GeForce GTX 1070 Ti, storia di uno sviluppo non facile

Nei giorni scorsi Nvidia ha presentato la GeForce GTX 1070 Ti, una scheda che si pone tra la GTX 1070 e la GTX 1080. La GTX 1070 Ti conta su 2432 shader attivi, un numero superiore ai 1920 shader della GTX 1070, mentre non è molto distante dalla GTX 1080 con i suoi 2560 shader. Alla luce di queste differenze e le otto TMU (unità texture) mancanti, Nvidia doveva trovare un modo per rallentare in modo artificioso la nuova arrivata.

Grazie al collega di Tom's Hardware Germania Igor Wallossek scopriamo alcuni retroscena sulla nascita di questa scheda. Già, perché diversamente da quanto si può pensare, non è stato un parto facile quello della GTX 1070 Ti, un prodotto che probabilmente Nvidia non aveva mai pensato di creare fino a poco tempo fa, fino all'arrivo della Radeon RX Vega 56.

Prima di approfondire, qualche informazioni preliminare. Le frequenze base e boost sono salvate nel BIOS della scheda. Si tratta di nove step, con i valori di boost basati su un offset. Attualmente nessun editor può cambiare questo valore. Il cosiddetto Source BIOS è protetto come, se non meglio, di Fort Knox. Per modificare le frequenze, e con esse le prestazioni della scheda, è da qui che è dovuta partire Nvidia.

Sospettiamo che il primissimo Source BIOS inviato da Nvidia ai propri partner fosse basato sui dati ottenuti sulla propria Founders Edition. La GTX 1080 Founders Edition incappa in un limite termico e di conseguenza non è mai in grado di raggiungere il suo pieno potenziale, a meno che la ventola non sia spinta manualmente ai propri limiti. La GTX 1070 Ti Founders Edition potrebbe aver mostrato lo stesso comportamento, innescando le successive azioni sul BIOS.

I BIOS dei partner di Nvidia si basano sempre sul Source BIOS. Una volta prodotti, questi BIOS devono essere verificati da Nvidia e ricevere luce verde per arrivare sulle schede che poi acquistiamo in negozio. Un processo che analizza, partendo dal tipo di chip, parametri come i consumi, la temperatura e la rumorosità, oltre che il power limit e le prestazioni finali. Solo dopo tutto questo Nvidia approva il BIOS.

Stando alle nostre fonti, l'approvazione del primo firmware ufficiale è arrivata sul filo di lana per molti dei partner Nvidia. Le frequenze originarie di 1620 MHz (base) e 1709 MHz (boost) portavano le schede a offrire prestazioni troppo simili alla GTX 1080 Founders Edition, a causa del raffreddamento migliore delle soluzioni custom. L'overclock manuale, di conseguenza, consentiva di superare la GTX 1080 in diversi frangenti.

Potete vederlo in questo grafico, dove l'unico vantaggio della GTX 1080 Founders Edition è la memoria GDDR5X che le permette di evitare la disfatta in 3DMark Fire Strike Extreme.

La situazione ha quindi indotto Nvidia a una retromarcia, ma c'era un grande problema: non solo alcuni produttori avevano già terminato lo sviluppo dei loro modelli overcloccati e realizzato le confezioni, ma avevano anche distribuito decine di migliaia di schede. Questo problema non riguardava un solo produttore. Questo è il motivo per cui abbiamo ricevuto schede con vecchie versioni di firmware dall'ultima settimana di produzione, e alcune avevano ancora il vecchio firmware nel loro BIOS secondario. Questo ci ha permesso di confrontare le diverse versioni di firmware.

La strada che ha quindi portato alla versione finale del BIOS è stata quindi lunga e piena di ostacoli. Nvidia originariamente non aveva solo ridotto le frequenze di clock, ma anche il power target da 180W (incremento manuale fino al 20% a 216W o a un massimo di 133% e 240W) a 150W (incremento manuale fino al 20% a 180W).

Il nuovo power target era lo stesso delle GTX 1070. Si trattava però un valore troppo basso, dato che molti partner avevano GTX 1070 con power target più alti. In definitiva non c'era abbastanza spazio per una scheda tra la GTX 1070 e la 1080.

Step	Base Clock MHz	Boost Clock  MHz	Ratio
1	1493	1582	1.060
2	1506	1607	1.067
3	1518	1620	1.067
4	1531	1632	1.066
5	1544	1645	1.065
6	1556	1657	1.065
7	1569	1670	1.064
8	1582	1683	1.064
9	1594	1695	1.063

Nvidia ha quindi deciso di accantonare il power target di 150W e tornare all'originale 180W. La mossa successiva è stata quella di ridurre un po' il rapporto tra frequenze base e boost, abbassando l'offset. L'azienda ha anche ridotto un po' la frequenza base. Questo posiziona il modello stock proprio dove deve stare, e lascia sufficiente spazio per l'OC manuale. Questa operazione ha portato agli step di frequenza boost che vedete in tabella:

Step	Base Clock MHz	Boost Clock  MHz	Ratio
1	1607	1683	1.047
2	1620	1708	1.054
3	1632	1721	1.055
4	1645	1733	1.053
5	1657	1746	1.054
6	1670	1759	1.053
7	1683	1771	1.052
8	1695	1784	1.053
9	1708	1797	1.052

L'azione di bilanciamento operata da Nvidia ha effetto però solo se non viene consentito l'OC di fabbrica. E proibirlo è ciò che ha fatto la casa di Santa Clara. Questo significa che i partner non possono vendere i loro soliti prodotti custom con OC di fabbrica. Alcune aziende hanno trovato modi per aggirare questa restrizione tramite profili ad hoc attivabili dai rispettivi software a corredo, ma comunque di base tutte le GTX 1070 Ti hanno le medesime frequenze.

Gainward, come potete vedere nelle immagini, aveva in cantiere una GTX 1070 Ti Phoenix Golden Sample (GS), ma è stata costretta a rivedere l'offerta chiamandola semplice Phoenix. Altri produttori hanno cambiato il suffisso OC in favore di altri diciture come Top.

Se però l'intera situazione ha rappresentato un incubo per i partner di Nvidia, ha un effetto pratico pari a zero sui consumatori, che possono usare software per aumentare frequenze e power target.

Abbiamo testato sia il primo BIOS che quello finale usando The Witcher 3. La frequenza massima stabile per lunghi periodi di tempo si è attestata, per tutti i nostri test, su valori da 2038 a 2063 MHz. Non conta quindi nulla avere il BIOS originario o quello nuovo. Le prestazioni sono identiche. Invece che avere 100 - 150 MHz di frequenza di fabbrica in più, è possibile modificare le frequenze con altri 150 - 200 MHz e aumentare il power target al suo massimo di 120%.

Insomma, da un prodotto in apparenza semplice da realizzare, probabilmente l'ultima scheda video Pascal di casa Nvidia, ne è uscita una scheda valida ma di difficile sviluppo e collocazione, almeno per l'azienda.

Questo avviene, come abbiamo detto, quando decidi di correre ai ripari per rispondere alla concorrenza. La GTX 1070 Ti, in un certo senso, ricorda la GeForce 7900 GTO, una scheda che prestazionalmente parlando nulla aveva da invidiare alla 7900 GTX, pur costando meno.

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