La Radeon RX 460, nouvelle reine de l’entrée de gamme

De quoi est faite la Radeon RX 460 4 Go ?

Notre surprise fut grande quand AMD leva le voile sur Polaris presque sept mois avant son lancement. Pourquoi faire grandir l’attente si longtemps à l’avance, en handicapant ainsi les ventes des cartes en vente à l’époque ? Puis nous avons appris que les premières cartes Polaris viseraient le coeur du marché. Nous pouvons l’avouer maintenant, nous pensions qu’AMD préparait une énième refonte de ses puces précédentes, adaptées à la gravure 14 nm.

Cette impression pessimiste a changé au fur et à mesure. D’abord, nous avons eu un premier aperçu des premiers jeux écrits pour tirer parti des nouveautés de DirectX 12 et de Vulkan. Ils changent beaucoup plus de choses sur les puces AMD que sur les puces Nvidia.
 
Ensuite, nous avons vu Nvidia phagocyter le haut de gamme. Il nous est impossible de savoir comment le prochain fleuron d’AMD se placera quand il sortira, mais si AMD avait sorti son GPU Vega 10 en premier, il se serait lancé dans une bataille avec une nouvelle finesse de gravure, dont l’issue était incertaine. Au lieu de ça, AMD accumule les records de qualité/prix les uns après les autres avec Polaris. La société espère continuer la série en sortant sa Radeon RX 460, basée sur un tout nouveau GPU Polaris 11 (nom de code Baffin).

Radeon RX 460 : la nouveauté par le bas

Depuis plusieurs années, le milieu de gamme a dû faire avec des vieux designs d’AMD, renommés, remballés et bradés. Tenez, la Radeon R9 370X, par exemple. Elle fut lancée à l’été 2015 à environ 190 euros. Son GPU Trinidad était le même que le Curaçao au coeur de la Radeon R9 270X sortie en 2013 à 200 euros. Mais Curaçao était déjà un clone de Pitcairn, vu la première fois sur la Radeon HD 7870, une carte introduite en 2012 à plus de 300 euros.

L’arrivée du 14 nm FinFET brise enfin cette lignée. Polaris 11 est un GPU réellement nouveau, même s’il possède un grand héritage de ses prédécesseurs. Polaris 11 est presque un demi Polaris 10, avec seulement 3 milliards de transistors sur 123 mm² au lieu de 5,7 milliards de transistors sur un die de 232 mm². Son architecture est la 4e génération de GCN, rééquilibrée pour les machines à basse consommation (comme des PC portables fins et légers).

Il n’y a qu’un seul Graphics Command Processor, en charge de distribuer les fils d’instructions graphiques aux Shader Engines. Les Asynchronous Compute Engines (ACE) sont, eux, responsables de distribuer les tâches de calcul génériques. On compte quatre ACE avec deux ordonnanceurs matériels pour prioriser les commandes, comme sur le Polaris 10.

Le nombre de Shader Engines (SE), au contraire, a été divisé par deux – il n’y en a plus que 2 sur Polaris 11. En outre, chaque SE de Polaris 11 contient seulement sept unités de rendu (Compute Units ou CU), quand ceux de Polaris en ont neuf. Avec 64 coeurs (les Stream Processors) et quatre unités de textures par CU, cela donne un total de 896 shaders et 56 unités de texture dans Polaris 11.

Les back-end sont aussi coupés en deux : seulement deux par Shader Engine, avec 4 ROP, donc 16 pixels rendus par cycle d’horloge. Le bus mémoire aussi n’est que de 128 bits contre 256 bits sur les Radeon RX 470/480. AMD essaie de compenser avec de la GDDR5 à 7 GT/s, mais la bande passante n’est que de 112 Go/s.

AMD a fixé une fréquence nominale de 1090 MHz avec un Boost à 1200 MHz. La société a fait parvenir à Tom’s Hardware USA pour test la Sapphire Nitro Radeon RX 460 OC, qui est overclockée de base à 1175 MHz (boost à 1250 MHz). Notre rédaction allemande a pour sa part reçu l’Asus Strix RX 460 qui monte à 1256 MHz en pointe, mais ne peut pas tenir cette fréquence dans Furmark.

