Radeon R9 Nano : a-t-elle tout d’une grande ?

Introduction

« Un produit hors-catégorie »

« In a class of its own » : tel est le slogan marketing qu’AMD n’a cessé de marteler lors de ce nouveau lancement. Jouer en 4K sur un ordinateur compact… Les représentants de la firme nous ont répété ad nauseam à quel point l’essayer, c’était l’adopter. Alors, format Mini-ITX et jeu haute résolution font-ils bon ménage ? C’est ce que nous allons voir dans un instant.

Cela fait un moment qu’AMD axe ses nouveaux produits sur l’ultra haute définition : l’an dernier déjà, celle-ci représentait d’après la firme le principal différenciateur des FirePro W9100 et W8100 par rapport à la concurrence.

L’idée qui sous-tend cette nouvelle stratégie est assez simple : quand on ne parvient pas à battre la concurrence sur son terrain, il faut trouver le moyen de la contourner. C’est le meilleur moyen de prendre de l’avance, ne serait-ce que temporairement. Et à bien y réfléchir, ce n’est pas idiot.

Mais quel rapport avec le lancement de l’AMD Radeon R9 Nano, me direz-vous ? Comme nous le soupçonnions lors de notre test des GPU Fiji et comme nous avons pu le confirmer dans notre article sur la Fury X, la nouvelle architecture d’AMD fait effectivement des prouesses en haute résolution.

L’origine de ces performances est aisée à expliquer : un rapide coup d’œil au schéma fonctionnel des GPU Fiji nous montre que ceux-ci contiennent quatre Shader Engines, à l’instar des Hawaii qui les ont précédés. Chacun de ces quatre blocs comprend son propre processeur de géométrie son propre rasterizer ainsi que quatre back-ends de rendu pouvant chacun traiter 16 pixels par cycle. Les puces Fiji se distingue de leurs aînées par l’augmentation du nombre de Compute Units (CUs) par Shader Engine, leur nombre passant de 11 à 16. À 64 shaders par CU, cela nous amène à 1024 shaders par Shader Engine, soit 4096 au total. Chaque CU contient en outre 4 unités de filtrage des textures, ce qui porte leur total à 256 par Shader Engine contre 176 pour les GPU Hawaii.

Mis à part ces quelques points, nous sommes ensuite en territoire connu : le back end est double tandis que le front end est simple.

On est en droit de se demander si ce front end simple constitue un goulot d’étranglement pour le double back end. La réponse se trouve dans notre article consacré à la Radeon R9 Fury X : il s’agit en fait de la raison pour laquelle les GPU Fiji s’en sortent mieux à très haute résolution qu’en Full HD.

Le format comme argument commercial ?

Maintenant que nous avons expliqué pourquoi AMD se concentrait aujourd’hui sur l’Ultra HD, passons au deuxième argument commercial de la firme : des cartes graphiques haut de gamme de format compact destinées aux boîtiers Mini-ITX. La concurrence est quasi-inexistante sur ce segment. La carte se rapprochant le plus d’un adversaire digne de ce nom est sans doute la Nvidia GeForce GTX 970 Mini, mais celle-ci montre des signes de faiblesse en haute résolution en raison de son manque de mémoire vive.

S’il y a bien un segment que Nvidia et ses partenaires ont complètement laissé de côté, c’est bien celui des cartes graphiques haut de gamme compactes. La nouvelle mémoire HBM d’AMD, avec ses dimensions réduites, est très certainement une bénédiction pour la Radeon R9 Nano, mais la GeForce GTX 970 Mini, que les fabricants de PC utilisent fréquemment sur leurs machines low-cost, montre qu’il n’est pas exclu que Nvidia se lance un jour sur ce marché. Aucune GTX 980 compacte n’est toutefois disponible à l’heure actuelle, ni même prévue.

Ce vide dans la gamme de Nvidia est exactement ce qu’AMD cherche à combler : une carte graphique de petite taille, capable de s’attaquer aux résolutions élevées sans trop consommer ni chauffer. Autant vous le dire tout de suite : la Radeon R9 Nano est une excellente carte, et très honnêtement rien ne lui arrive à la cheville sur son segment. Ce qui est probablement la raison pour laquelle elle est tarifée à… 649 $.

Nous avons suivi la recommandation d’AMD, à savoir comparer la Radeon R9 Nano à la GeForce GTX 970 Mini. Les deux cartes n’ont pas grand-chose à voir en termes de performances, mais malheureusement, c’est la seule concurrente passable sur le marché des compactes.

Outre notre configuration de test habituelle, nous utilisons un boîtier Mini-ITX X-Hardware X-Trem 4790 pour les mesures de température en fonctionnement, de consommation électrique et de nuisances sonores.

Dans la ligne de mire d’AMD : la Nvidia GeForce GTX 970 Mini

Nous avons une série de cartes graphiques au format Mini-ITX en laboratoire, mais la plus puissante d’entre elles est pour l’instant la GeForce GTX 970 Mini. Plus spécifiquement, il s’agit d’une Gigabyte GTX 970 OC (Mini), un modèle clairement destiné aux fabricants de PC cherchant une solution à la fois compacte et performante. Elle est légèrement overclockée en usine mais peut encore être poussée un peu plus loin, de 150 MHz. Elle reste stable même à cette fréquence, sa consommation demeure raisonnable et ses nuisances sonores sont des plus raisonnables.

Les performances de la carte sont acceptables en Full HD (1920 x 1080) et même souvent en QHD (2560 x 1440), ce qui, au vu de son tarif de 350 € environ, est une excellente nouvelle. Mais en Ultra HD ? 2840 x 2160 pixels avec 3,5 Go de mémoire utilisable ? Cela reste à voir… Nous allons la tester avec et sans overclocking manuel, mais il ne fait aucun doute qu’elle part avec un handicap.

La Gigabyte GTX 970 OC Mini affiche le même TDP que la carte de référence, à savoir 145 W. Nous sommes parvenus à le relever de 12 % pour notre overclocking, ce qui nous a permis de la tester à deux reprises : une première fois avec sa fréquence Boost stable de 1151 MHz et une deuxième après overclocking manuel à 1301 MHz et au-delà.

