R5870 Lightning
メーカー：MSI
問い合わせ先：エムエスアイコンピュータージャパン Tel 03-5817-3389
価格：未定

　2010年3月上旬のCeBIT 2010でMSIが披露した「R5870 Lightning」は，同社フラグシップグラフィックスカード製品であるLightningシリーズの，「ATI Radeon HD 5870」（以下，HD 5870）を搭載する製品だ。Lightningシリーズでは初の，ATI Radeon搭載製品ということになる。
　オーバークロック動作の安定性向上を図るため，HD 5870リファレンスカードとはかなり異なるカードデザインを採用してきたR5870 Lightningだが，ゲーム用途では何をどこまで期待できるのか。今回は，MSIの日本法人であるエムエスアイコンピュータージャパンから貸し出しを受けたサンプルを使って，その特性をねちねちとチェックしてみたい。

“縦方向”へ広がった基板に

全15フェーズの大規模電源回路を搭載

　R5870 Lightningが，HD 5870のリファレンスデザインと異なる基板を採用しているということは，一見ですぐに分かる。カード長こそ，リファレンスデザインと同じ実測267mm（※突起部除く）で，カード後方に張り出したリファレンスクーラーを搭載しない分，むしろ短いのだが，縦方向――マザーボードのPCI Express x16スロットに差したときの垂直方向――に，基板がせり出しているからだ。
　縦方向は，リファレンスカード比で17mm長い。そこからさらに電源コネクタがマザーボードに対して垂直方向に設けられているため，常用するには，横幅に余裕のあるPCケースを選ぶ必要があるだろう。

カード全体を覆うGPUクーラーから，基板がはみ出しているデザイン。PCI Expressインタフェース部を除いた縦方向の全長は99mmある

4本のヒートパイプを搭載したTwin Frozr IIを取り外したところ。メモリチップと電源回路用のヒートスプレッダも取り付けられている

MSIのグローバルサイトに用意されているLightningシリーズ特設ページより，LPLの概要。イメージ図どおりであれば，R5870 Lightningは10層PCBを採用するはずだが，MSIはPCBの層数について，とくになにも語っていない

　搭載するGPUクーラーは，MSIオリジナルの「Twin Frozr II」。「SuperPipe」と呼ばれる8mm径のヒートパイプが2本と，5mm径が2本，計4本のヒートパイプで，GPUの熱を放熱フィンへ運び，80mm角相当のファン2基で冷却する構造だ。

　それを取り外し，さらにメモリなどを覆うヒートスプレッダも取り外すと分かるのが，GPUの近くに，GPU用電源回路群が整然と12フェーズ分並んでいること。さらに，メモリおよびI/Oインタフェース周り向けに3フェーズ（もしくは2＋1フェーズ）用意され，その合計は15フェーズ。HD 5870のリファレンスデザインだと7フェーズなので，2倍以上だ。多段構成の電源回路を追求したら，こういう基板デザインになった，といったところか。
　MSIの多段電源フェーズモデルでお馴染み，負荷状況に応じて動的にフェーズ数を切り替える「APS」（Active Phase Switching）は，もちろんR5870 Lightningでもサポートされる。

　なお電源周りについて付け加えると，R5870 Lightningでは，GPUだけで2層，メモリおよびI/O部用に1層，グランドに1層という，4層構造の電源レイヤー「LPL」（Lightning Power Layer）を採用。電源の安定性向上と，リップルノイズの低減を実現しているという。

ヒートスプレッダを外すと，カード全体を見渡せるようになる。MSI独自の品質規格「Military Class」準拠ということで，GPU用電源部には「Hi-C Capポリマーコンデンサ」を全面的に採用するほか，いわゆるコイル泣き問題がクリアになったチョークコイル「SSC」（Solid State Choke），そして固体コンデンサを採用するのが分かる

R5870 Lightningの電源周り。「WRA 2R0102」と書かれているのは，日本ケミコン製の導電性高分子コンデンサ「Proadlizer」で，これはGHz帯域のノイズ低減に使われているとのこと。パワーMOSFET（スイッチング素子）は，最近のMSI製マザーボードでお馴染みのDrMOSではない。なお，右の写真で右端に見える，「uP6225AM」と刻印されたチップは，どうやらuPI Semiconductor製コントローラ。スイッチングで生成される電圧のコントロールを担っているようだ