Il est intéressant de remarquer que la carte Sapphire se contente d’une interface PCI-Express 3.0 8x, alors qu’Asus a câblé un port 16x entier. Cela ne devrait cependant pas affecter les performances de ces GPU d’entrée de gamme. Le TDP de la carte est donné pour 75 W, mais Sapphire comme Asus ont prévu un port d’alimentation à 6 broches en plus du connecteur de la carte mère.

À la découverte de l’Asus Strix RX 460

Comme pour la RX 470, AMD a décidé de ne pas lancer un design de référence, pour laisser le champ libre à ses partenaires pour le meilleur ou pour le pire. Pour nous, cela veut dire que nous ne pouvons juger que les cartes qui passent entre nos mains, même s’il ne s’agit pas des meilleures.

Répétons-le, nos rédactions américaine et allemande ont toutes deux reçu une Radeon RX 460 différente. Voici une analyse détaillée de l’Asus Strix RX 460 parvenue à tomshardware.de.

Le point le plus frappant est la présence d’un connecteur d’alimentation à 6 broches. Il s’agit d’un gros changement par rapport aux cartes utilisées par AMD pour les démonstrations de Polaris au printemps dernier, qui se suffisaient de l’alimentation par la carte mère.

Design, finition et connecteurs

Le design Strix anguleux fait une nouvelle apparition. Mais à cause du prix bas, la finition n’est pas aussi bonne que sur les autres modèles. Le capot des ventilateurs est collé et ne tient pas très bien en place. Avec 493 g sur la balance, la carte est légère compte tenu de sa longueur de 19,5 cm et de sa hauteur de 11,4 cm. L’épaisseur de 3,5 cm est classique pour une carte double-slot. Il n’y a pas de plaque de renfort arrière.

Un coup d’oeil par le dessous montre les deux caloducs de seulement 6 mm de diamètre, nickelés, chargés de véhiculer la chaleur jusqu’aux ailettes en aluminium.

Cette vue par le haut nous révèle l’extrémité des caloducs. Et surtout le fameux connecteur d’alimentation à 6 broches, tout à fait inattendu sur une carte dont la puissance nominale est de 75 W.

Le logo Strix est toujours illuminé. Le connecteur 4-points est utilisé pour les ventilateurs régulés via PWM selon la température de la carte.

Asus n’installe que trois sorties vidéo à l’arrière de sa carte : une DVI-DL, une HDMI 2.0b et une DisplayPort 1.3 (HBR3/DP 1.4 ready). C’est suffisant pour de la 4K à 120 Hz et la 5K à 60 Hz, mais pas pour de la 8K à 60 Hz.

Dissipateur, PCB et alimentation

Nous avons déjà mentionné le capot du dissipateur, simplement maintenu par quatre pointes en plastique. Les ventilateurs ont des moteurs de 3 W, mais ils n’ont pas consommé plus de 4 W ensemble dans nos mesures.

Le dissipateur est fait d’un unique bloc d’aluminium traversé de deux caloducs composites et découpé pour former des ailettes.

De la même manière que sur la Strix RX 470, Asus a choisi de ne pas refroidir du tout les puces de mémoire. L’étage d’alimentation n’est pas non plus refroidi par le dissipateur principal, mais seulement par un petit radiateur en aluminium noir.

Il n’y a pas de plaque dorsale de renfort, ce qui n’est pas forcément un mal. Le dissipateur est suffisamment léger.

Comme d’habitude, le GPU d’AMD se trouve au milieu du PCB. Le processeur est positionné à la verticale sur un package tout simple, sans cadre.

On trouve quatre puces de mémoire, de 1 Go chacune pour un total de… 4 Go de GDDR5 à 1750 MHz. Elles ne figurent pas dans le catalogue de Micron, impossible, donc, d’en savoir plus.

L’alimentation est simple. Elle se compose de quatre phases pour le GPU et d’une pour la mémoire. Comme sur ses RX 480 et 470, Asus a opté pour des contrôleurs PWM et des MOSFET d’International Rectifier.