Le ventirad est étonnamment efficace, mais ne peut toutefois lutter contre les lois de la physique, ce qui signifie qu’il devient bruyant dès qu’on dépasse les 160 W. Nous avons donc effectué les tests sonores avec le BIOS d’origine, sans modifier le plafond de consommation (rares sont en effet les utilisateurs qui y touchent). En matière de connectique, on dénombre 2 sorties DVI (dont une combinée à une sortie analogique), 3 sorties DisplayPort et 1 sortie HDMI 2.0. Notons d’ores et déjà que, paradoxalement pour une carte axée sur l’ultra haute définition, la sortie HDMI de la Radeon R9 Nano n’est pas compatible avec la version 2.0 du protocole.

Passons maintenant en revue la petite dernière d’AMD.

L’AMD Radeon R9 Nano en détail

Il est temps d’examiner en détail la star de cet article : la Radeon R9 Nano, une carte dont AMD nous a promis monts et merveilles. La nouvelle venue est censée être plus petite qu’à peu près n’importe quelle autre carte graphique à refroidissement par air, mais à peine plus compacte que la Fury X, qui est watercoolée. Elle est également supposée se montrer très frugale en termes de consommation électrique.

Les benchmarks nous diront si la firme texane est parvenue à relever le défi. Avant de commencer, voyons toutefois comment elle se présente sur le plan physique :

Petite, compacte, refroidie par air : la Radeon R9 Nano est une carte en laquelle AMD a manifestement confiance, suffisamment pour l’exempter de plaque arrière. Son boîtier, qui ne contient pratiquement pas de plastique, rappelle en termes esthétiques celui de la Fury X (hormis le cache amovible en caoutchouc, contrairement aux apparences).

La vue éclatée ci-dessous montre toutes les parties de la carte, de la PCB au cache.

La mémoire HBM (High Bandwidth Memory), empilée sur la couche nommée interposer, permet à la carte d’être très compacte, ce que nous avait déjà montré la Fury X. La nouveauté réside dans la plaque de stabilisation qui touche les régulateurs de tension et supporte leur radiateur : ce dernier capte, au moyen d’un caloduc dédié, la chaleur dégagée par les régulateurs. Il n’est pas relié au radiateur du GPU mais profite néanmoins du flux d’air engendré par le ventilateur.

L’alimentation du GPU doit par contre se contenter de quatre phases, et les bobines électriques sont des modèles standards et non à faibles vibrations.

Le système de refroidissement du GPU est quant à lui hybride : au lieu de faire appel à un radiateur couplé à des caloducs, AMD a opté pour une grosse chambre de vaporisation au centre et deux énormes caloducs transportant la chaleur jusqu’aux extrémités du ventirad. Il s’agit d’une solution novatrice et intéressante que nous avons hâte de mettre à l’essai.

Les ailettes du radiateur sont alignées horizontalement, ce qui permet de garantir qu’une partie au moins de l’air chaud sera expulsé à l’arrière de la carte, hors du boîtier.

Par contre, le haut et le bas de la carte sont fermés, ce qui signifie que l’air résiduel est nécessairement rejeté par l’autre extrémité, dans le boîtier de l’ordinateur. À côté de l’ouverture se trouve un connecteur d’alimentation PCI Express à 8 broches qui, autant le dire tout de suite, suffit largement à satisfaire aux besoins de la Radeon R9 Nano.

La position de ce connecteur nécessite d’ailleurs d’ajouter au moins 3 cm à la longueur de la carte proprement dite, à moins de faire l’acquisition d’un connecteur coudé. Au vu de l’utilisation ciblée par ce produit, il aurait été appréciable qu’AMD prévoie deux connecteurs, l’un au-dessus de la carte et l’autre à l’extrémité ; cela aurait laissé plus de liberté lors du montage de la machine.

Le nombre de connecteurs présents sur la façade arrière est assez limité : 3 sorties DisplayPort et 1 sortie HDMI, c’est tout. Au vu de l’insistance d’AMD sur le jeu en haute définition, il est d’ailleurs extrêmement dommage que cette dernière ne soit pas compatible avec la norme HDMI 2.0. Bref, à moins de se débrouiller avec des adaptateurs actifs, le possesseur de téléviseur Ultra HD devra se contenter d’une fréquence de rafraîchissement de 30 Hz !

Protocole de test

Configuration de test

Notre configuration de test, basée sur une Intel Core i7-5930K cadencé à 4,2 GHz, n’a pas évolué depuis notre dernier article. La seule différence réside dans l’abandon de Windows 8.1 au profit de Windows 10, qui autorise l’utilisation de DirectX 12.

Comparaison des cartes graphiques testées

Nous avons comparé la Nano à la Radeon Fury X, bien entendu, mais également à une MSI GeForce GTX 980 Gaming 4G overclockée en usine, qui devrait avoir approximativement les mêmes performances que la petite nouvelle. Vient ensuite une MSI R9 390X Gaming 8G, qui devrait générer des résultats similaires mais se distingue par ses 8 Go de mémoire et son tarif contenu.

Vient enfin la Gigabyte GTX 970 OC Mini recommandée par AMD. Celle-ci apparaît d’ailleurs deux fois dans nos benchmarks, avec et sans overclocking manuel. Nous nous attendons toutefois à aucun miracle de sa part : si elle détient (pour l’instant) le titre de carte pour boîtier Mini-ITX la plus rapide du marché, elle prend le départ de ce comparatif avec un handicap non négligeable.

Résolutions et paramètres des benchmarks

Nous avons poussé les réglages visuels très loin dans nos benchmarks dans la mesure où il s’agit du comportement attendu des acquéreurs de cartes graphiques telles que celles que nous testons aujourd’hui. Pour mieux mettre en lumière les écarts entre nos concurrentes, nous les avons mises à l’épreuve dans trois résolutions différentes : Full HD (1920 x 1080), QHD (2560 x 1440) et Ultra HD/4K (3840 x 2160).

