Launch-Analyse nVidia GeForce RTX 3090

Sonntag, 27. September 2020
 / von Leonidas
 

Mit der GeForce RTX 3090 hat nVidia an diesem Donnerstag die zweite Grafikkarte der Ampere-Generation in den Ring geschickt. Während die GeForce RTX 3080 von vorangegangener Woche das neue HighEnd-Flaggschiff darstellt, ist die GeForce RTX 3090 als reine Enthusiasten-Lösung konzipiert – sehr gut anhand der vergleichsweise geringen Mehrperformance für einen geradezu extremen Preisaufschlag zu sehen. Bei dieser Karte geht es darum, denjenigen "das Allerbeste" an die Hand zu geben, welche nichts darunter akzeptieren wollen, Vernunft oder gar das Preis/Leistungs-Verhältnis spielen hierbei keine bedeutsame Rolle. Mittels der nachfolgenden Launch-Analyse soll wiederum zusammengetragen werden, was die Launchreviews zur GeForce RTX 3090 an relevanten Informationen aufgeboten haben, mit Konzentration auf die übliche Werte-Verdichtung zu den Punkten Performance, Stromverbrauch, Energieeffizienz sowie (Sakrileg) des Preis/Leistungs-Verhältnisses.

Wie die GeForce RTX 3080 basiert die GeForce RTX 3090 auf dem GA102-Chip, ist jedoch deutlich weniger abgespeckt als die zuerst genannte HighEnd-Lösung und kommt mit 82 von 84 Shader-Clustern sowie dem vollen Speicherinterface dem Vollausbau des GA102-Chips schon sehr nahe. Die restlichen zwei Shader-Cluster dürften nichtsdestotrotz eines Tages noch für eine echte Titan reserviert sein – denn trotz des teilweise herbeigeschriebenen Vergleichs mit früheren Titan-Karten ist die GeForce RTX 3090 nicht als "Titan" gedacht und bietet auch einige dafür übliche Treiber-Funktionen nicht an. Gegenüber der GeForce RTX 3080 kommt die GeForce RTX 3090 in Kombination von Hardware & Taktraten mit +19,5% mehr Rechenleistung samt +23,2% mehr Speicherbandbreite daher, hinzu gibt es einen auf 24 GB mehr als verdoppelten Grafikkartenspeicher. Die TDP liegt mit 350 Watt nochmals etwas höher als bei der GeForce RTX 3080 (320W) und damit auf einem seitens nVidia bislang nicht bekannten hohen Niveau. Allerdings sind dies auch nur +9,4% mehr gegenüber der GeForce RTX 3080 – was man als bedenklich in der Frage ansehen kann, ob die GeForce RTX 3090 damit ihre höhere Rohleistung auch wirklich ausfahren kann.

Deutlich voneinander abweichend sind für beide Ampere-Karten durch nVidia zur Verfügung gestellten Eigendesigns im Rahmen der jeweiligen "Founders Edition". Während dies bei der GeForce RTX 3080 FE mit Abmessungen von 285x112mm auf 2 Slots noch im normalen Rahmen bleibt, ist die GeForce RTX 3090 in der Founders Edition gleich 313x138mm auf 3 Slots groß, belegt damit grob das Doppelte (!) an Raumvolumen. Bilder ohne Größenmaßstab oder eine weitere Grafikkarte im Bild zeigen demzufolge nicht auf, was für ein übergroßes Kaliber die neue Enthusiasten-Lösung darstellt. Neben den drei benötigten PCI-Express-Slots und dem Platz für die vorgenannte Baulänge wäre zudem zu beachten, dass die GeForce RTX 3090 FE ca. drei Zentimeter höher als ihr PCI-Express-Slotblech herauskommt, ergo keine Sache für knapp gehaltene Standard-Gehäuse ist. Dies trifft auch auf das benötigte Netzteil zu, welches nVidia-offiziell mit 750 Watt angegeben wird und je nach individueller Rechner-Gestaltung sowie Overclocking-Absicht sicherlich auch etwas größer ausfallen kann.

