Nvidia Geforce RTX 3080 im XXL-Test: Ampère, le trés légère Preisbrechèr [Update: Verkaufsstart]

Aktualisierung vom 17.09.2020

Wer gehofft hat, zum offiziellen Verkaufsstart der RTX 3080 in Ruhe eine neue Grafikkarte zu ordern, wurde heute einer harten Geduldsprobe unterworfen. Pünktlich zum Start waren Shops wie Caseking so unter Beschuss, dass keine stabile Verbindung möglich war. Bei Alternate dauerte es eine Zeitlang, bis die neuen Custom-Designs auffindbar waren. Und dann hieß es auch schnell: "Liefertermin unbekannt". Noch schlechter lief es bei Nvidia selbst, denn die RTX 3080 FE, durchaus bei einigen PCGH-Lesern auf der Wunschliste, zeigte sich selbst im F5-Dauerfeuer nicht als bestellbar, bevor sie dann als "out of stock" deklariert wurde. Nvidia war von der "beispiellosen Nachfrage" offensichtlich überfordert. Gut kam das Angebot von Zotac an, die Gaming Geforce RTX 3080 Trinity für 699 Euro zu verkaufen.

Nur Gutes gibt es hingegen an der Leistungsfront zu berichten. Nvidia hat wie versprochen den offiziellen Launchtreiber GRD 456.38 WHQL für die Geforce RTX 3080 (und RTX 3090) veröffentlicht. Dieser behebt die Absturzprobleme in F1 2020, welche auf vielen Testsystemen - darunter unserem - auftraten. Wir haben das Problem umfahren, indem wir Asynchronous Compute im Spiel abschalteten, allerdings blieb die RTX 3080 daher vor allem in niedrigen Auflösungen hinter ihren Möglichkeiten zurück. Damit ist nun Schluss, die Werte sind aktualisiert. Das betrifft auch Ghost Recon Breakpoint, das mit dem Pressetreiber noch etwas unrund lief. Mit dem GRD 456.38 WHQL stimmt die Ultra-HD-Performance nun. Der Leistungsindex der RTX 3080 verbessert sich folglich leicht (0,6 Indexpunkte), sodass alle anderen Grafikkarten im Verhältnis langsamer werden. In wenigen Tagen wird sich alles erneut ändern, denn dann erscheint mit der Geforce RTX 3090 die neue 100-Prozent-Marke. Wie schnell diese im Detail ist, erfahren Sie selbstverständlich zeitnah bei der PCGH.

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Originalartikel vom 16.09.2020

Bereits morgen, am 17. September 2020, geht die erste Gaming-Grafikkarte aus der Ampere-Familie in den Verkauf: die Geforce RTX 3080. Dabei handelt es sich um den offiziellen Nachfolger der Geforce RTX 2080 (2018) respektive RTX 2080 Super (2019) - und nicht etwa um die Ablöse der RTX 2080 Ti. PC Games Hardware ist seit dem 4. September im Besitz einer Founders-Edition-Referenzkarte nebst Treiber, welche seitdem nonstop auf dem Teststand ackert. Passend zum Fall des heutigen Embargos klären wir die folgenden Fragen: Was kann die Geforce RTX 3080, wie steht es um die Architektur, Energieeffizienz sowie Lautheit und überzeugt die RTX 3080 beim Preis-Leistungs-Verhältnis?

Dank eines wahren Testmarathons haben wir die Geforce RTX 3080 gut genug kennengelernt, um Ihnen die nötige Informationsmenge zum Launch bereitzustellen. Dennoch genügen die erzielten Teststunden noch nicht, um wirklich alle Nuancen der neuen GPU-Architektur kennenzulernen. Das Folgende ist das Aggregrat besagter Tests, voller Erkenntnisse, Impressionen und Messwerte. Freuen Sie sich auf einige Updates sowie Folge-Artikel, welche Teildisziplinen der Ampere-Architektur weiter beleuchten und mit neuen Erkenntnissen anreichern.