Le rail 3,3 V utilise uniquement 1 W et ne nécessite pas de circuit particulier. Les phases du GPU sont conçues de la même façon que sur la Strix RX 470, et sont pilotées par trois MOSFETS.

Comme sur la RX 470 du fabricant, ces composants sont placés près les uns des autres, ce qui pourrait créer un point chaud – nous le vérifierons.

Les bobines correspondantes sont étiquetées SAP II (Super Alloy Power) et devraient offrir la même qualité que les bobines magiques de Foxconn. Pour l’unique phase mémoire, Asus recourt à un petit contrôleur PWM µP1540 de UPI Semiconductor, placé au dos de la carte.

La Stric RX 460 utilise un ITE 8915FN pour surveiller et contrôler le courant. Globalement, la conception du circuit imprimé est propre et bien pensée  pour son prix, même s’il y avait moyen de faire beaucoup plus court.

Notre méthode de test

Nos tests de performance ont été réalisés avec la Sapphire Nitro Radeon RX 460 OC 4 Go. Les mesures de consommation, de température et de bruit au contraire, ont été faites sur une Asus Strix RX 460 4 Go.

Le modèle Sapphire tourne à 1175 MHz de base et 1250 MHz en Boost, un très léger overclocking par rapport aux fréquences de référence fixées par AMD (1090 MHz de base et 1200 MHz Boost). Soulignons que la carte Sapphire a tenu les 1250 MHz pendant toute la durée de notre test de stabilité (10 boucles du benchmark de Metro: Last Light Redux).

La carte est équipée de 4 Go de GDDR5, ce que nous considérons comme la bonne quantité pour jouer en Full HD – vous le verrez en pages suivantes, même dans cette résolution et avec une qualité graphique réduite, les modèles à 2 Go ont du mal.

Nous avons opposé la RX 460 à une Radeon RX 470 4 Go, une Radeon R9 270X 2 Go, une Radeon R9 270 2 Go, une Radeon HD 7790 2 Go, une GeForce GTX 950 2 Go, une GeForce GTX 760 2 Go et une GeForce GTX 750 Ti 2 Go.

La RX 470 n’est pas la même que celle que nous avions testée au lancement. Il s’agit aujourd’hui d’une Sapphire Nitro RX 470, qui s’approche plus des spécifications d’AMD avec une fréquence de base à 932 MHz et un boost à 1216 MHz.

Notre Radeon R9 270X date du lancement initial en 2013. Il s’agit d’un modèle de référence à 1 GHz avec de la mémoire à 5,6 GT/s.

La Radeon R9 270 est un modèle Sapphire Dual-X cadencé à 920 MHz de base et 945 MHz en boost.

Enfin, la Radeon HD 7790 peut paraître ancienne (elle a trois ans et demi), mais son GPU Bonaire est encore utilisé dans les Radeon R7 260X et Radeon R7 360. Ces cartes ont des fréquences et des nombres d’unités de calcul légèrement différents mais toutes offrent des performances finalement très proches.

Quel CPU choisir ?

La question est bien présente chez les testeurs : il s’agit ici de tester un GPU moins haut de gamme qui prendra place sur des plateformes moins puissantes. Avec l’importance que prend la puissance du CPU chez les nouvelles API DirectX 12 et Vulkan, le choix de la plateforme de test est une question qui devient très pertinente. Mais pour l’instant, dans un souci d’équité, nous avons choisi de rester sur notre plateforme haut de gamme à base de Core i7-6700K, la même qui nous a permis de tester les GeForce GTX 1080, 1070, Titan X et Radeon RX 480.

Soyez toutefois certains qu’après le lancement officiel de toutes ces cartes, qui nous monopolise tout notre temps de test, nous reviendront sur ces questions, et ne manqueront pas d’explorer en profondeur ce sujet précis. D’ici là, nous espérons avoir un ou deux jeux DirectX 12 ou Vulkan supplémentaires, ce qui serait parfait pour nos tests.

Réglages des benchmarks

La Radeon RX 460 vise un marché différent des autres cartes Polaris, par conséquent nous avons dû changer notre protocole de test.