Die Grafikkarten-Hersteller bieten mit ihren Eigendesigns weitere Wahlmöglichkeiten, welche auch die Kartengröße betreffen. Dort gibt es dann auch Kartendesigns mit nur 2 Slots, genauso wie generell größere als auch kleinere Karten (Übersicht der GeForce RTX 3090 Kartendesigns im Overclock.net-Forum). Primär beschäftigen sich die Grafikkarten-Hersteller natürlich mit einer Vielzahl an werksübertakteten Designs, wobei deren Performance-Effekte schwankend sind und vor allem an der gesetzten TDP hängen dürften. Die derzeit in den Markt kommenden ersten Herstellermodelle bieten diesbezüglich noch nicht viel, gerade weil oftmals nur dieselbe TDP wie bei der Founders Edition angesetzt wurde. Möglicherweise bieten später erhältliche Kartendesigns diesbezüglich noch mehr und können dann eventuell beachtbar mehr aus der GeForce RTX 3090 herausholen als die eher geringfügigen Performanceaufschläge der aktuellen Herstellerdesigns.

GeForce RTX 2080 Ti Titan RTX GeForce RTX 3080 GeForce RTX 3090
Chipbasis nVidia TU102-300 nVidia TU102-400 nVidia GA102-200 nVidia GA102-300
Fertigung 18,6 Mrd. Transistoren auf 754mm² in der 12nm-Fertigung von TSMC 28,3 Mrd. Transistoren auf 628mm² in der 8nm-Fertigung von Samsung
Architektur nVidia Turing, DirectX 12 Feature-Level 12_2 nVidia Ampere, DirectX 12 Feature-Level 12_2
Features für alle gelisteten Modelle: DirectX 12, OpenGL, Vulkan, Asynchonous Compute, RayTracing, DSR, DLSS, PhysX, G-Sync, FreeSync
Technik 6 Raster-Engines, 68 Shader-Cluster, 4352 FP32-Einheiten, 272 TMUs, 68 RT-Cores, 544 Tensor-Cores, 88 ROPs, 5.5 MB Level2-Cache, 352 Bit GDDR6-Interface (Salvage) 6 Raster-Engines, 72 Shader-Cluster, 4608 FP32-Einheiten, 288 TMUs, 72 RT-Cores, 576 Tensor-Cores, 96 ROPs, 6 MB Level2-Cache, 384 Bit GDDR6-Interface (vollausbau) 6 Raster-Engines, 68 Shader-Cluster, 8704 FP32-Einheiten, 272 TMUs, 68 RT-Cores, 272 Tensor-Cores, 96 ROPs, 5 MB Level2-Cache, 320 Bit GDDR6X-Interface (Salvage) 7 Raster-Engines, 82 Shader-Cluster, 10496 FP32-Einheiten, 328 TMUs, 82 RT-Cores, 328 Tensor-Cores, 112 ROPs, 6 MB Level2-Cache, 384 Bit GDDR6X-Interface (Salvage)
Taktraten Ref: 1350/1545 MHz & 14 Gbps
FE: 1350/1635 MHz & 14 Gbps
1350/1770 MHz & 14 Gbps 1450/1710 MHz & 19 Gbps 1400/1700 MHz & 19,5 Gbps
Rohleistungen Ref: 13,4 TFlops & 616 GB/sec
FE: 14,2 TFlops & 616 GB/sec
16,3 TFlops & 672 GB/sec 29,8 TFlops & 760 GB/sec 35,7 TFlops & 936 GB/sec
Speicherausbau 11 GB GDDR6 24 GB GDDR6 10 GB GDDR6X 24 GB GDDR6X
Anbindung PCI Express 3.0 PCI Express 3.0 PCI Express 4.0 PCI Express 4.0
FE/Herst./OC / / / / / / / /
Layout Dual/TripleSlot DualSlot Dual/TripleSlot Dual/TripleSlot
Kartenlänge Herst: 26,5-33,0cm
FE: 27,0cm
26,7cm Herst: 27,4-32,3cm
FE: 28,5cm
Herst: 28,5-33,5cm
FE: 31,3cm
Stromstecker 2x 8pol. 2x 8pol. 1x 12pol. 1x 12pol.
off. Verbrauch Ref: 250W — FE: 260W 280W 320W 350W
realer Verbr. FE: 273W ? FE: 325W FE: 358W
Ausgänge HDMI 2.0b, 3x DisplayPort 1.4, VirtualLink per USB Type C HDMI 2.1, 3x DisplayPort 1.4
4K Perf.Index Ref: 239%FE: 247% ~265% 325% 364%
Listenpreis Ref: $999 — FE: $1199 $2499 $699 $1499
Straßenpreis 1090-1300€ (Auslauf) 2749€ (Auslauf) Herst: 800-900€FE: 699€ Herst: 1580-1800€FE: 1499€
Release 19. September 2018 3. Dezember 2018 17. September 2020 24. September 2020