La résolution QHD est un bon compromis entre les deux autres définitions. Nous l’avons surtout incluse parce que l’AMD Radeon R9 Nano n’est pas toujours capable d’assurer un framerate suffisant pour jouer correctement aux titres AAA actuels en UHD. In fine, la plupart des gens préfèrent abaisser leurs réglages plutôt que de risquer un headshot à cause des saccades et les résultats obtenus en QHD confirment ce postulat : dans l’ensemble, les jeux tournent à peu près aussi vite dans cette résolution avec les graphismes à fond qu’en 4K avec les réglages au minimum.

Framerates et variance interimages : quoi de neuf ?

Pour avoir une meilleure vue d’ensemble des performances de nos concurrentes, nous avons ajouté à nos graphiques habituels deux données supplémentaires : l’évolution du framerate dans le temps et la variance interimages. Cette dernière montre clairement les passages saccadés : dès que la ligne n’est pas lisse, c’est qu’il y a un problème.

Consommation : méthodologie et matériel

Nous mesurons la consommation électrique des cartes suivant le protocole décrit dans notre article The Math Behind GPU Power Consumption And PSUs. C’est la seule manière pour nous d’obtenir des chiffres autorisant des conclusions pertinentes en matière d’efficacité énergétique. 

Mesures infrarouge avec la caméra Optris PI450

La caméra infrarouge Optris PI450 nous permet de confirmer ce que nous disent nos capteurs de température. Capable d’enregistrer des vidéos comme de prendre des photos de définition tout-à-fait correcte, elle nous aide à identifier les points faibles de l’architecture de chaque carte.

L’Optris PI450 nous fournit de l’imagerie thermique en temps réel, à une fréquence de 80 Hz et avec une sensibilité de 40 mK, et envoie le tout sur un ordinateur distinct.

Nuisances sonores

Comme à notre habitude, nous mesurons les nuisances sonores à l’aide d’un microphone haut de gamme placé à la perpendiculaire du centre de la carte graphique, à une distance de 50 cm. Nous analysons les résultats à l’aide de Smaart 7.

Nous avons noté et pris en compte le bruit ambiant lors de chaque prise de mesures (effectuées de nuit). Il n’a jamais dépassé les 26 dB(A). L’installation fait l’objet d’un étalonnage régulier.

The Witcher 3 et GTA V

The Witcher 3: Wild Hunt

La Radeon R9 Nano est bien entendu plus lente que la Fury X. Elle ne fait pas non plus le poids face à la GeForce GTX 980 overclockée d’usine… mais en 1920×1080 uniquement. Les choses changent en effet au fur et à mesure que la définition augmente, jusqu’à ce qu’en UHD, la Nano termine légèrement devant les cartes Nvidia. Il ne faut néanmoins pas perdre de vue le fait qu’aucune de ces cartes graphiques ne permet réellement de jouer de manière correcte à cette résolution.

La principale concurrente de la Radeon R9 Nano (du moins selon AMD), à savoir la Nvidia GeForce GTX 970 Mini (OC), se place bien loin derrière la R9 390X, avec des framerates qui n’autorisent tout simplement pas le jeu en 4K. La situation est différente si l’on abaisse les réglages ou si l’on repasse en QHD, où elle s’en sort tout juste assez bien pour que le titre de CD Projekt RED soit jouable. La Full HD ne représente pas le même défi et ne pose aucun problème.

La variance interimages est en pratique beaucoup plus intéressante que les courbes de framerate. La GeForce GTX 970 Mini (OC) souffre de variations que l’on repère facilement, ce qui est problématique dans la mesure où elles sont perçues comme des saccades par l’œil humain. L’overclocking manuel fait toutefois une grosse différence.

Sur le graphique précédent, la durée nécessaire au rendu de chaque image était représentée verticalement. Lorsqu’on soustrait de ces chiffres les moyennes de chaque carte, les courbes se superposent et les différences deviennent nettement plus visibles.

Nous examinons maintenant la fluidité en comparant les temps de rendu des images entre eux et en notant les différences (c’est-à-dire les variations entre images consécutives). Cela montre encore plus clairement les grosses saccades.

Grand Theft Auto V

GTA V est l’un des des jeux qui a tendance à saccader, voire même à se geler, dès qu’il se passe un peu trop de choses à la fois dans son monde ouvert. Pourtant, cela ne se voit pas nécessairement quand on se contente d’examiner les framerates moyens, comme nous allons le constater.

Et de fait, le graphique de framerate est sans surprise : impossible de battre la Nvidia GeForce GTX 980 tant que l’on ne joue pas en 4K. On comprend pourquoi AMD met tellement l’accent sur cette résolution.

La Radeon R9 390X a clairement des problèmes en matière de durée de rendu des images. N’oublions pas que cette statistique sert surtout à illustrer dans quelle mesure chaque carte graphique résiste à la pression à laquelle on la soumet.

Il suffit de jeter un coup d’œil aux courbes normalisées de la GeForce GTX 970 Mini (OC) en Ultra HD pour se rendre compte que les cartes graphiques d’AMD souffrent d’une variance interimages nettement plus prononcée. Cela n’a rien de nouveau, mais ça reflète fidèlement notre impression subjective générale, à savoir que le titre de Rockstar est plus fluide sur matériel Nvidia.

Passons directement à l’Ultra HD, où l’on constate que les variances interimages des cartes AMD ne font qu’empirer. La comparaison avec la GeForce GTX 970 Mini (OC) n’est guère flatteuse.

La GeForce GTX 970 Mini (OC) de Nvidia n’est peut-être pas à même de tenir la route en Ultra HD avec les réglages visuels au maximum, mais elle offre un rendu plus fluide et globalement plus équilibré jusqu’en QHD. Mais n’oublions quand même pas que GTA V est une aberration en matière de performances : il faudrait vraiment que l’équipe AMD chargée du développement des pilotes se penche sérieusement sur son cas.