AMD a particulièrement axé sa communication sur l’e-sport, même si elle n’oublie pas non plus les jeux plus conventionnels que nous utilisons habituellement dans nos tests. Et même si la RX 460 n’a que la moitié des unités de calcul d’une RX 470, elle reste tout à fait capable de jouer en 1920 x 1080.

Nous avons donc conservé Ashes of the Singularity en DirectX 12, Doom avec Vulkan, GTA V en DirectX 11, Hitman sous DirectX 12, et Project Cars et The Witcher 3 en DirectX 11, comme dans notre test de la Radeon RX 470. Bien sûr, nous avons dû retester tous ces jeux avec des réglages moins exigeants.

À cette sélection, nous avons ajouté StarCraft II et World of Warcraft, le premier fonctionnant avec DirectX 9 et le second paramétré pour utiliser DX 11.

Toutes les cartes ont été testées avec leurs pilotes les plus récents à l’heure du test, soit le Radeon Software Crimson Edition 16.8.1 et les GeForce 368.98.

Ashes of the Singularity, Doom, GTA V et Hitman

Ashes of the Singularity – DX12

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La Nitro RX 460 overclokcée de Sapphire tourne à une fréquence 16 % plus haute que la HD 7790 overclockée de Gigabyte. Elle a aussi une mémoire deux fois plus vaste et un peu plus rapide. Elle obtient des performances presque 32 % plus élevées en moyenne dans Ashes of the Singularity. C’est cohérent avec les estimations d’AMD selon lesquelles l’architecture GCN 4 est 15 % plus rapide à fréquence égale.

La RX 460 overclockée se place au niveau d’une GeForce GTX 760 dans ce benchmark. Ces dernières ne sont malheureusement plus en vente. La vraie concurrente de la RX 460 est la GTX 750 Ti. AMD s’en tire avec un avantage de 32 % pour un surcoût de 20 % au pire.

Doom – Vulkan

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L’architecture GCN d’AMD se comporte encore mieux dans Doom. En qualité Haute, la Radeon RX 470 se place naturellement première de notre petit comparatif, suivie de la RX 460.

La RX 460 de Sapphire se montre ici 36 % plus puissante que la Radeon HD 7790 et 80 % plus rapide que la GTX 750 Ti.

GTA V – DX11

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La RX 460 domine dans les jeux DX12 (Ashes) ou Vulkan (Doom) mais dans un titre DX11 comme GTA V, elle perd de sa superbe. Son avance tombe à 23 % par rapport à la HD 7790 et à seulement 12 % face à la GeForce GTX 750 Ti.

Hitman – DX12

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Hitman nous fait revenir sous DirectX 12 et, une fois encore, la Radeon RX 460 brille. À nouveau, elle dépasse la GTX 950 et prend une avance de 40 % sur la HD 7790 et de 65 % sur la GTX 750 Ti.

Project CARS, StarCraft 2, Witcher 3 et Warcraft

Project CARS – DX11

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Les performances de la RX 460 dans Project Cars semblent trop faibles, même dans la qualité Medium, toutefois, vue la nature de ce simulateur, 30 i/s est selon nous jouable.

CARS est un titre DirectX 11, donc les éléments de l’architecture GCN pensés pour DirectX 12 et Vulkan sont inexploités. Par conséquent, Nvidia reprend le dessus.

Mais même des cartes GCN de première génération avec plus de coeurs et des fréquences supérieures sont capables de dépasser la RX 460 dans CARS. Ce n’était pas le cas sur la page précédente.

StarCraft II – DX9

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Pour benchmarker StarCraft II nous utilisons un système de replay, plus particulièrement une période de 100 secondes à partir de la troisième minute du match opposant Polt et Snute pendant le 2016 WCS Circuit.

Des moyennes à plus 100 i/s ne sont pas rares dans ce titre développé pour fonctionner même sur des configurations anciennes. Même en qualité Ultra, la RX 460 assure plus de 170 i/s. C’est 28 % de mieux que la GeForce GTX 750 Ti. La Radeon HD 7790 est inexplicablement 61 % plus lente.