Gestaffelter Launch bis hinein in den Oktober      

Die RTX-30-Reihe mit dem Architekturnamen Ampere besteht anfangs aus drei Grafikkarten: der Geforce RTX 3090, der Geforce RTX 3080 und der Geforce RTX 3070. Gegenstand des heutigen Tests ist das erste kaufbare Produkt, die RTX 3080 Founders Edition. Diese steht ab morgen Nachmittag im Nvidia-Webshop sowie bei ausgewählten Partnern für 699 Euro zur Verfügung, während Custom-Designs von Asus bis Zotac ab dem 17. September verfügbar sein werden - freuen Sie sich auch hier auf zeitnahe Eindrücke und Tests in Video-, Text- und Bildform!

Weiter geht's mit der monströsen und 1.499 Euro teuren Geforce RTX 3090, welche in diversen Farben und Formen ab dem 24. September zu haben ist. Abgerundet wird das herbstliche Portfolio am 15. Oktober von der Geforce RTX 3070, welche laut Nvidia zum attraktiven Preis von 499 Euro sogar der "alten" RTX 2080 Ti gefährlich werden soll. Letzteres darf solange bezweifelt werden, bis die (Benchmark-)Fakten auf dem Tisch liegen. Wir beschäftigen uns einstweilen ausführlich mit der RTX 3080 und geben Ausblicke auf die beiden Geschwister.

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Spezifikationen der RTX 3090, RTX 3080 und RTX 3070      

Bei Ampere handelt es sich um Nvidias zweite RTX-Generation. Die erste erschien vor genau zwei Jahren als Geforce RTX 20 (Codename Turing) mit dem Versprechen, "Grafik neu erfunden" zu haben. Im Fokus der Architektur stand nicht mehr bloß eine Leistungssteigerung - wie noch beim Vorgänger Pascal -, sondern ein Quantensprung auf dem Weg zum Fotorealismus: Hybrides Raytracing statt Rasterisierung. Zu diesem Zweck implementierte Nvidia als erster GPU-Hersteller spezialisierte Hardware-Einheiten, welche die hochkomplexen Berechnungen bei echtzeittauglichen Bildraten stemmen können. Die Basis dafür schafften die Kalifornier mit vielen anderen Unternehmen, darunter AMD und Intel, im Rahmen von DirectX: Die Microsoft-Schnittstellensammlung beinhaltet seit zwei Jahren den Unterpunkt DXR - DirectX Raytracing - und schafft somit die nötige Software-Umgebung, um standardisiert mit der Hardware zu sprechen. Wie Letztere mit den Befehlen umgeht, ist hingegen nicht vorgeschrieben. Grafikchips können Raytracing-Renderanforderungen auf ihre generalisierten Rechenwerke abwälzen, diese mit entsprechenden Spezialfunktionen ausstatten oder eigenständige Fixed-Function-Kerne aus der Taufe heben. Letzteres tat Nvidia bei Turing - alle Informationen finden Sie im ausführlichen Technik-Dossier.

Nvidia gab unlängst zu Protokoll, dass man mit Turing die hohen Erwartungen der PC-Spieler nicht erfüllen konnte. Diese gingen davon aus, dass RTX 20 nicht nur hübschere Grafik darstellen könne, sondern dabei auch schneller sei als GTX 10. Wenig verwunderlich behaupten die Geforce-Macher im gleichen Atemzug, dass dieser Wunsch mit Ampere alias RTX 30 in Erfüllung geht. Dank eines "gigantischen Schritts" bei der effektiven Leistung soll die neue Geforce RTX 3080 bei aktivem Raytracing noch signifikant schneller sein als das 2017er-Topmodell Geforce GTX 1080 Ti. Ob das klappt, sehen wir uns - neben vielen weiteren Dingen - natürlich an. Zuvor gilt es jedoch die Verbesserungen und Spezifikationen grob zu skizzieren. Wer's ganz genau wissen will, blättert direkt auf die zweite Seite dieses Artikels, auf der wir unter die Haube des Gamer-Ampere GA102 schauen.