Metro Last Light et Bioshock Infinite

Metro: Last Light

Il est temps de passer à un titre un peu plus âgé, mais si exigeant que nous ne pouvons nous empêcher de le conserver dans notre batterie de tests : Metro: Last Light. La GeForce GTX 980 y termine en première position dans toutes les résolutions, y compris en UHD. Les performances de la Radeon R9 Nano sont néanmoins largement suffisantes pour jouer correctement en 3840×2160.

La GeForce GTX 970 Mini, quant à elle, s’en tire étonnamment bien, allant même jusqu’à battre une Radeon R9 390X overclockées en usine jusqu’à la résolution la plus élevée, ce qui n’a pas manqué de nous surprendre. Il semblerait que Metro, en dépit de son âge, soit tout simplement mal optimisé pour le matériel AMD. Il n’empêche que les performances affichées restent convenables pour jouer.

La courbe rouge de la Radeon R9 Nano en Ultra HD montre distinctement les effets des restrictions qui lui sont imposées en termes de consommation. Celles-ci limitent les fréquences et empêchent donc la carte de faire mieux dans ce benchmark. Les résultats qu’elle obtient n’en restent pas moins corrects, en particulier au vu de sa faible consommation.

Les moyennes de durée de rendu des images ne nous apprennent rien de bien neuf. Les variations dues aux changements constants de fréquence du GPU sont faciles à repérer.

Le dernier graphique montre nettement qu’aucune des cartes testées ne subit de pics extrêmes ; les variations entre images consécutives ne dépassent jamais 5 ms.

Bioshock Infinite

Il est étonnant de voir la GeForce GTX 980, overclockées en usine, dominer la Radeon R9 Nano à toutes les résolutions dans Bioshock Infinite. Même la GeForce 970 Mini (OC), pourtant plus modeste et limitée par ses 3,5 Go de mémoire graphique marque des points en s’en tirant mieux que la Radeon R9 390X et ses8 Go de GDDR5, et ce, dans toutes les résolutions, y compris en Ultra HD. Notons que toutes les cartes testées aujourd’hui s’en sortent parfaitement bien en 4K dans ce titre. C’est suffisamment rare pour valoir la peine d’être mentionné !

Les temps de rendu des images sont plus ou moins identiques chez AMD et Nvidia, à l’exception de la Radeon R9 390X, qui souffre de pics plus fréquents que ses concurrentes (une situation qui empire avec la montée en résolution).

Après normalisation du graphique précédent en soustrayant les valeurs moyennes, notre dernière observation est plus manifeste encore. Les cartes AMD souffrent d’une variance interimages plus prononcée que les Nvidia, mais la R9 390X est la seule pour laquelle le problème est perceptible en pratique.

Notre analyse de fluidité confirme nos conclusions précédentes. Les performances de la Radeon R9 390X en prennent un coup en milieu de benchmark, la faute à son overclocking poussé à 1100 MHz. En pratique, la variance interimages diminue de manière significative lorsqu’on ramène la fréquence du GPU à 1000 MHz.

Tomb Raider et Battlefield 4

Tomb Raider

Tomb Raider est un titre officiellement optimisé pour AMD, ce que nous avons déjà confirmé à de nombreuses reprises. La situation est particulièrement tragique pour la GeForce GTX 970 Mini (OC), dont les performances sont ici catastrophiques au point de rendre le titre injouable.

L’analyse du temps de rendu des images est intéressante car les cartes Nvidia se comportent de manière très différentes selon la résolution.

Ce phénomène affecte également le graphique normalisé, qui montre clairement que la courbe est tout sauf lisse en Ultra HD.

Et si vous pensiez que les choses allaient mal pour Nvidia, jetez un coup d’œil à la variance interimages : c’est un cauchemar, en particulier pour la GeForce GTX 970 Mini (OC).

Tomb Raider n’est sans doute pas le titre le plus lourd qui soit à l’heure actuelle. En pratique, il pourrait même paraître un peu daté, mais il est le premier à mettre en lumière le manque de mémoire de la GeForce GTX 970 Mini (OC) et l’impact qu’a celui-ci sur le jeu en 4K.

Battlefield 4 (solo)

Malheureusement pour Battlefield 4, nous avons besoin de résultats fiables et reproductibles, ce qui nous oblige à faire l’impasse sur le mode multijoueur et à nous concentrer sur la campagne solo.   Nous avons également décidé de ne pas tester l’API Mantle car, après vérification, elle ne change rien aux performances de la Radeon R9 Nano dans le titre d’EA.

L’écart entre la Radeon R9 Nano et la GeForce GTX 970 Mini (OC) est très limité en 1920×1080, mais cette dernière s’effondre totalement en 3840×2160. En fait, même la Nvidia GeForce GTX 980 s’efface devant la Nano.

La durée de rendu des images est relativement équilibrée à la résolution la plus faible.

Le graphique normalisé est bien plus rassurant que dans Tomb Raider.

L’analyse de fluidité nous amène à la même conclusion : les saccades sont pratiquement inexistantes, et ce, quelle que soit la carte testée.

Battlefied 4 résiste manifestement à l’épreuve du temps, ce qui est d’autant plus appréciable que ce titre nous permet de voir à quel point les pilotes des cartes graphiques évoluent.

Middle-earth: Shadow of Mordor et Thief

Middle-earth: Shadow of Mordor

Les cartes graphiques AMD se démarquent très nettement dans Shadow of Morder. Il est intéressant de constater que la Radeon R9 Nano se fait déborder par la 390X en 4K.

Le temps de rendu des images ne souffre presque d’aucune déviation, même après normalisation. Curieusement, par contre, les cartes AMD et Nvidia ne subissent pas leurs creux aux mêmes moments : on voit clairement quand chaque carte s’en sort mieux (résultat négatif, la carte est plus rapide) ou moins bien (résultat positif, elle est plus lente) comparé à sa propre moyenne.

La GeForce GTX 970 Mini manque de fluidité, et l’overclocking manuel n’y change rien. La GeForce GTX 980 (courbe jaune), souffre quant à elle d’une brève fluctuation de temps de rendu.