The Witcher 3 – DX11

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La Radeon RX 460 atterrit entre ses soeurs R9 270 et R9 270X dans The Witcher 3. Elle est alors 22 % devant la HD 7790 et 27 % devant la GTX 750 Ti.

Remarquons aussi que la RX 470 est ici 100 % plus rapide que la RX 460. Il est rare de voir de tels écarts entre deux modèles consécutifs d’une même gamme.

World of Warcraft – DX11

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Les cartes avec 2 Go de mémoire semblent prédisposées à des soucis de saccades dans World of Warcraft. La RX 460 4 Go n’est pas touchée. Bien que sa moyenne d’images par seconde soit dans le bas du tableau, au moins elle est constante.

Remplacer une vieille carte à 2 Go par une petite RX 460 serait un investissement astucieux, à quelques semaines de la sortie de l’extension Legion.

Consommation de la RX 460 4 Go

Méthodologie et graphiques

Tirant les leçons de notre dossier sur la Radeon RX 480 et prenant également en compte vos commentaires, nous avons procédé à certains changements dans notre méthodologie de test.

Les intervalles entre chaque mesure sont maintenant deux fois plus longs, et nous utilisons désormais un filtre passe-bas matériel ainsi qu’un filtre variable logiciel, intégré à notre outil d’analyse, conçu pour corriger les anomalies causées par de très courts pics ou creux de consommation. Le résultat est une courbe plus lisse que les anciennes mesures qui permettra de mieux évaluer la consommation de la carte.

Notre équipement de test n’a pas changé :

Consommation sous différentes charges

Comme lors de notre test de la Radeon RX 470, nous avons ajouté plusieurs jeux à notre suite de test, tel que Metro: Last Light (qui représente le plus grand aussi défi pour la Radeon RX 460) ou Doom, également très gourmand. Il n’y a que 3W de différence entre Ashes of the Singularity et Metro: Last Light. Autrement dit, la carte graphique d’Asus fonctionne constamment à proximité de ses limites.

Les presque 90W de consommation en jeu sont bien plus importants que ce qu’on attendait d’après le communiqué de presse. Encore une fois, il s’agit d’une version personnalisée d’Asus, avec un overclocking d’usine qui se voit sur les performances mais se paie du côté de la consommation. Nous nous attendons d’ailleurs à ce que certaines Radeon RX 460 soient totalement dépourvues de connecteur d’alimentation PCI-Express : ce sera alors à vous à choisir entre une carte sans connecteur mais à la consommation maximale limitée ou une carte avec un peu de marge d’overclocking/consommation.

La barre grise représente le pic de consommation obtenu sur la nouvelle courbe de consommation. Sa portée est très limitée puisque le pic est trop bref pour avoir une quelconque importance (et ce même si les pics de très courtes durées sont maintenant filtrés et n’apparaissent plus dans les graphiques).

Distribution de la consommation

Nous examinons la distribution de la consommation sur les différents connecteurs pendant une charge de travail intensive, et sous les jeux. Nous n’incluons pas le connecteur 3,3 V de la carte mère qui est à peine utilisé (jusqu’à 1 Watt, mais généralement moins).

La charge sur les deux rails +12V (celui de la carte mère et celui du connecteur d’alimentation 6-pins) est parfaitement équilibrée. Il y a encore de la marge des deux côtés, et même un overclocking supplémentaire ne poussera pas l’Asus Strix RX 460 au delà des spécifications PCI-Express.

Voici les graphiques dans les jeux et lors du test de torture :

Les caractéristiques du PCI-SIG ne portent que sur l’intensité du courant. Avec une intensité mesurée juste au dessus de 4 A, le slot de la carte mère est largement en dessous du maximum possible selon le consortium, à savoir 5,5 A.

Voici des courbes plus précises :

Comparaison avec d’autres cartes graphiques

Pour comparer la Radeon RX 460 Strix d’Asus, nous avons retenu le pic de consommation, puisque c’est la mesure que nous avons pour les autres cartes :

La consommation sous les jeux est nettement inférieure à celle de cartes plus anciennes, ce qui n’est en revanche pas le cas lorsque l’on utilise plusieurs écrans ou lors de la lecture de Blu-ray.