　外部電源コネクタは8ピン×2。リファレンスデザインだと6ピン×2なので，HD 5870のリファレンスデザイン比だと150Wも多く入力できるという計算になる（※1系統当たり，6ピンで75W，8ピンで150W）。ただし，通常使用で必須なのは8＋6ピンであり，8ピン×2動作は，「究極のオーバークロック動作にのみ必要」とのことだ。
　なお，製品ボックスには，6ピンケーブルから8ピンへ変換するアダプタが用意されており，定格動作させるだけなら，8ピンケーブルを持たない電源ユニットでも問題なく行える。

二つの8ピンコネクタには，通常利用では8＋6ピン構成，究極のオーバークロック用途では8ピン×2構成で利用するよう，注意書きのシールが貼られている。右は製品ボックスの主な付属品。6ピン−8ピン変換ケーブルが用意されており，通常利用ならば，6ピン仕様のPCI Express外部給電ケーブルしか持たない電源ユニットも使えるようになっている

Afterburnerのスクリーンショット。グラフィックスカードの動作クロックや動作電圧を変更したり，モニタリングしたりできる

テスターで計測している光景。測定結果はAfterburnerと基本的に同一だった

　HD 5870搭載グラフィックスカードは，負荷に応じてGPUのコアクロックやコア電圧が動的に制御されている。そしてその模様は，MSI製品であれば，専用のオーバークロックツール「Afterburner」から確認できるが，R5870 Lightningではこれに加え，基板上に設けられた「V-Check Point」と呼ばれる測定端子からも，ユーザーが使い慣れたテスターを使って，電圧設定を確認可能だ。

　V-Check Pointから計測できるのは，GPUコアとメモリチップ，VDDCIの3点。先ほど「付属品一覧」として写真を掲載したので，そこでピンときた人も多いと思われるが，ハーネスケーブルが3本付属しており，テスターから簡単に計測できるようになっている。


　R5870 Lightningの動作クロックは，コア900MHz，メモリ4.8GHz相当（実クロック1.2GHz）。GPUコアのみ，リファレンスデザイン比で50MHz引き上げられているわけだ。
　搭載するメモリチップはSamsung製のGDDR5，「K4G10325FE. HC04」（0.4ns品）なので，チップスペック上は，200MHz相当（実クロック50MHz）のマージンが設けられている計算になる。

　一方，アイドル時の動作クロックは，省電力機能「ATI PowerPlay」により，リファレンスカードと同じコア157MHz，メモリ1.2GHz相当（実クロック300MHz）にまで下がることを確認できた。

R5870 Lightningが搭載するHD 5870 GPUとGDDR5メモリチップ。メモリチップは，8枚で容量1GBを実現する

Afterburnerでコア1GHzに到達

メモリチップはスペックを超えられず

外部出力インタフェースはDual-Link DVI-I×2，HDMI 1.3a×1，DisplayPort×1。リファレンスカードと同じだ。DisplayPortを組み合わせたときに，3画面出力「ATI Eyefinity」を利用できるのもリファレンスカードと共通である

　12フェーズものGPU専用電源回路を持ちながら，コアクロックはリファレンスカード比で50MHzしか引き上げられていないR5870 Lightning。では，手動でのオーバークロックだと，どこまで引き上げることができるのだろうか。今回は，Afterburnerを利用して，「『3DMark06』（Build 1.2.0）を30分間連続実行し，その間，異常終了したり，画面表示が乱れたりしないこと」をもって「安定動作した」と判断することにし，GPUコアとメモリの両クロック引き上げを試みた。電源ユニットはCooler Master製の定格1250Wモデル「Real Power Pro 1250W」を用い，8ピン×2で給電を行う。

　というわけで，まずメモリチップから見てみると，仕様上の上限である5GHz相当（実クロック1.25GHz）まではまったく問題なかったが，5.2GHz相当（同1.3GHz）では，テスト開始後すぐに画面が乱れ始めた。そこで今回は，5GHz相当という，極めて穏当なところに落ち着いている。

Afterburnerでは，コア電圧を0.01mV刻み，GPUコア＆メモリクロックは1MHz刻みで変更可能。設定値は，［Reset］ボタンでいつでもデフォルトの状態に戻せるほか，オーバークロック設定をプロファイルとして管理し，切り替えて用いることもできる