Globalement, la GeForce GTX 970 Mini (OC) parvient à se maintenir juste au-dessus de la barre des 30 images/s, mais il n’y a pas de quoi pavaner. Pour jouer de manière fluide, il faudra donc réduire la résolution ou les réglages visuels.

Thief

Dans Thief, la Radeon R9 Nano ne perd la face devant la GeForce GTX 980 overclockées en usine qu’en Full HD. Elle prend la tête dès que l’on passe en QHD. La GeForce GTX 970 Mini (OC), n’est tout simplement pas assez puissante pour l’Ultra HD.

Les courbes de temps de rendu des images montrent que les écarts entre les cartes se creusent au fur et à mesure que l’on monte en résolution.

Après normalisation et superposition des courbes, on voit clairement à quels moments du benchmark la GeForce GTX 970 Mini (OC) éprouve des difficultés en UHD.

Thief est l’un des jeux de notre arsenal qui poussent le plus la consommation électrique des cartes graphiques. Ce qui n’explique pas pourquoi la Radeon R9 Fury X est le modèle qui affiche en Full HD la pire variance interimages de toutes les cartes testées ici. La situation s’améliore toutefois avec la montée en résolution, alors qu’elle empire pour la R9 390X.

Quoi qu’il en soit, il semble que le plafond de consommation imposé à la Nano n’ait pas autant d’incidence sur la variance interimages dans Thief que dans Metro: Last Light.

Ashes Of The Singularity (DirectX 12)

Aucun jeu « mûr » n’est pour l’instant compatible avec DirectX 12, raison pour laquelle nous avons dû nous rabattre sur Ashes of the Singularity, qui est actuellement en… pré-beta. Il va sans dire que le titre n’est pas optimisé et que, par conséquent, il convient de ne pas accorder à ce benchmark la même validité qu’aux autres. Ceci étant dit, il peut nous donner idée de ce qui nous attend à l’avenir.

Cela nous amène au deuxième point de ce préambule, qui concerne un sujet sensible qui trouve son origine sur les forums du site overclock.net. Pour résumer, les déclarations d’un employé du studio Oxide Games et les réactions de Nvidia et d’AMD à celles-ci en disent long si vous parvenez à lire entre les lignes et y ajoutez le contenu de quelques commentaires qui semble depuis lors avoir été supprimés.

L’échange concerne la fonction de calcul asynchrone et de shading de DirectX 12, qui autorise l’exécution en parallèle et surtout de manière asynchrone (c’est-à-dire sans tenir compte de l’ordre) des tâches de calcul (GPGPU) et des tâches purement graphiques (shading). Bien utilisé et pleinement prise en charge par le matérielle, cette fonction peut considérablement réduire les latences.

En bref, il semblerait que toutes les cartes graphiques Nvidia depuis les Fermi aient un problème d’efficacité avec cette fonction dans la mesure où elles ne peuvent exécuter les tâches que dans un seul contexte à la fois (calcul généraliste ou graphisme). En soi, cela n’a rien de nouveau car Nvidia l’avait déjà signalé. C’est tout particulièrement vrai quand le développeur d’Oxide Games préconise de réduire autant que possible la longueur des chaînes de commandes afin d’éviter l’accumulation de tâches et le contournement des priorités lors de leur exécution.

Pourquoi ? Apparemment parce que Nvidia a conçu ses GPU actuels de manière à ce que la fonction de dessin ait toujours la priorité et que les commutateurs de contexte destiné aux opérateurs de calcul pur ne puissent être insérés que lorsque celle-ci a terminé son travail. Ce qui signifie que les cartes graphiques attendent la fin de l’appel et qu’il n’est possible de rechanger qu’à ce moment-là.

Nous ne sommes pas en mesure de juger des implications de ce problème car Nvidia n’a émis aucun commentaire officiel sur le sujet, mais nous avons les résultats de nos benchmarks ainsi que ceux d’un interpréteur que nous avons programmé pour analyser automatiquement nos fichiers journaux. Cet interpréteur calcule le nombre d’appels CPU et le rapport entre ceux-ci et le nombre d’images réellement dessinées ; c’est ce rapport qui explique pourquoi les résultats obtenus par Nvidia sont (pour l’instant) si mauvais.

Le graphique des temps de rendu des images est intéressant : ses courbes illustrent bien la difficulté que représente chaque scène de notre benchmark.

Le résultat après normalisation par soustraction des moyennes individuelles est identique, mais plus facile à comparer.

Jetons enfin un coup d’œil à la fluidité, c’est-à-dire l’évolution du temps de rendu entre images consécutives. On ne devrait normalement observer de valeurs positives importantes que lors des changements de scène, mais en pratique, les résultats montrent que toutes les cartes graphiques souffrent parfois de graves problèmes qui occasionnent des saccades perceptibles, et ce, même lorsqu’elles peuvent se vanter de framerates exceptionnels.

Après le framerate et le temps de rendu des images, nous passons à l’analyse du nombre total d’appels CPU durant le benchmark. Les cartes graphiques plus rapides ont plus d’appels CPU ; c’est logique mais ce n’est pas le plus important.

Si on examine les résultats sous la forme d’une courbe, on se rend compte que toutes les cartes AMD et toutes les cartes Nvidia se comportent de la même manière, en particulier en début de benchmark.

Quand on analyse l’intégralité du test et le rapport entre le nombre d’appels CPU et le nombre d’images produites, il est clair qu’AMD tire son épingle du jeu.

Les résultats obtenus par la Radeon R9 Nano fluctuent toutefois de plus en plus au fur et à mesure que la résolution augmente, ce qui est assez irritant, d’autant plus qu’il s’agit d’une tendance confirmée et non d’un hasard.

Que conclure ?

Dans l’ensemble, nous avons l’impression que la R9 Nano s’en sort bien dans ce benchmark DX12, mais également que le débat qui fait actuellement rage concernant le problème du calcul asynchrone et du shading n’est pas sans fondement. En tout cas, attendez-vous à voir les benchmarks sous DirectX 12 se multiplier sur notre site, car les titres compatibles ne vont pas tarder à débarquer. Les éditeurs ont d’ores et déjà annoncé Caffeine, Project Cars, DayZ, Umbra, Deus Ex: Mankind Divided, Hitman, Fable Legends, Gears of War: Ultimate Edition et King of Wushu, sans oublier plusieurs exclusivités Windows 10 tels que Minecraft Windows 10 Edition, Halo Wars 2 et Gigantic.