AMD nous a indiqué travailler sur un patch permettant de réduire la consommation au repos et avec une charge de travail légère. Ce correctif n’était toutefois pas intégré dans la dernière version des pilotes que nous avons utilisé pour les tests.

Fréquences, températures, bruit

Fréquences Boost et tensions

Intéressons-nous tout d’abord aux fréquences Boost atteintes dans Doom. Il s’agit des fréquences atteintes par la Strix RX 460 d’Asus après une période de chauffe. Une fréquence stable de 1256 MHz sans aucune fluctuation est une preuve de la limitation de puissance supérieure de cette carte overclockée d’usine. À titre de comparaison, la Nitro Radeon RX 460 OC de Sapphire se comporte de manière similaire, maintenant une fréquence stable de 1250 MHz. Dans les deux cas, il semble donc y avoir une  certaine marge pour un overclocking additionnel, surtout avec des températures relativement faibles comme nous le verrons plus tard.

En pleine charge sous Furmark en revanche, les choses changent puisque de larges fluctuations sont observées. Les 15W de consommation supplémentaires sont suffisants pour pousser la Strix RX 460 à ses limites.

La courbe de tension est similaire à celle de puissance. Durant nos tests, la Strix RX 460 atteint 1,14 V au maximum, avec une moyenne de 1,125 V. Durant les tests les plus poussés, les fluctuations deviennent plus importantes, encore une fois à cause de la limite de puissance de la carte.

Températures

Asus parvient à refroidir efficacement Polaris : la Strix RX 460 atteint seulement 64°C en jeu ou lors de tests intensifs, et ne dépasse pas 66°C à 67°C lorsqu’on place la carte dans boîtier fermé. Aucun problème donc du côté du GPU.

La température sous le GPU est similaire à la mesure relevée par le capteur interne. Néanmoins, la carte a un point chaud sur un petit composant situé entre le GPU et les convertisseurs de tension, au dessus des circuits de puissance.

Lors des tests intensifs, le point chaud se déplace vers le GPU Polaris 11. Les convertisseurs de tension ne sont définitivement pas les composants qui chauffent le plus sur cette carte. La différence de température avec le test précédent est en revanche curieuse et ne peut être exclusivement attribuée aux 15W de consommation supplémentaire.

En plaçant en surimpression le PCB de l’Asus Strix RX 460 sur notre image infrarouge, on se rend compte que certaines pistes de cuivre amplifient le point chaud, même si les valeurs maximales relevées sont loin d’être critiques. Cette partie du layout de la carte pose donc problème, d’autant que cela pousse parfois la carte à augmenter de manière agressive la vitesse de rotation des ventilateurs, Asus ayant choisi une température-cible de 65°C.

Ventilateurs et nuisance sonore

Nous avons appliqué un filtre sur les résultats, ce qui nous donne une courbe moins fluctuante et plus facile à analyser. La courbe correspond ici parfaitement aux pourcentage défini par le contrôleur PWM. La vitesse des ventilateurs augmente rapidement au cours des premières secondes de jeu, mais se stabilise en revanche rapidement à une valeur inférieure lors des tests intensifs. Cela explique la température sensiblement plus élevée de la carte lors de ces tests, malgré une augmentation de seulement 15W de la consommation.

Une vitesse de rotation élevée est le prix à payer pour une température maximale relativement faible : seulement 64°C. Mais cela a également des conséquences au niveau des nuisances sonores.

Nous avons mesuré la nuisance sonore dans notre chambre de test et avec un système de refroidissement à eau qui génère en tout 22 dB(A).

Les 36 dB(A) de la Strix RX 460 sont une bonne nouvelle par rapport aux mesures effectuées sur la RX 470 (37,1 dB(A)).

Il est possible d’améliorer la courbe de vitesse de rotation des ventilateurs, en particulier pour l’hiver à venir. Pendant la saison chaude en revanche, il vaut mieux laisser les paramètres par défaut. Mais tout ceci n’est de toute façon pas très important.

Conclusion