NVIDIA GeForce GTX 980 正式登場，硬體結構暨效能完全解析

今年初 NVIDIA 推出代號 GM107 的 Maxwell 架構顯示晶片，其高效率能耗比讓消費者眼睛為之一亮，不過歸咎於核心規模並不大，效能僅落在中階。而在數月後，終於結合 28nm 製程推出代號 GM204 的 GTX 980 與 GTX 970，其定位與之前的 GTX 680 一樣屬於前導高階卡，後續還會有更高效能晶片推出。

Maxwell GM204 架構改變

GM204 將分為兩個篇幅來做介紹，一為硬體效能篇，和遊戲玩家息息相關。這篇也會針對硬體面的改變稍作介紹，給予讀者一些供電設計方面的知識，用以分辨公板卡與自製板之間的差異。另一篇則是會介紹 Maxwell 架構為遊戲製作與畫面方面帶來的全新變革，這個部分與遊戲開發者，以及追求極致遊戲畫質的玩家較有關連。不過因為 Maxwell 擁有非常多的新特性，這篇將會在後續刊出。

繼續沿用金屬離心扇

從 GTX 770 開始，NVIDIA 就針對以往的離心扇散熱器進行改良，除了將以往塑膠材質的外殼改為全金屬，連同風道的部份也更改為透明窗設計。如此一來除了被動散熱有更好的表現之外，透明窗設計更可以讓玩家清楚的看到散熱鰭片是否已經堵塞。

▲GTX 980 沿用上一代金屬離心扇散熱器。（所有圖片與數據皆可點擊放大）

▲末端一樣是開放結構，另外也提供大面積的被動元件散熱支撐框。

影像輸出更改為 5 輸出，4K Ready

在之前的 GTX 700 系列，影像輸出一直維持在 3 埠，配置也都是 DVI x 2、HDMI、Display Port。想要組成 4K 輸出的限制非常多，最初僅提供 2 個數位輸出合併為 4K 單螢幕，後續才推出 Display Port 單埠輸出 4K 的方式。

不過到了 GTX 900 將會提供 5 組輸出，另外是配置改成 Display Port x 3、HDMI、Dual-Link DVI。除了支援單埠輸出 4K 之外，更能支援提供 4K 三螢幕輸出，只不過最大數量仍然是限制在 4 個，並沒有辦法 5 埠全輸出。

▲提供 5 個影像輸出埠，但最多只提供 4 個同時輸出。

強化背板藏玄機

原廠這次額外提供強化背板，不過與 TITAN Z 的不同之處在於末端額外增加一可動式蓋板，這個蓋板在單卡時並不需要移除。但是當使用多卡串連時就必須要移除該蓋板，不過這也並非絕對，只有在 2 張卡之間毫無間隙的狀況下，才需要移除該蓋板以利風扇吸風。

另外這片強化背板的設計上並沒有加入導熱墊，與顯示卡接觸面全數貼上絕緣貼紙，僅提供顯示卡小程度的防彎曲保護。這點其實有點可惜，不過考慮到背面並沒有重大發熱元件，缺少導熱墊倒也合理。不過編輯認為，倒是可以在 VRM 迴路區域增加導熱墊，加強該區域解熱能力後表現將會更好。

▲提供強化背板，與 TITAN Z 採用的有些許差異。

▲左圖紅箭頭處可發現高度略高於其餘部分，右圖則是在雙卡時移除蓋板示意圖，可看到紅箭頭處提供離心扇入風。

4 相供電迴路，電源需求大銳減

大家對於高階卡普遍存在一些刻板印象，如耗電、吵、體積龐大，這些或許都是你我在以往，廠商所推出產品帶來的印象。不過從 GTX 700 系列開始，NVIDIA 首先破除大家對於離心扇非常吵的觀念，只要搭配合宜的溫控技術，將轉速降在臨界點，離心扇也是可以非常安靜的運作。

另外在 GTX 670，更完全破除高階卡一定要非常多元件的印象，網友戲稱該卡為網路卡，不得不說這個改變也創造更多新賣點，例如 170mm 的小鋼砲顯示卡產品。

耗電量方面則是這一次要破除的部分，在此之前的高階卡大多必須要 PCIe 6+8pin 輔助供電，到了 GTX 980 卻僅需要 2 個 PCIe 6pin 即可運作。最大耗電量不超過 215W，實際上 TDP 僅約 165W，再加上整體性能超越 GTX 780Ti，因此能耗比表現非常亮眼。

▲ GTX 980 供電迴路與電源需求都大幅度銳減。

沿用 Power Balancing 技術

NVIDIA 推出 GTX 780Ti 與 TITAN Black 時，VRM 迴路首次導入 Power Balancing 技術，從字義來看是代表功耗平衡，不過實際上是指輸入電源的平衡方式。此外是一般公板卡與自製卡，並不會加入這個設計，大多採用更高規格的元件。

Power Balancing 技術藉由切換的方式，可以改變 VRM 迴路電源輸入來源，在 PCIe Slot、PCIe 6 或 8pin 之間動態調變。這個方式主要是要防止單一供電源過載，例如 PCIe 6+8pin 的設計，由於兩者供電量並不相等，電流的負載能力分別為 75W、150W。

為解決這個差異有 2 種方式，用更高檔的元件使 PCIe 6pin 迴路能夠承載更高電流量，或者是讓 PCIe 8pin 在適當的時間，提供適當的電流予以緩衝空間。這個設計的另一個目的能夠減少 INA3221 因未平衡電流，造成某部分 PCIe Port 或者是 PCIe Slot 電流達到 Power Limit 上限，而造成核心降頻的問題點。

從 PCB 上以看到 VRM 共有 4+1 個電感、21 顆 MOSFET、還有 6 顆 MOSFET Driver，與 2 個 PWM 晶片。紫色箭頭標示的部分可以看到是 2 組 MOSFET 對應前方 1 顆電感，這個部分就是 Power Balancing 的部份，其 MOSFET 所導入的 PCIe 6pin 並不同源。

在顯示卡實際運作過程中，6 對 MOSFET 最多只會運作其中 4 對，而又以紫色箭頭中的成對各取 1 與未標示箭頭的迴路組成 4 相，如此一來即可減輕 PCIe 6pin 單路電流量負載。

▲左圖為 VRM 分布圖，紅：MOSFET（1H：4927N、2L：4935N）、黃：RT9611 MOSFET Driver、綠：RT8811 記憶體迴路控制器、淺藍：NCP81174 核心迴路控制器、深藍：INA3221 限流晶片。右圖紅：Power Switch，提供 VRM 切換。

下一頁：效能實戰