Nota Bene : Nvidia a annoncé cette semaine qu’elle publierait un pilote censé régler ou tout du moins réduire le problème du calcul asynchrone et du shading. Nous n’avons pour l’instant pas plus d’information mais nous vous tiendront au courant de l’évolution de l’affaire.

Consommation et efficacité énergétique

Repos / Bureau 2D

Nous n’allons pas nous étendre sur cette section car très peu de choses ont changé par rapport à la Radeon R9 Fury X. La consommation au repos de la Nano, à savoir 10 à 12 watts, figure parmi les meilleurs résultats jamais obtenus par une carte AMD, du moins dans cette gamme de performances. Et ici non plus, l’ajout d’écrans supplémentaires ne change pas la donne.

Jeu / 3D

C’est en 3D que les choses deviennent réellement intéressantes. D’après AMD, la R9 Nano devrait afficher une consommation en charge de l’ordre de 175 watts.
Pour vérifier, nous avons mesuré sa consommation dans tous nos benchmarks. L’heure est maintenant venue de la comparer à celle de la GTX 970 Mini (OC).

C’est dans Metro: Last Light et Thief que la consommation électrique a le plus grimpé, mais l’uniformité des résultats a de quoi nous laisser perplexe. Nous savions déjà que côté Nvidia, le GPU Boost savait se montrer très restrictif à l’approche du plafond de consommation, alors que jusqu’à présent, AMD semblait n’en avoir que faire, mais on dirait bien que la firme texane a enfin décidé de mettre le holà à ses excès, tant et si bien que les pics ponctuels de consommation semblent avoir disparu.

Quid des performances ? Comme on vient de le voir, l’AMD Radeon R9 Nano consomme en moyenne plus que la GTX 970 Mini (OC). Il est intéressant de comparer ces chiffres à ceux du framerate.

Il apparaît que la Radeon R9 Nano consomme plus, mais est également plus performante que la GTX 970 Mini (OC). Que se passe-t-il quand on calcule le rapport entre les deux résultats pour obtenir les watts par images/s ?

Voilà bien le genre de graphique qui soulève plus de questions qu’il n’en résout. La Nano se montre plus efficace que la GTX 970 Mini (OC) dans un jeu, aussi efficace dans deux autres et presque aussi efficace dans les derniers. 

On est à des années-lumière des résultats obtenus par la Radeon R9 Fury X et les cartes à GPU Hawaii. Il semble bien qu’AMD se soit finalement décidé à déclarer la guerre aux producteurs d’électricité et à faire en sorte que Power Tune fonctionne comme il se doit.

Pour ceux qui aiment les détails, voici les mesures habituelles prises dans les jeux, ainsi que les chiffres de consommation par rail de tension.

Un test de résistance qui n’en est pas vraiment un

Traditionnellement, le test de résistance était l’occasion de pousser les Radeon jusqu’au point de fusion, mais le Power Tune nouveau vient mettre un terme à tout cela. Plus question d’utiliser votre carte graphique comme radiateur durant les longs mois d’hiver !

La consommation de la Radeon R9 Nano est en fait un peu moins élevée durant le test de résistance que pendant certains de nos benchmarks vidéoludiques, le caractère constant de la charge limitant assez sévèrement les fréquences.

Consommation : classement

Fréquences et températures

Fréquences réellement atteintes

Si vous vous demandez pourquoi nous testons les deux cartes graphiques dans notre banc d’essai ouvert plutôt que dans un véritable boîtier Mini-ITX, ne vous faites pas de souci. Bien qu’AMD tienne compte de la température pour régler la fréquence et la tension du GPU, le plafond de consommation a sur la Nano bien plus d’importance que d’habitude, ce qui signifie que, pour l’occasion, toute réduction des fréquences est due à la consommation et non aux températures.

Pour nos tests de température, nous avons cependant utilisé un véritable boîtier Mini-ITX, le X-Trem 4790 de X-Hardware, un modèle basé sur le Nebula PC de Xigmatek. Nous l’avons choisi pour sa paroi latérale aisément amovible.

Passons en revue l’évolution des fréquences une fois le boîtier fermé. Notons en passant qu’elles ne changent pas vraiment par rapport à celles mesurées avec le boîtier ouvert.

Il est déconcertant de voir à quel point la fréquence chute durant le test de résistance ; cela a pour conséquence que la Radeon R9 Nano consomme légèrement moins pendant celui-ci que dans les jeux. Il faut aussi noter qu’AMD ne ment pas vraiment quand elle annonce une fréquence « pouvant atteindre 1000 MHz » : nous estimons qu’en moyenne, le GPU était cadencé à 850-900 MHz durant nos tests.

Température

Un petit boîtier comme le nôtre se rapproche plus de la serre que du réfrigérateur, mais les cartes graphiques compacts sont manifestement prévues pour un tel environnement. Si les températures sont comparables alors que la Radeon R9 Nano consomme plus que la GTX 970 Mini (OC), c’est parce que la première rejette plus d’air à l’extérieur du boîtier que sa concurrente. Et ce n’est pas comme si les 180 watts de plafond pouvaient réellement poser problème non plus : ce chiffre, loin d’être insurmontable, permet aux deux cartes de fonctionner dans un volume étroit sans avoir recours à la réduction forcée des fréquences.

Au final, les deux cartes terminent à 77 °C, ce qui, dans un espace aussi confiné qu’un boîtier Mini-ITX fermé, est excellent. Même les grosses cartes graphiques équipées de plusieurs ventilateurs et logées dans des boîtiers pleine taille n’y parviennent pas toujours.