　一方のGPUコアクロックだが，結論から先に述べると，1GHzが限界。それ以上は，電圧設定を1300mV（1.3V）にまで上げても，テストはパスできなかった。温度の問題かと思い，ファン回転数を常時100％設定にしてみたりもしたのだが，テスト開始後2分程度で画面が乱れてしまい，常時の安定動作は難しい印象だ。これ以上は，空冷以外の手段が必要なのかもしれない。

　補足しておくと，リファレンスデザインを採用したMSI製のHD 5870カード「R5870-PM2D1G」の場合，アイドル時のコア電圧は949mV，3Dアプリケーション実行時は1162mV。対するR5870 Lightningの定格電圧設定はアイドル時に949mV，3Dアプリケーション実行時に1164mVで，ほとんど誤差程度にしか変わっていないのだが，今回はこの状態のまま，コアクロック1GHzで安定動作を実現している（表1）。

※注意
GPUのオーバークロックは，GPUやグラフィックスカードメーカーの保証外となる行為です。最悪の場合，グラフィックスカードの“寿命”を著しく縮めたり，壊してしまったりする危険がありますので，本稿の記載内容を試してみる場合には，あくまで読者自身の責任で行ってください。本稿を参考にしてオーバークロックを試みた結果，何か問題が発生したとしても，メーカー各社や販売代理店，販売店はもちろん，筆者，4Gamer編集部も一切の責任を負いません。

カードの定格＆OC時でリファレンスHD 5870と比較

ボトルネック回避のためCPUもオーバークロック

　というわけで，ここからはパフォーマンスの検証に入りたい。今回は，R5870 Lightningが，リファレンスデザインのHD 5870カードから，どれだけパフォーマンスを積み上げられるかチェックしてみることにしよう。
　テスト環境は表2のとおり。CPUには「Core i5-750/2.66GHz」を用いているが，CPUボトルネックを避けるべく，BIOSからベースクロックを133MHzから200MHzへ引き上げて，3.20GHz動作させている。また，オーバークロックに伴って，「Intel Turbo Boost Technology」は無効化した。


　テスト方法は4Gamerのベンチマークレギュレーション9.0準拠。ただし，HD 5870というGPUの実力を踏まえるに，グラフィックス負荷の低い環境ではスコア差が出にくくなることが容易に想像できるため，今回は解像度設定を1680×1050ドットと1920×1200ドットの2パターンに絞った。また，同じ理由で，タイトルも3DMark06のほか，「Crysis Warhead」「バイオハザード5」「Colin McRae: DiRT 2」（以下，DiRT 2）と，負荷の高いものに絞った。DiRT 2は，DirectX 11モードでのみテストを実行する。

　以下，先ほど実現した，「コアクロックを1GHz，メモリクロックを5GHz相当（実クロック1250MHz）に引き上げた状態」を「R5870 Lightning OC」と記すことと，グラフ中はスペースの都合上，R5870 Lightningを「Lightning」と省略表記することを，あらかじめお断りしておきたい。

GPUオーバークロックの効果は限定的だが，

その前提に立てば“1GHz動作”には相応の意味もある

　ベンチマークテスト結果の考察に移ろう。
　グラフ1は，3DMark06のテスト結果をまとめたものだ。4Gamerでもことあるごとに指摘しているように（関連記事），グラフィックスカードのクロックを引き上げても効果は限定的で，果たしてR5870 Lightning，そしてR5870 Lightning OCも，その例に倣っている。
　ただ，4xアンチエイリアシング＆16x異方性フィルタリングを適用した「高負荷設定」の1920×1200ドットで，R5870 Lightningの定格動作時と比べて5％，HD 5870リファレンスクロック動作時と比べて6％高いスコアを示しているという点に，相応の価値は認めることができるかもしれない。


　では，実際のゲームだと，どうなるだろうか。
　グラフ2は，Crysis Warheadのテスト結果だが，R5870 Lightning OCのグラフバーは頭一つ抜け出している。
　もっとも，その差は最大でも3fps。プレイフィールを劇的に改善するとまではいかない感じだ。


