Nvidia-GeForce-40-Serie

Die GeForce-40-Serie ist eine Serie von Grafikchips des Unternehmens Nvidia und Nachfolger der GeForce-30-Serie. Alle Grafikprozessoren basieren auf der Lovelace-Architektur, benannt nach der britischen Mathematikerin Ada Lovelace, und unterstützen das Shadermodell 6.6 nach DirectX 12 Ultimate. Die ersten Grafikkarten wurden von Nvidia im Rahmen der GTC 2022 am 20. September 2022 offiziell vorgestellt.^[1]

Die ersten Grafikkarten der GeForce-40-Serie wurden im Rahmen der GTC 2022 am 20. September 2022 offiziell vorgestellt, wobei es sich um die GeForce RTX 4090, sowie zwei Modelle der GeForce RTX 4080 handelte.^[1] Nachdem die Vorgänger bei Samsung produziert wurden, kehrte Nvidia nun wieder zu TSMC zurück. Die neuen Grafikprozessoren werden bei TSMC im 4N-Fertigungsprozess hergestellt, wobei es sich um einen für Nvidia angepassten 5-nm-Prozess handelt.

Als erste Grafikkarte der GeForce-40-Serie kam die GeForce RTX 4090 am 12. Oktober 2022 auf den Markt. Diese nutzt den AD102-300-A1-Grafikprozessor, welcher auf der Karte teildeaktiviert ist. So sind nur 128 der 144 Shader-Cluster aktiv und der L2-Cache ist von 96 auf 72 MB reduziert worden. In dieser Spezifikation erreicht die GeForce RTX 4090 in 4K-Anwendungen eine 60 % bis 70 % höhere Leistung gegenüber der GeForce RTX 3090 Ti.^[2][3] Der große Leistungssprung wurde in der Fachpresse positiv bewertet,^{[4][5][6][7][8][9]} da dieser bei vorherigen Generationen mit 30 % bis 40 % deutlich geringer ausfiel. Sie wurde von der Fachpresse häufig als erste Grafikkarte bezeichnet, die aktuelle Spiele in 8K-Auflösung^[10][11][12] bzw. in 4K-Auflösung mit aktiviertem Raytracing^[13][14] flüssig darstellen kann. Kritisch wurde das hoch angesetzte Power Target von 450 W^[15] sowie der neue 12VHPWR-Stecker^[16] bewertet. Am 28. Dezember 2023 stellte Nvidia die GeForce RTX 4090D exklusiv für den chinesischen Markt vor, wobei es sich um eine leistungsreduzierte Version der normalen GeForce RTX 4090 handelt. Hintergrund dieser Präsentation sind verschärfte US-Sanktionen für Hochtechnologie und Halbleiter gegenüber China, bei welcher die maximal zulässige Rechenleistung im sogenannten TPP-Rating auf 4800 Punkte beschränkt wird.^[17]

Bei der Vorstellung der GeForce RTX 4080 präsentierte Nvidia diese in zwei Modellen: ein 16-GB-Modell auf Basis des AD103-300-A1, sowie ein 12-GB-Modell, welches den AD104-400-A1-Grafikprozessor nutzt. Dieser Umstand sorgte für massive Kritik, da beide Modelle erheblich unterschiedliche Leistungswerte aufwiesen, weshalb die Verwendung desselben Verkaufsnamens als irreführend angesehen wurde. Auch der deutlich gestiegene Listenpreis von 1199 US$ (16-GB-Modell) bzw. 899 US$ (12-GB-Modell) gegenüber 699 US$ bei der GeForce RTX 3080 sorgte für Kritik. Als Folge der Kritik zog Nvidia das 12-GB-Modell noch vor dem geplanten Verkaufsstart wieder zurück.^[18][19]

Bei der GeForce RTX 4060 und 4060 Ti ist zu beachten, dass diese nur über 8 Lanes verfügt, im Gegensatz zu allen vorherigen 60er-Modellen.^[20]

Die Ada-Lovelace-Architektur ist die direkte Weiterentwicklung der Ampere-Architektur, deren eigentlicher Aufbau nicht verändert wurde.^[21][22] Nach wie sind die Grafikprozessoren in Graphics-Processing-Cluster (GPC) gegliedert, die teilweise auch als Raster-Engines bezeichnet werden. Jeder GPC besteht aus 6 Texture-Processing-Cluster (TPC), welche allerdings teilweise deaktiviert sein können. Ein TPC besteht dabei aus zwei Shader-Clustern, welche von Nvidia als Streaming-Multiprozessoren (SM) bezeichnet werden. Dabei sind jedem SM folgende Einheiten zugeordnet:

• 64 FP32-Einheiten für 32-bit-Gleitkomma-Zahlen
• 64 Dual-Use FP32/INT32-Einheiten für 32-bit-Gleitkomma-Zahlen oder für 32-bit-Ganzzahlen
• 2 FP64-Einheiten für 64-bit-Gleitkomma-Zahlen
• 4 Textureinheiten
• 16 Load/Store-Einheiten
• 16 Special-Function-Units
• 4 Tensoreinheiten (4. Generation)
• 1 Raytracing-Einheit (3. Generation)

Während der L2-Cache bei Ada-Lovelace erheblich vergrößert wurde (von 6 MB beim GA102 auf 96 MB beim AD102), blieb der L1-Cache pro SM unverändert bei 128 kB.

Bei der Präsentation der neuen Ada-Lovelace-Architektur legte Nvidias Marketing den Fokus auf DLSS 3. Die dritte Hauptversion des KI-gestützten Upsamplings führt eine sogenannte Frame Generation ein.^[22] Das zusätzliche Feature erzeugt zwischen jedem nativen Frame noch einen zusätzlichen KI-gestützt erzeugten Frame.

1. ↑ ^{a b} Die angegebenen Leistungswerte für die Rechenleistung über die Streamprozessoren, die Pixel- und Texelfüllrate, sowie die Speicherbandbreite sind theoretische Maximalwerte (bei Boosttakt), die nicht direkt mit den Leistungswerten anderer Architekturen vergleichbar sind. Die Gesamtleistung einer Grafikkarte hängt unter anderem davon ab, wie gut die vorhandenen Ressourcen ausgenutzt bzw. ausgelastet werden können. Außerdem gibt es noch andere, hier nicht aufgeführte Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen.
2. ↑ ^{a b c d} Bei den angegebenen Taktraten handelt es sich um die von Nvidia empfohlenen bzw. festgelegten Referenzdaten, beim Speichertakt wird der effektive Takt angegeben. Allerdings kann der genaue Takt durch verschiedene Taktgeber um einige Megahertz abweichen, des Weiteren liegt die finale Festlegung der Taktraten in den Händen der jeweiligen Grafikkarten-Hersteller. Daher ist es durchaus möglich, dass es Grafikkarten-Modelle gibt oder geben wird, die abweichende Taktraten besitzen.
3. ↑ ^{a b} Der von Nvidia angegebene MGCP-Wert entspricht nicht zwingend der maximalen Leistungsaufnahme. Dieser Wert ist auch nicht unbedingt mit dem TDP-Wert des Konkurrenten AMD vergleichbar.
4. ↑ Die in der Tabelle aufgeführten Messwerte beziehen sich auf die reine Leistungsaufnahme von Grafikkarten, die dem Nvidia-Referenzdesign entsprechen. Um diese Werte zu messen, bedarf es einer speziellen Messvorrichtung; je nach eingesetzter Messtechnik und gegebenen Messbedingungen, inklusive des genutzten Programms, mit dem die 3D-Last erzeugt wird, können die Werte zwischen unterschiedlichen Apparaturen schwanken. Daher sind hier Messwertbereiche angegeben, die jeweils die niedrigsten, typischen und höchsten gemessenen Werte aus verschiedenen Quellen darstellen.