Mesures infrarouges en boîtier fermé

Vous vous demandez peut-être comment nous avons fait pour faire tenir une énorme caméra infrarouge comme l’Optris PI450 dans un châssis si petit que la plupart des cartes graphiques ne peuvent y rentrer. C’est simple : nous avons ôté la paroi droite du boîtier et l’avons colmatée à l’aide d’un film transparent aux infrarouges, ce qui permet à la caméra de voir à travers.

Il est toutefois important d’utiliser un film dont le coefficient de transmission est connu, ce qui est bien entendu le cas ici. Une fois le film installé, on se retrouve avec un boîtier au sein duquel les températures et la circulation de l’air sont identiques à celles d’un boîtier fermé.

La Radeon R9 Nano possède une caractéristique unique : les broches de ses régulateurs de tension ne dépassent pas de l’arrière de la PCB, ce qui signifie qu’il est impossible de les utiliser pour mesurer la température. Nous avons donc dû opter pour des puces plus petites telles que la 5230 RCA.
Les résultats sont meilleurs qu’il n’y paraît : la carte se maintient sous les 95 °C, et ce, même après plusieurs heures de charge continue, ce qui constitue un véritable exploit de nos jours, en particulier dans un boîtier Mini-ITX fermé.

La carte doit ces excellentes performances au système de refroidissement dédié des régulateurs de tension, qui se compose d’un épais caloduc relié à un radiateur à ailettes. C’est lui qui permet à l’ensemble de ne pas trop chauffer : à l’instar de la consommation, les températures sont restées légèrement inférieures à celles mesurées dans les jeux.

Qu’en est-il de la concurrence ? Bien que la Gigabyte GTX 970 Mini soit avant tout destinée à servir de pièce low-cost pour les fabricants de PC, elle s’en sort remarquablement bien sur le plan du comportement thermique. En l’absence de mémoire HBM, les points chauds sont là où on les attend : régulateurs de tension, mémoire et GPU.

Les résultats sont ici aussi exemplaires, en particulier au vu du volume très limité qu’offre le boîtier. La température est à peine plus élevée durant le test de résistance que dans les jeux.

Dans l’ensemble, le système de refroidissement de la Nano semble très bien conçu : il suffit pour tenir la carte au frais dans un boîtier compact tant que l’air circule un minimum.

Vitesse des ventilateurs et nuisances sonores

Vitesse des ventilateurs

Le système de refroidissement de la Radeon R9 Nano est doté d’un unique ventilateur. Celui-ci comporte neuf ailettes inclinées vers l’intérieur et tourne à une vitesse maximale de 7000 tr/min, ce qui est énorme : à titre de comparaison, celui de la Gigabyte GTX 970 Mini plafonne à 3500 tr/min. Il est toutefois équipé de 11 lames dont la disposition géométrique est mieux pensée et est par conséquent moins bruyant.

Nous avons ajouté la courbe de température sur le graphique afin de donner plus de contexte aux résultats.

En moyenne, le ventilateur d’AMD fait 500 tr/min de plus que celui de la carte Nvidia, mais il ne faut pas oublier qu’il doit dissiper 30 watts de chaleur en plus.

Ce qui frappe le plus, c’est à quel point les courbes de ventilation sont différentes : AMD prend son temps alors que Nvidia est plus classique. Le ventilateur de la Nano augmente très progressivement sa vitesse jusqu’à environ 65 °C, puis accélère brutalement jusqu’à 72 °C avant de reprendre un rythme plus posé à partir de 75 °C.

Nuisances sonores

Comme pour les mesures infrarouges, nous avons dû nous montrer créatifs pour capter correctement les nuisances sonores.

Comme d’habitude en matière d’émissions sonores, les ventilateurs font le plus gros du « travail », mais malheureusement, les bobines électriques ont également leur part de responsabilité. Tant que l’on reste sous les 1500 tr/min, pas de problème, on se croirait dans une église à l’exception de pics très prononcés entre 8 et 14 KHz, ce que nous ne pouvons ignorer.

À 2600 tr/min, les turbulences et le bruit des rotors noie presque intégralement le sifflement des bobines.

À 50 cm de distance, notre microphone étalonné n’a mesuré que 46 dB(A), ce qui est certainement bien supérieur à ce qu’AMD aurait aimé nous faire croire mais est également nettement inférieur à ce que la firme a fait par le passé (les personnes qui ont essayé le mode Uber sauront de quoi nous parlons).

Globalement, il s’agit d’un résultat des plus respectables. Au vu de la taille de notre boîtier, il serait difficile pour la Radeon R9 Nano de mieux dissiper ses 180 watts d’émissions thermiques sans opter pour autre chose qu’un système de refroidissement à air. La Gigabyte GTX 970 Mini est certes moins bruyante avec ses 39,9 dB(A) et 42,3 dB(A) à pleine charge, mais la comparaison n’a rien de juste au vu du fossé qui sépare les deux cartes en termes de performances.

Conclusion

Les amateurs de PC petit format rêvaient d’une carte graphique aussi rapide que la Nvidia GeForce GTX 980 en Full HD et plus rapide encore en Ultra HD, tout en étant plus compacte, plus légère et même moins gourmande.

Nous ne nous attendions pas à ce que la firme qui réaliserait ce rêve soit AMD. Certes, de par son prix et sa faible disponibilité, la Radeon R9 Nano est une carte plutôt exclusive, mais cela ne semble pas gêner AMD. Après tout, le fabricant la positionne explicitement comme « hors catégorie », et non sans raison, car elle n’a réellement aucune concurrente. La GeForce GTX 970 Mini de Gigabyte vise sans doute le même type de public, mais est très loin derrière en termes de performances.

Au final, nous ne pouvons que nous émerveiller devant le résultat. La Radeon R9 Nano est un excellent produit, au point que l’on en vient à se demander pourquoi AMD a attendu si longtemps avant de proposer une carte graphique à la consommation aussi contenue. Une simple mise à jour du firmware aurait dû permettre de le faire par le passé et aurait probablement fait des miracles pour des cartes telles que la R9 390X.

