Mit der GeForce RTX 4090 läutet nVidia eine neue Grafikchip- und damit Grafikkarten-Generation ein: Architektur-seitig kommt hierbei erstmals die "Ada Lovelace" Architektur in Form des "AD102"-Grafikchips zum Einsatz, welche im Verkauf dann in der "GeForce RTX 40" Serie mit der GeForce RTX 4090 als erster Grafikkarte hieraus resultiert. Versprochen wurde seitens nVidia ein erheblicher bis drastischer Performance-Sprung, letzterer allerdings nur zu erzielen unter Einsatz von "Hilfsmitteln" wie dem neuen Upscaler DLSS3. Nach den Launchreviews zur Founders Edition am 11. Oktober sowie den Launchreviews zu den Herstellerdesign samt dem gemeinsamen Marktstart am 12. Oktober soll die nachfolgende Launch-Analyse die (massig) angefallenen Benchmark-Werte zur neuen nVidia-Karte sammeln und in Form bringen, so dass sich ein belastbares Performance-Bild über die neue Situation im Enthusiasten-Segment ergibt.

nVidia GeForce RTX 4090 "Founders Edition"

Die zugrundeliegende "Ada Lovelace" Architektur kann man generell als "Ampere auf Stereoiden" beschreiben: Alles wurde größer und schneller gemacht, während sich die Anzahl der reinen Architektur-Veränderungen im Rahmen hält. Dies zeigt sich am deutlichsten im Vergleich von alter gegen neuer Top-Chip: Der GA102-Chip der GeForce RTX 3080/3090 Serien tritt mit 84 Shader-Clustern an, der AD102-Chip gleich mit 144 Shader-Clustern (+71%). Zuzüglich wechselt die komplette Chip-Familie von der 8nm-Fertigung seitens Samsung auf die "4N"-Fertigung seitens TSMC ("4N" ist eine nVidia-Anpassung der 5nm-Fertigung). Dies bringt satt mehr Taktraten-Möglichkeiten mit sich – und ermöglicht nebenbei auch den Hardware-Sprung selber, denn der AD102-Chip ist mit 609mm² Chipfläche sogar etwas kleiner ausgefallen als der bisherige GA102-Chip mit 628mm².

Ein interessanter Punkt am Chip-Design ist der stark angewachsene Level2-Cache: Gab es vorher nur maximal 6 MB bei den nVidia-Chips, geht der AD102 hier gleich auf 96 MB nach oben. Faktisch handelt es sich um den gleichen Ansatz wie bei AMDs "Infinity Cache" – nur dass dies nVidia nicht so recht zugeben will und kaum etwas zu dieser eigentlich wichtigen Innovation zu sagen hatte. Dabei verhindert der große Level2-Cache von AD102 effektiv, dass der Grafikchip bei der Breite des Speicherinterfaces wachsen muß – was ansonsten auf Basis der viel dickeren Hardware nahezu obligatorisch wäre. Doch große Speicherinterface erfordern umso teurere Platinen und sind zudem als gewichtige Stromverbraucher bekannt, ergo sucht man hierbei gern nach anderen Wegen – und hat jenen bei AMD wie nun auch nVidia in Form großer Caches gefunden.

Als technologische Innovationen hat nVidia mit der "Ada Lovelace" Architektur maßgeblich nur zwei neue Features zu bieten: Mittels "Shader Execution Reordering" (SER) will man die Grafikchip-Pipeline unter RayTracing besser auslasten. Dies kann laut nVidia zu starken Performance-Gewinnen führen, in einem konkreten Test mit Cyberpunk 2077 ergab sich eine Performance-Steigerung von +44%. Allerdings erfordert das Feature die Einbindung durch den Spiele-Entwickler, augenscheinlich direkt bei der Spiele-Programmierung. Dies bedeutet, dass es seine Zeit brauchen wird, ehe man dessen Effekt über ein breites Benchmark-Feld hinweg sehen kann. Für den Augenblick bringt "SER" somit noch gar nichts, dies trägt "nur" zur langfristig wirksamen Performance-Steigerungen der "Ada Lovelace" Generation (wie gesagt rein im RayTracing-Feld) bei.

Das andere, deutlich in den Vordergrund gestellte Feature ist "DLSS3" als eine Erweiterung des bisherig bekannten Upscalers "DLSS2". Bei der dritten Version von DLSS kommt nunmehr – exklusiv für Ada-Lovelace-Hardware – eine Zwischenbild-Berechnung hinzu, welche ergo die Framerate gegenüber nativem Rendering verdoppeln kann. Das technische Verfahren hierzu ist wesentlich ausgeklügelter als von derselben Technik auf Fernsehern bekannt, geht damit allerdings auch das Risiko von Fehldarstellungen ein. DLSS3 muß wie DLSS2 vom Spiele-Entwickler eingebunden werden, was jedoch vergleichsweise einfach funktioniert und somit einen recht breitflächigen Support seitens der Spiele-Entwickler erwarten läßt. Als ganz großen Vorteil von DLSS3 kann man ansehen, dass alle Zwischenbilder unabhängig der CPU berechnet werden – man somit also die Möglichkeit an der Hand bekommt, eine Frameraten-Verdopplung auch unter CPU-limitierte Sequenzen und -Spieletiteln zu erreichen.