• Produktübersicht auf der Herstellerseite

1. ↑ ^{a b} GTC 2022 Keynote. Nvidia, abgerufen am 20. September 2022 (englisch). 
2. ↑ Nvidia GeForce RTX 4090 im Test: Benchmarks in WQHD, UHD & 5K mit und ohne Raytracing (Seite 2). Computerbase, 12. Oktober 2022, abgerufen am 16. Oktober 2022. 
3. ↑ Geforce RTX 4090 im Test: Benchmarks in 4 Auflösungen (Seite 2). PC Games Hardware, 14. Oktober 2022, abgerufen am 16. Oktober 2022. 
4. ↑ Nvidia Geforce RTX 4090 im Test: So powerful, it's kinda ridiculous! [Update]. In: PC Games Hardware. 12. Oktober 2022, abgerufen am 29. November 2023. 
5. ↑ Alexander Köpf: RTX 4090 im Test: Der größte Leistungssprung seit Jahren. In: GameStar. 11. Oktober 2022 (gamestar.de [abgerufen am 29. November 2023]). 
6. ↑ Wolfgang Andermahr: Nvidia GeForce RTX 4090 FE im Test: Brachial schnell. In: computerbase.de. 13. Oktober 2022, abgerufen am 29. November 2023. 
7. ↑ Andreas Schilling: Deutliches Leistungsplus und künstliche Frames: GeForce RTX 4090 in der Founders Edition im Test. In: hardwareluxx.de. 11. Oktober 2022, abgerufen am 29. November 2023. 
8. ↑ Sebastian Schenzinger: Nvidia Geforce RTX 4090 im Test: Viel schneller und effizienter als gedacht. In: PC-WELT. 11. Oktober 2022, abgerufen am 29. November 2023. 
9. ↑ John Loeffler: Nvidia GeForce RTX 4090 review: "Unquestionably, this is the best graphics card ever made". In: Gamesradar. 23. Januar 2023, abgerufen am 11. Dezember 2023 (englisch). 
10. ↑ Alessio Palumbo: RTX 4090 Is the First True 8K Gaming GPU According to Benchmarks. 12. Oktober 2022, abgerufen am 13. Juni 2024 (amerikanisches Englisch). 
11. ↑ Alexander Köpf: Ist das der nächste Schritt in Sachen Gaming? Nvidia zeigt Benchmarks in utopischer 8K-Auflösung. In: GameStar. 29. September 2022 (gamestar.de [abgerufen am 13. Juni 2024]). 
12. ↑ RTX 4090: Ausreichend schnell für Gaming in 8K? 12. Oktober 2022, abgerufen am 13. Juni 2024. 
13. ↑ Mark Mantel: GeForce RTX 4090: Die erste Grafikkarte für 4K-Gaming mit Raytracing. 11. Oktober 2022, abgerufen am 13. Juni 2024. 
14. ↑ Geforce RTX 4090 - Verfügbarkeit und Fazit. In: www.golem.de. Abgerufen am 13. Juni 2024. 
15. ↑ Nils Raettig: Watt-Wahnsinn bei neuen Grafikkarten: Wie schlimm ist es mittlerweile wirklich? In: GameStar. 6. Oktober 2022 (gamestar.de [abgerufen am 5. Februar 2024]). 
16. ↑ Oliver Nickel: Der umstrittene 12VHPWR-Standard wird überarbeitet. In: www.golem.de. 9. Juli 2023, abgerufen am 5. Februar 2024. 
17. ↑ Geforce RTX 4090 D: Nvidia lässt den chinesischen Drachen offiziell ab 1.650 Euro von der Leine. In: PC Games Hardware. 28. Dezember 2023, abgerufen am 1. Januar 2024. 
18. ↑ GeForce RTX 4080 12GB: Nvidia streicht Grafikkarte wegen falscher Bezeichnung. Computerbase, 14. Oktober 2022, abgerufen am 16. Oktober 2022. 
19. ↑ Eilmeldung: Nvidia zieht Start der RTX 4080 12GB zurück. PC Games Hardware, 14. Oktober 2022, abgerufen am 16. Oktober 2022. 
20. ↑ Nvidia Geforce RTX 4060: Palit zeigt die traurige Wahrheit jetzt auch mechanisch /werk=pcgameshardware.de. 14. Juli 2023, abgerufen am 5. August 2023. 
21. ↑ Nvidia GeForce RTX 4000: Weitere Details zu Architektur, DLSS 3 und Founders Editions. Computerbase, 22. September 2022, abgerufen am 16. Oktober 2022. 
22. ↑ ^{a b} Geforce RTX 4090 im Test (Seite 2). PC Games Hardware, 12. Oktober 2022, abgerufen am 16. Oktober 2022. 
23. ↑ ^{a b} GeForce RTX 4060-Produktreihe. Nvidia, abgerufen am 8. Januar 2024. 
24. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n o p q r} Stromverbrauchs-Überblick für DirectX 11/12 Grafikkarten – nVidia GeForce 40 Serie (Ada Lovelace). In: 3dcenter.org. 4. Juli 2021, abgerufen am 26. April 2023. 
25. ↑ ^{a b c d} GeForce RTX 4070-Produktreihe. Nvidia, abgerufen am 8. Januar 2024. 
26. ↑ ^{a b} GeForce RTX 4080-Produktreihe. Nvidia, abgerufen am 8. Januar 2024. 
27. ↑ GeForce RTX 4090. Nvidia, abgerufen am 20. September 2022. 
28. ↑ ^{a b c d e} Laptops der GeForce RTX 40-Serie. Nvidia, abgerufen am 20. September 2022.