Für die Performance-Ermittlung zur GeForce RTX 3090 wurde die diesbezügliche Ausarbeitung zur GeForce RTX 3080 recycelt, da auch die Hardwaretester dies weitestgehend genauso gehandhabt haben. Dennoch gibt es minimale Unterschiede: Bei Golem fiel ein Test-Spiel heraus, bei Hardware Upgrade kam eines hinzu – und hier und da gab es (wenige, aber in der Höhe durchaus erhebliche) Werte-Korrekturen primär zur GeForce RTX 3080, möglicherweise aus Spiele-Patches oder einfach nur Nachmessungen heraus resultierend. Zudem wurde eine andere Herangehensweise bei der Interpolation der fehlenden Werte gewählt (bewußt, um zu ermessen, ob dies einen Unterschied ergibt) sowie der Basis-Wert auf die GeForce RTX 2080 Ti umgestellt. Nichtsdestotrotz finden sich am Ende mit Abweichungen von üblicherweise ±0,1 Prozentpunkten exakt dieselben Relationen der Index-Werte untereinander wieder – allein die GeForce RTX 3080 ist durchgehend um +0,2 Prozentpunkte besser bewertet, resultierend direkt aus den vorgenannten Werte-Korrekturen.

Leider beinhaltet das Testfeld bei der GeForce RTX 3090 auch Herstellermodelle, da nVidia nicht allen Hardwaretestern eine "Founders Edition" zukommen lassen hat. Zum Teil wurden hierbei nicht werksübertaktete Herstellerkarten getestet (wo man eine Performance auf Niveau der Founders Edition annehmen kann), zum Teil allerdings auch werksübertaktete Karten. Alle benutzten Herstellermodelle wurde in den nachfolgenden Tabellen durchgehend blau markiert, für den jeweils gebildeten Index wurden diese Performance-Werte dann auf den Referenz- bzw. FE-Takt normalisiert. Jene Normalisierung traf derzeit nur auf vier im Testfeld befindliche GeForce RTX 3090 Karten zu, die anderen 14 zur Auswertung herangezogenen Launchreviews haben eine Founders Edition oder eine vergleichbare Karte benutzt. Aus reinen Platz-Gründen wurden zudem die Performance-Werte zu Radeon RX Vega 64 und GeForce RXT 1080 hier nicht mehr abgebildet, jene sind weiterhin der Launch-Analyse zur GeForce RTX 3080 zu entnehmen.