Wie eingangs erwähnt, läutet Nvidia das Ampere-Zeitalter mit der Geforce RTX 3080 ein. Dabei handelt es sich laut der Enthüllungspräsentation des Nvidia-Chefs offiziell um das Flaggschiff - allerdings nur, wenn man der eigenwilligen Definition folgt. Tatsächlich ist die Geforce RTX 3080 nicht das schnellste Modell im gerade startenden RTX-30-Portfolio, sondern als klassische "80er" nur die Nummer 2. Bereits am 24. September geht die Geforce RTX 3090 an den Start, deren Erscheinung mit voller Absicht die Kategorie "Schlachtschiff" erfüllt, mit einem Preispunkt von 1.499 Euro jedoch das Budget vieler Interessenten übersteigt. Daneben sieht die Geforce RTX 3080 mit ihrem Preisschild von 699 Euro wie ein Schnäppchen aus - und die RTX 3070 für 499 Euro sowieso. Was die RTX 3090 und RTX 3070 leisten, erfahren Sie in Kürze bei der PCGH. Zunächst dreht sich alles um die Geforce RTX 3080, deren Founders Edition (Referenzdesign) ab sofort im Handel ausliegt.
Nvidia Geforce RTX 3080 Founders Edition: GPU-Z Overview Quelle: PC Games Hardware

Neue Features braucht das virtuelle Land      

Neben interessanten Architekturverbesserungen bringt Ampere einige langersehnte (sowie weitere) Funktionen mit. Da wäre PCI-Express 4.0, welches mit einer entsprechenden Infrastruktur den Datendurchsatz am Slot verdoppelt und effektiv bei Grafikspeichermangel helfen kann - diese Fertigkeit beherrschten 14 Monate lang nur die Radeon-Grafikkarten der RX-5000-Reihe. Ferner unterstützt Ampere vollumfänglich den Display-Standard HDMI 2.1 inklusive DSC 1.2a, welcher dem verbreiteten Displayport 1.4a überlegen ist und die Ansteuerung von 8K-Bildschirmen und -Fernseher mit nur einem Kabelstrang ermöglicht. Ferner unterstützt Ampere mit entsprechender Software-Umgebung die Dekodierung von AV1-Videomaterial. Daneben gibt es neue und proprietäre Alleinstellungsmerkmale wie Broadcast, Reflex und DLSS 8K alias Ultra Performance, mit denen sich Nvidia vom Mitbewerber abheben möchte. Während Nvidia Reflex die Latenz von der Eingabe bis zur Reaktion am Monitor reduziert und daher vor allem E-Sportler und Online-Ballerfreunde verzückt, richtet sich Broadcast an die Streaming-Fraktion, welche damit allerhand nützliche Dinge anstellen kann. Der neue DLSS-UP-Modus zielt hingegen auf frischgebackene Besitzer eines 8K-Fernsehers oder -Bildschirms und sichert hier flüssige Bildraten. Die gute Nachricht: Reflex, Broadcast und DLSS UP funktionieren prinzipiell auch auf Turing-Grafikkarten, allerdings nicht mit der gleichen Performance.
Nvidia Geforce RTX 3080 FE: An der extra-luftigen Slotblende finden sich nicht nur drei Bildschirmanschlüsse des Typs Displayport 1.4a, sondern erstmals auch HDMI 2.1. Einige Custom-Designs bieten zusätzlich einen zweiten HDMI-2.1-Port. Quelle: PC Games Hardware