Cela faisait bien longtemps que le bon sens n’avait pas triomphé sur la recherche des performances pures. À bien y réfléchir, il nous semble que la plupart de joueurs préféreraient très probablement une carte graphique mieux refroidie, plus légère et plus silencieuse à une autre qui offrirait quelques images par secondes de plus en moyenne au prix d’une dissipation thermique et de nuisances sonores hors de contrôle. Ce n’est pas pour rien que notre forum est rempli de fils de discussion consacrés à l’undervolting (la diminution de la tension d’alimentation pour diminuer la consommation), à la limitation de la consommation et aux changements de ventirad. Il n’est pas sage pour une entreprise d’ignorer les signaux que ses utilisateurs lui envoient si clairement et depuis si longtemps.

Nous aimerions également dire quelques mots de la Nvidia GeForce GTX 970 Mini. AMD lui a épinglé une cible dans le dos, ce n’est donc que justice. La GeForce coûte pratiquement deux fois moins cher et se trouve facilement dans tous les bons magasins. Pour tous ceux qui cherchent à monter une configuration Mini-ITX connectée à un écran Full HD ou QHD, elle demeure un excellent choix. Sa consommation de 140 W dans les jeux est tout-à-fait raisonnable, pour autant que l’on fasse une croix sur l’Ultra HD. La GeForce GTX 970 Mini est également un peu plus silencieuse que l’AMD et dispose d’un connecteur d’alimentation PCIe sur le dessus, ce qui est intelligent.

À tous ceux qui, en lisant ces lignes, pensent immédiatement à monter une configuration SLI avec deux GeForce GTX 970 Mini (ce qui reviendrait à peine plus cher qu’une seule R9 Nano), un avertissement : pour des raisons d’encombrement et en raison des limites de leur chipset, les cartes-mères Mini-ITX ne possèdent généralement qu’un seul emplacement pour carte graphique. Bref, ce genre de configuration serait parfaitement envisageable pour une machine de taille normale, mais pas ici, et c’est ce qui rend l’AMD Radeon R9 Nano si intéressante : elle affiche des performances considérablement supérieures à la concurrence sur le segment qu’elle vise tout en maintenant des niveaux de bruit et de dissipation thermique raisonnables.

La Radeon R9 Nano nous impressionne également par ses performances globales, au point que nous l’avons même testée dans les circonstances les plus extrêmes, à savoir à pleine charge dans un boîtier Mini-ITX fermé. Avant elle, le classement des cartes graphiques pour systèmes Mini-ITX se composait de la GeForce GTX 970 Mini, suivie de la Radeon R9 380 ITX (qu’AMD n’envoie apparemment jamais aux rédactions), puis des GeForce GTX 960 Mini et 950 Mini. Les trois dernières sont nettement moins puissantes que nos deux principales concurrentes d’aujourd’hui et sont totalement inadaptées aux jeux en haute définition.

AMD aura donc fini par remporter une bataille dans la guerre des performances. Ce n’est certes pas la plus prestigieuse, mais la victoire est d’autant plus méritée qu’elle s’accompagne de résultats plus qu’honorables en matière de nuisances sonores et de dissipation thermique.

Notons également que les nouvelles Radeon affichent un énorme potentiel sous DirectX 12. Les développeurs ne sont en effet pas toujours à même de produire de files d’attente de commandes suffisamment courtes pour créer les conditions idéales pour les cartes Nvidia alors que les AMD n’ont aucun problème à les gérer.

Nous n’allons pas décerner à la Radeon R9 Nano notre prix « Recommended Buy ». Ce serait trop cynique au vu de sa disponibilité si restreinte. Par contre, notre prix « Editor’s Choice » semble très à propos, dans la mesure où il est indéniable que cette carte occupe une place à part dans le panthéon du matériel informatique. Elle ne se contente pas de démontrer ce qu’il est possible de faire dans l’absolu : elle représente le résultat d’un processus qui allie bon sens, écoute du client et recherche de marchés alternatifs.

Tout cela nous aide à ignorer les petits désagréments de la R9 Nano, à commencer par ses bobines électriques bon marché qui lui confèrent un sifflement pouvant rappeler les cigales pendant une nuit d’été. Nous ne sommes pas non plus trop fans de son ventilateur qui a tendance à se montrer bien trop bruyant à partir d’une certaine température.

Le plus gros inconvénient de la carte est sans doute l’absence de sortie HDMI 2.0, qui limite sa fréquence de rafraîchissement à 30 Hz sur les téléviseurs Ultra HD actuels. Nous avons toutefois pesé le pour et le contre et, au vu de ses résultats dans les benchmarks, il nous semble qu’elle mérite bien le prix que nous lui avons accordé.

Au final

AMD ne ment pas quand elle annonce que la Radeon R9 Nano est « un produit hors-catégorie ». Les amateurs aisés qui n’ont pas la place ou ne souhaitent pas la trouver pour un boîtier d’ordinateur classique mais veulent quand même jouer en haute définition n’auront aucun mal à se tourner vers cette nouvelle carte graphique.

La Nvidia GeForce GTX 970 Mini est toutefois une bonne alternative pour les personnes dont le budget est plus limité ou pour qui la dissipation thermique doit absolument être minimale. Elle n’arrive cependant pas à la cheville de l’AMD Radeon R9 Nano en haute résolution, même après un overclocking manuel. Mais elle conviendra à ceux qui ne jouent qu’en Full HD.

Entre les fans d’AMD, les fans de boîtiers Mini-ITX et les collectionneurs, il ne fait aucun doute que la Radeon R9 Nano va se vendre toute seule, en dépit de son prix recommandé de 649 $.

En fait, ce qui nous ferait vraiment plaisir, ce serait qu’AMD modifie également l’enveloppe thermique de certaines de ses autres cartes de manière à ce qu’elle ressemblent plus à la R9 Nano. Celle-ci, comme la Fury X, montre clairement que ce n’est pas au GPU qu’il faut imputer les défauts des cartes graphiques de la marque.

L’AMD Radeon R9 Nano montre qu’il ne faut pas toujours être le plus rapide pour remporter la course. Lorsqu’on fait un marathon, il est bien plus important de trouver son rythme.

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