên site thương mại điện tử Newegg (tại Mỹ) cho thấy hầu như không còn chiếc card GTX 680 nào (out of stock) trong cả tá model được liệt kê. Tình trạng model GTX 690 duy nhất do EVGA phát hành cũng không ngoại lệ, thậm chí giá của nó còn bị đẩy lên thêm 200 USD. Đây là ví dụ điển hình cho "có tiền cũng chưa chắc đã mua được". GTX 690 rõ ràng cực kỳ hiếm hoi.

Nhưng NVIDIA "hét" mức giá trên trời không chỉ vì chiếc card quá hiếm. Mà thực sự GTX 690 có thiết kế rất quý tộc. Những gì đội ngũ thiết kế của NVIDIA đã làm với GTX 295 & 590, họ làm lại với GTX 690, song ở cấp độ tốt hơn. Kể cả khi bạn không rành về card đồ hoạ, nếu đặt GTX 590 & 690 nằm cạnh nhau, bạn vẫn thấy chiếc card sau ở một đẳng cấp cao hơn hẳn.

Thay cho lớp vỏ nhựa (plastic) của GTX 590, GTX 690 có lớp áo kim loại cứng cáp bằng nhôm. Lớp nhôm này còn được mạ thêm bằng chrome hoá trị 3, góp phần tăng thêm độ bền cho chiếc card. Các đinh tán kim loại khiến GTX 690 trở nên tách biệt hẳn với các model GeForce nói riêng và card đồ hoạ cho game nói chung từ trước tới nay. Một phong cách cực kỳ "transformer"...

Bề mặt chính diện GTX 690 được làm nổi hơn nhờ chiếc nắp che quạt bằng magnesium. Trong khi chi tiết này trên GTX 590 chỉ là một miếng plastic thông thường không hơn không kém. Thay cho lớp vỏ plastic che chắn 2 khối HS bằng vapor chamber là lớp kính trong làm bằng polycarbonate siêu bền. Và sau cùng, phía trên chiếc card là dòng chữ GeForce GTX bằng đèn LED sẽ phát sáng mỗi khi hoạt động. Các khác biệt về thiết kế này tạo ra mức chênh lệch 300 USD giữa GTX 590 & 690.

Các thành phần còn lại của GTX 690 hầu hết được vay mượn lại từ GTX 590. Điều này không có gì để phàn nàn. Cần biết rằng GTX 590 là một trong những model GeForce tốn nhiều công sức thiết kế nhất của đội ngũ kỹ sư NVIDIA. Với tổng cộng 2 con chip GF110 có bề rộng nhớ 768-bit (2 x 384-bit), thiết kế board mạch (PCB) GTX 590 quả thực rất phức tạp. GK104 chỉ có 256-bit và tổng 2 con cần 512-bit, đơn giản hơn nhiều về các đường điện. Số lượng chip nhớ GDDR5 vì thế cũng ít hơn: 8 thay cho 12 chip. Nhìn chung, kỹ sư NVIDIA gặp ít khó khăn hơn khi thiết kế GTX 690. Chiếc card mới có 4 GB bộ nhớ DRAM.

Dù lượng nhân đồ hoạ (CUDA Core hoặc SP) tăng gấp 3 lần so với GF110, song nhờ tiến trình 28nm giúp thu nhỏ kích thước die xuống còn 1/2 (xét trên cùng lượng transistor), kết hợp với sự tối giản đi nhiều năng lực GPGPU, GK104 có đến 1536 SP và 2 con chip giống nhau nâng tổng số nhân đồ hoạ trên GTX 690 đạt mức 3072 SP. Và như mô tả ở trên, TDP của GK104 thấp hơn GF110 nhiều nên NVIDIA không phải "hy sinh" quá nhiều năng lực của con chip. Xung mặc định (DF) của GTX 690 đạt 915 MHz, không giảm đi nhiều so với mức DF 1006 MHz của GTX 680. Xung turbo GTX 690 đạt 1019 MHz, không tệ so với 1058 MHz của chiếc card 1 chip. Riêng xung các chip nhớ DRAM vẫn được NVIDIA giữ nguyên: 6 GHz. Có nghĩa GTX 690 không khác gì 2 chiếc GTX 680 chạy ở chế độ SLI nhưng chỉ giảm xung nhân đi một ít.

Dù rằng so về giá cả, GTX 690 bằng đúng 2 chiếc GTX 680: 2 x 500 USD. Song bạn chỉ tốn 1 khe PCIe duy nhất với GTX 690.