UltraHD/4K-Performance R7 5700XT 1080Ti 2070S 2080 2080S 2080Ti 3080 3090
Speicher & Architektur 16G Vega 8G Navi 11G Pascal 8G Turing 8G Turing 8G Turing 11G Turing 10G Ampere 24G Ampere
Babel Tech Reviews  (32 Tests) - - 69,1% - - 80,7% 100% 129,8% 144,6%
ComputerBase  (17 Tests) 70,8% 65,3% 69,7% 72,1% - 81,8% 100% 130,5% 145,0%
Golem  (9 Tests) - 64,0% 62,9% - 78,2% - 100% 134,6% 150,2%
Guru3D  (13 Tests) 74,1% 67,4% 72,7% 72,8% 76,9% 83,7% 100% 133,1% 148,7%
Hardwareluxx  (10 Tests) 70,8% 66,5% 67,7% - 76,7% 80,8% 100% 131,9% 148,1%
Hardware Upgrade  (10 Tests) 77,0% 73,2% - 72,9% 77,6% 84,2% 100% 132,3% 147,2%
Igor's Lab  (10 Tests) 74,7% 72,8% - 74,8% - 84,7% 100% 130,3% 144,7%
KitGuru  (11 Tests) 70,8% 63,9% 69,7% 71,7% 78,2% 83,3% 100% 131,4% 148,0%
Lab501  (10 Tests) 71,0% 64,7% - 72,3% 78,3% 82,9% 100% 126,4% 141,1%
Le Comptoir d.H.  (20 Tests) 68,8% 64,2% 68,1% 70,9% - 82,4% 100% 127,0% 145,0%
Les Numeriques  (9 Tests) 71,6% 65,3% 70,7% 74,8% 78,8% 85,6% 100% 133,3% 146,8%
PC Games Hardware  (20 Tests) 71,1% 66,3% 71,6% 71,4% - 82,5% 100% 134,8% 155,8%
PurePC  (8 Tests) 73,3% 66,6% - 73,5% - 84,6% 100% 133,9% 151,1%
SweClockers  (11 Tests) 72,5% 65,9% 68,8% 72,5% 79,7% 84,1% 100% 135,5% 151,4%
TechPowerUp  (23 Tests) 71,6% 65,7% 70,1% 73,1% 79,1% 83,6% 100% 131,3% 149,3%
TechSpot  (14 Tests) 72,7% 68,1% 75,8% 72,1% 78,3% 83,5% 100% 131,3% 143,8%
Tom's Hardware  (9 Tests) 72,8% 67,3% 69,3% 72,3% 77,1% 83,0% 100% 131,4% 147,7%
Tweakers  (10 Tests) - 65,5% 66,1% 71,0% - 79,9% 100% 125,4% 141,8%
gemittelte UltraHD-Performance 71,6% 66,2% 70,1% 72,1% 77,8% 83,1% 100% 131,6% 147,3%
Listenpreis $699 $399 $699 $499 $799 $699 $1199 $699 $1499
TDP (TBP/GCP) 300W 225W 250W 215W 225W 250W 260W 320W 350W
Performance-Durchschnitt gemäß geometrischem Mittel, leicht gewichtet zugunsten jener Hardwaretests mit höherer Benchmark-Anzahl und mehr Vergleichs-Hardware; vorzugsweise FE/Referenz-Modelle (oder gleichwertige); benutzte Herstellerkarten sind in blauer Schrift markiert, deren Ergebnisse wurden für den Gesamt-Index entsprechend normiert; gesamte ausgewertete Benchmark-Anzahl: ca. 1740