　続いては，バイオハザード5のテスト結果である（グラフ3）。バイオハザード5は，CPUボトルネックが出やすいタイトルだが，3.20GHzまでオーバークロックしたCore i5-750でも発生してしまい，R5870 Lightning OCのコアクロック1GHzにメリットは見いだせない。


　ゲームタイトルの最後はDiRT 2だが，グラフ4で示したとおり，R5870 Lightning OCとリファレンスデザイン版HD 5870のスコア差は5〜10％。コアクロックの違いが18％程度ということを踏まえるに，まずまずのスコア差は出ている。
　平均フレームレートで10％の違いというのは，体感できるかどうかギリギリのラインだが，少なくとも「体感できるかもしれない」スコア差が見られたのは歓迎すべきだろう。

消費電力の上昇率は妥当なレベル

Twin Frozr IIクーラーの冷却能力は立派

　合計15フェーズという大規模な電源回路を搭載することで，消費電力の特性には，どのような違いが生じているだろうか。ログの取得が可能なワットチェッカー，「Watts up? PRO」を利用して，システム全体の消費電力を計測してみることにしたい。
　テストに当たっては，OS起動後30分間放置した時点を「アイドル時」，各アプリケーションベンチマークを実行したとき，最も高い消費電力値を記録した時点を，各タイトルごとの実行時としている。

　その結果をまとめたのがグラフ5だ。アイドル時の消費電力は，ATI PowerPlayによって動作クロックが揃うこともあって，差なし。一方のアプリケーション実行時も，電圧設定を引き上げていないため，動作クロック引き上げに伴って予想される程度の上昇率に留まっている。HD 5870リファレンスカードを問題なく動作させられる電源ユニットなら，R5870 Lightningを前にしても，やはり問題なさそうだ。


　GPU温度……というか，MSIオリジナルのGPUクーラー，Twin Frozr IIが持つ冷却能力もチェックしておこう。
　ここでは，3DMark06を30分ループ実行した時点を「高負荷時」とし，アイドル時ともども，「HWMonitor Pro」（Version 1.08）からGPU温度を計測することにした。「ATI Catalyst Control Center」からファン回転数を自動制御としつつ，室温18℃の環境で，バラック状態にあるシステム上で取得した結果をまとめたのがグラフ6だ。
　ご覧のとおり，Twin Frozr IIの冷却能力は相当に高い。独自基板を採用したプレミアムモデルの面目躍如といったところか。


　なお，Twin Frozr IIのファン回転数制御はGPU温度をトリガーとしてなされるようになっており，筆者の試聴印象であることを断ってから述べると，アイドル時の動作音はリファレンスクーラーよりも明らかに低い。高負荷時はファンの音が耳につくようになるが，GPU温度がここまで抑えられることのトレードオフとしては問題のない範囲の動作音だといえる。

オーバークロック周りはあくまでもオマケだが

カードに投入された物量とクーラーは魅力的

製品ボックス

　2010年3月31日時点で，エムエスアイコンピュータージャパンは本製品の国内販売をアナウンスしていない。そのため，国内価格を踏まえたまとめは行えないが，独自基板を設計して採用し，しかも電源周りの物量が尋常でないことも踏まえると，4万〜4万6000円程度という，リファレンスデザイン採用版HD 5870カードの実勢価格を上回るのはまず間違いない。
　また，ウリとなっているオーバークロック機能も，液冷やガス冷などを行うようなオーバークロッカーが，少しでも上のクロックを狙うなら意味があるのかもしれないが，ゲームプレイにおける常用を前提に語るなら，全体的にやり過ぎの感が否めない。同時に，空冷での安定動作を狙う限り，得られるメリットはオマケの域を出ない点も，認識しておく必要があるはずだ。

　ただ「リファレンスデザインのHD 5870を購入して，後から，静かさと冷却能力を両立させたGPUクーラーを後から購入する」ことと，得られる搭載部品の確かさを踏まえるに，数千円レベルの価格差で登場するなら，十分，納得のできるレベルだともいえる。
　いずれにせよ，HD 5870搭載でオリジナルクーラーを搭載したカードの選択肢はまだ少ないだけに，一刻も早い国内展開に期待したい。


※16：00追記
　エムエスアイコンピュータージャパンから，予想実売価格が5万2800円前後になるという情報が得られた。まずまずの価格設定といったところか。