Nói về SLI, thực tế 2 con chip GK104 trên GTX 690 đúng là chạy SLI với nhau thật. Và cầu nối giữa chúng là con chip PLX hỗ trợ bus PCIe 3.0. Đây là một thay đổi đáng kể so với các thiết kế 2 chip trước đây của NVIDIA: trong quá khứ NVIDIA tự thiết kế lấy con chip NF200 làm cầu PCIe giữa 2 GPU. Nhưng từ khi AMD và Intel cùng "cấm cửa" NVIDIA làm chipset cho các nền tảng x86, đội ngũ thiết kế chipset này cũng không còn (được chuyển qua làm Tegra). Do vậy nếu muốn dùng bus PCIe 3.0, NVIDIA buộc phải dùng chipset của hãng thứ 3.

Có một điều thú vị: dù AMD là hãng tung ra card đồ hoạ 28nm đầu tiên, song cho đến nay, người ta vẫn chưa thấy phiên bản HD 7000 có 2 chip Tahiti ("giang hồ" thường gọi là HD 7990) xuất hiện. Và tuy rằng GTX 680 nhanh hơn HD 7970 gần như tuyệt đối, điều này không có nghĩa 2 con chip GK104 sẽ làm được điều tương tự với 2 con chip Tahiti. Hiệu quả chạy đa chip (scaling) của SLI vẫn thường kém hơn so với CrossFire (CF). Nên trong test này chúng ta sẽ được thấy thêm hiệu năng của 2 chiếc card HD 7970 (tạm đại diện cho HD 7990) so với cặp đôi SLI GTX 680 cũng như riêng GTX 690.

Nếu ai đó sẵn lòng bỏ ra 1.000 USD để sắm chiếc card này (hoặc một bộ đôi SLI / CF), chơi game trên màn hình có độ phân giải thấp nghe chừng không hợp lý. Do vậy chúng ta chỉ quan tâm hiệu năng ở các độ phân giải 1920 x 1200, 2560 x 1600 và 5760 x 1200 (3 màn hình).

Trước hết, GTX 690 là một chiếc card 2 chip. Nếu lần lại lịch sử về các model 2 chip, có thể thấy rằng với hạn chế về TDP mà các thế hệ card gần đây, năng lực của chúng bị giảm đi đáng kể chỉ nhằm thiết kế "vừa vặn" trong "hạn ngạch" về điện năng. Không chỉ NVIDIA mà AMD cũng đều gặp phải khó khăn này. Lý do đơn giản là TDP của con chip ban đầu vốn quá cao, dẫn tới TDP của 2 chip cũng cao nốt. Nhưng với GTX 690, mà cụ thể là chip GK104, NVIDIA đã thay đổi điều đó.

Hãng này đã đi theo lối mà AMD đi từ dòng Radeon HD 4000: "small die strategy" (chiến lược die nhỏ). Bằng cách cắt giảm bớt một số tính năng không cần thiết (cho game), NVIDIA đã thu gọn được đáng kể con chip, giúp hạ thấp mức TDP xuống. Và nhờ đó, thiết kế nên chiếc card 2 chip trở nên dễ dàng hơn. Hiệu năng của GTX 690 gần tương đương với 2 chiếc GTX 680 chạy SLI là minh chứng cho điều đó (thậm chí còn dùng ít điện hơn). Rõ ràng thành công của NVIDIA cốt lõi đến từ phương pháp thiết kế mới: chỉ đầu tư vào cái gì cần thiết.

Lẽ dĩ nhiên, không có gì không phải đánh đổi. GK104 mạnh về game nhưng yếu về GPGPU. Song với chiếc card GTX 690, NVIDIA không làm ra nó để chạy GPGPU: nó là chiếc card cho game. Do vậy yếu kém về GPGPU không có gì để tranh luận ở đây. NVIDIA hoàn toàn thành công khi thiết kế ra GTX 690. Chiếc card này rõ ràng là model 2 chip nhanh nhất thế giới (tính đến lúc này).

Và đây cũng là khúc mắc mà chúng ta đặt ra với HD 7990 (tạm cho cái tên này đúng) của AMD. Liệu với con chip có TDP cao như Tahiti, AMD có duy trì được mức hiệu năng tương đương với 2 chiếc HD 7970 chạy CF? Chúng ta đã thấy trong một vài tình huống, bộ đôi CF nhanh hơn bộ đôi SLI và ngược lại trong tình huống khác. Song nhìn chung để đạt được "mức" đó, 2 chiếc HD 7970 đã ngốn nhiều điện hơn hẳn 2 chiếc GTX 680 (không cần bàn tới GTX 690). Liệu chăng trong "hạn ngạch" 375W của chuẩn nguồn PCIe, AMD có thể làm được điều kỳ diệu? Hãy để tới Computex sắp tới (diễn ra vào tháng 6 tại Đài Loan), chúng ta sẽ có câu trả lời.

Còn ở đây, GTX 690 chỉ có 2 điểm yếu: giá quá cao (mặc dù xứng đáng) và số lượng quá ít. Tôi không thể nói có bao người sẽ mua được nó nhưng chắc chắn số lượng ấy rất rất ít.