Aus jenem Vorteil ergibt sich allerdings auch der Prinzip-bedingte Nachteil von DLSS3: Da die Zwischenbilder rein in der Grafikkarte entstehen, existieren jene für die Spiele-Engine nicht. Damit gibt es für die Zwischenbilder auch keinerlei Effekte von Spiel-Physik, Spiele-Engine und durch Eingaben, unter DLSS3 reagiert nur jedes zweite auf dem Monitor zu sehende Bild auf Benutzer-Eingaben. Die Latenz des Spiels wird durch die höhere Framerate somit auch nicht verbessert, sondern bleibt gegenüber der Variante ohne DLSS3 gleich (in der Praxis sogar leicht höher). Unabhängig der sehr unterschiedlichen Nutzer-Meinungen zu DLSS3 darf zudem der Punkt gelten, dass ein Upscaler zur Frameraten-Verbesserung eher etwas für kleinere Grafikkarten des Portfolios ist. Gerade bei einer GeForce RTX 4090 sollte DLSS3 keine große Relevanz entwickeln können, dafür ist die Performance der neuen nVidia-Grafikkarte unter nativem Rendering einfach viel zu hoch.

Die GeForce RTX 4090 stellt dann eine klare Abspeckung des AD102-Grafikchips dar, nVidia hat sich hierbei mit 128 freigeschalteten Shader-Clustern gegenüber 144 physikalisch im Vollausbau vorhandenen Shader-Clustern einiges an Reserven gelassen. Während man bei der seinerzeitigen GeForce RTX 3090 (82 von 84 Shader-Clustern) die später nachfolgende GeForce RTX 3090 Ti nicht zwingend vorhersagen konnte, kann man eine selbige Vorhersage zur GeForce RTX 4090 sehr wohl treffen: Hier kommt wohl noch eine "GeForce RTX 4090 Ti" oder "Ada Titan" nach, ob direkt im Vollausbau des AD102-Chips oder minimal darunter gelegen. Und jener Nachfolger könnte sogar recht bald erscheinen: Je nachdem wie gut AMDs Navi-31-Chip ausfällt, könnte sich nVidia zu einem schnellen Konter schon Anfang 2023 gemüßigt fühlen. Dies ändert nichts an der jetzigen GeForce RTX 4090, aber es nimmt der Karte etwas von ihrem "Topdog"-Effekt, wenn jener womöglich nur recht kurz anhält.

Preislich ist die GeForce RTX 4090 mit 1599 Dollar bzw. 1949 Euro bereits ausreichend weit oben angesetzt – selbst wenn auch hier (im nVidia-Maßstab) noch die Reserve für ein später nachfolgendes eigentliches Top-Modell zu sehen ist. Nominell sind dies "nur" 100 Dollar Preissteigerung gegenüber der GeForce RTX 3090, allerdings werden alle Kontrahenten der GeForce RTX 4090 derzeit zu Abverkaufspreisen weit unterhalb Listenpreis angeboten. Hinzukommend den Punkt, dass die GeForce RTX 4090 derzeit von den Einzelhändlern klar oberhalb Listenpreis angeboten wird, ergibt sich insgesamt die Situation eines extremen Preis-Unterschieds gegenüber der Alt-Generation: Zu Straßenpreisen kostet die GeForce RTX 4090 derzeit immerhin grob das Doppelte gegenüber einer GeForce RTX 3090.

Die neue TSMC-Fertigung sieht man deutlich an den nominellen wie real erzielten Taktraten: 2.52 GHz Boost-Takt und gemittelt 2.73 GHz Real-Takt sind hohe Hausnummern für einen Grafikbeschleuniger basierend auf einem derart großen Chip. Teilweise erzielen RDNA2-Grafiklösung auf Basis der nunmehr zurückhängenden 7nm-Fertigung zwar ähnlich hohe Taktraten, dies aber regelmäßig erst bei den kleineren Grafikchips des Portfolios. Die hohe Taktrate der GeForce RTX 4090 ist damit bezüglich des erzielten Rohleistungs-Vorteil ähnlich wichtig wie der reine Hardware-Sprung: Von GeForce RTX 3090 zu 4090 gibt es +56% mehr Shader-Cluster, zuzüglich +52% Taktraten-Vorteil. In der Praxis dürfte der Taktraten-Vorteil sogar wirkmächtiger sein, denn der Effekt von mehr Hardware-Einheiten reduziert sich üblicherweise durch die gleichfalls ansteigende Schwierigkeit einer vernünftigen Hardware-Auslastung.