Gemäß der ausgewerteten Launchreviews legt die GeForce RTX 3090 unter der UltraHD/4K-Auflösung +11,9% auf die GeForce RTX 3080 sowie +47,3% auf die GeForce RTX 2080 Ti oben drauf – was ziemlich enttäuschend ist. Der Performancegewinn zur GeForce RTX 3080 liegt damit deutlich unterhalb des Rohleistungsgewinns, womit die Skalierung der GeForce RTX 3090 regelrecht erbärmlich ausfällt. Als mögliche Erklärungen fällt die Rasterizer-Power eher aus, denn diesbezüglich bietet die GeForce RTX 3090 mit 7 anstatt 6 Raster-Engines gegenüber der GeForce RTX 3080 ausreichend besseres. Eine denkbare Möglichkeit liegt in einem zunehmenden CPU-Limit – allerdings sieht der Effekt hierfür zu krass aus, gerade unter der UltraHD-Auflösung. Größere Chance sind dagegen der Möglichkeit zuzurechnen, wonach es schlicht an der TDP bzw. dem Power-Limit hängt: Selbiges legt zwischen beiden Ampere-Karten wie gesagt nur um +9,4% zu – und da jenes Power-Limit jeweils ausgenutzt wird, sind auch keine versteckten Reserven zu erwarten.

Leider nochmals weniger Benchmarks gab es zu kleineren Auflösungen WQHD und FullHD. Aber natürlich ist die GeForce RTX 3090 keine Karte, welche man wirklich für diese Auflösungen ansetzen sollte – zumindest dann schlägt in jedem Fall die CPU-Limitierung immer heftiger an. Gemäß der (wenigen) ausgewerteten Benchmarks geht die Skalierung zwischen GeForce RTX 3080 und 3090 unter der WQHD-Auflösung auf ca. +9% zurück, unter der FullHD-Auflösung sind es dann noch ca. +6½%. Da selbst unter der UltraHD-Auflösung wie bekannt nur +11,9% zwischen beiden Ampere-Karten ermittelt wurden, fallen die Skalierungs-Differenzen zwischen den Auflösungen in diesem Fall nicht mehr so augenscheinlich auf. Dennoch liegt die Performance-Skalierung unter FullHD auch hier grob nur halb so hoch wie unter UltraHD – ziemlich ähnlich zur GeForce RTX 3080, welche die gleiche "Schwäche" aufweist (bzw. ihre Performance auch nur unter UltraHD ausspielen kann).

WQHD-Performance R7 5700XT 1080Ti 2070S 2080 2080S 2080Ti 3080 3090
Speicher & Architektur 16G Vega 8G Navi 11G Pascal 8G Turing 8G Turing 8G Turing 11G Turing 10G Ampere 24G Ampere
SweClockers  (11 Tests) 72,6% 68,9% 69,6% 74,1% 81,5% 85,2% 100% 129,6% 142,2%
TechPowerUp  (23 Tests) 74,3% 70,3% 73,0% 77,0% 82,4% 86,5% 100% 124,3% 135,1%
Listenpreis $699 $399 $699 $499 $799 $699 $1199 $699 $1499
TDP (TBP/GCP) 300W 225W 250W 215W 225W 250W 260W 320W 350W
vorzugsweise FE/Referenz-Modelle (oder gleichwertige); benutzte Herstellerkarten sind in blauer Schrift markiert, gesamte ausgewertete Benchmark-Anzahl: ca. 300
FullHD-Performance R7 5700XT 1080Ti 2070S 2080 2080S 2080Ti 3080 3090
Speicher & Architektur 16G Vega 8G Navi 11G Pascal 8G Turing 8G Turing 8G Turing 11G Turing 10G Ampere 24G Ampere
SweClockers  (11 Tests) 73,3% 72,5% 72,5% 76,3% 83,2% 87,0% 100% 123,7% 133,6%
TechPowerUp  (23 Tests) 75,6% 75,6% 76,8% 79,3% 85,4% 89,0% 100% 115,9% 122,0%
Listenpreis $699 $399 $699 $499 $799 $699 $1199 $699 $1499
TDP (TBP/GCP) 300W 225W 250W 215W 225W 250W 260W 320W 350W
vorzugsweise FE/Referenz-Modelle (oder gleichwertige); benutzte Herstellerkarten sind in blauer Schrift markiert; gesamte ausgewertete Benchmark-Anzahl: ca. 300