Der Kern      

Die Geforce RTX 3080 setzt wie auch die RTX 3090 auf den brandneuen Ampere GA102, Nvidias bislang fortschrittlichsten Gaming-Prozessor. Der neue Chip beherbergt im Vollausbau 10.752 Shader-ALUs - ein Wert, den man erst einmal sacken lassen muss. Möglich wird dies durch eine gegenüber Turing verfeinerte Fertigung, welche im Gegensatz zu den vorherigen Top-Chips nicht aus dem Hause TSMC stammt. Stattdessen einigte sich Nvidia mit Samsung, deren 8LPP-Verfahren zwar ohne neuartige EUV-Belichtung auskommt, dafür aber mutmaßlich eine gute Ausbeute und vor allem ein gutes Preisleistungsverhältnis aufweist. Nvidia verwendet einen angepassten Prozess mit der Bezeichnung 8N (-> 8 nm Nvidia). Zum Vergleich: Der Profi-Beschleuniger GA100, ein enger Verwandter des GA102 für Spieler, läuft bei TSMC in modernster 7-nm-Fertigung vom Band, stellt aufgrund seiner Größe und Komplexität jedoch völlig andere Anforderungen an die Foundry (und an das Bankkonto).

Weder die RTX 3090 noch die RTX 3080 arbeiten mit dem Vollausbau des GA102, im englischen Sprachraum passend "full-fat" genannt. Stattdessen muss die Geforce RTX 3080 mit 68 der physisch vorhandenen 84 Shader-Multiprozessoren auskommen und bringt daher 8.704 ALUs auf die Waage. Der Einschnitt hat vor allem produktionstechnische Gründe, denn auf diese Weise lassen sich teildefekte Chips sinnvoll verwenden. Wie bei der RTX 2080 Ti, GTX 1080 Ti und vielen anderen Nvidia-Grafikkarten beinhaltet dies auch den Verzicht auf Teile der Speicherschnittstelle: 320 von 384 Datenbahnen sind auf der RTX 3080 aktiv. Diese Interface-Breite ist zwar nicht gänzlich neu - man erinnere sich an die Geforce 8800 GTS vor 14 Jahren -, führt aber zu einer brandneuen Speicherkapazität: 10.240 MiByte oder 10 GiByte sind auf der RTX 3080 installiert. Das entspricht +2 GiByte gegenüber den vorherigen 80er-Modellen GTX 1080 und RTX 2080, aber -1 GiByte gegenüber der offiziell abgehängten RTX 2080 Ti - und ebenfalls -1 GiByte gegenüber der drei Jahre alten GTX 1080 Ti. Ob Nvidia hier eine Sollbruchstelle konstruiert hat, welche gezielt mit der RTX 3090 und ihren 24 GiByte angegangen werden soll, erfahren Sie im Folgenden.

Die wichtigste Änderung innerhalb des Kerns betrifft die Anzahl besagter FP32-ALUs. Diese arithmetisch-logischen Einheiten sind für die zahlreichen Gleitkomma-Operationen verantwortlich, die in modernen Spielen weitestgehend anfallen, und somit maßgeblich für die Leistung. Der GA102 ist neuerdings in der Lage, 128 FP32-Kalkulationen pro Shader-Multiprozessor parallel abzuarbeiten - bei Turing sind es nur 64, also die Hälfte. Lastszenarien, welche aus reinen Gleitkommaberechnungen bestehen, legen folglich um Faktor 2 zu - die Zahl ist, wie man zunächst annehmen könnte, keine Marketing-Erfindung, sondern real. Allerdings gibt es einen Haken. Turing ist in der Lage, neben 64 FP32-Ops parallel 64 INT32-Aufgaben zu lösen. Jene Integer-Berechnungen laufen mit Ganz- statt Kommazahlen zahlen ab, sind folglich weniger aufwendig, und außerdem seltener in Spielen. Tritt ein solcher Fall ein, muss Ampere einen Modus für die zweite ALU-Phalanx wählen, sodass der Abstand zu Turing schrumpft. Letzterer ist in jeder Anwendung anders, wie wir in den Benchmarks sehen werden.

Der Speicher      

Wenn die Breite der Speicherschnittstelle stagniert oder gar rückläufig ist, führt nur ein Mittel zu erhöhtem Durchsatz: Höhe - und zwar bei der Datenrate des installierten Speichers. Für das Ergebnis spielt es kaum eine Rolle, ob man die Aufgaben in doppelt so viele Hände legt oder die halbe Belegschaft doppelt so schnell arbeiten lässt. Am besten ist natürlich beides, doch das gibt's naturgemäß nicht umsonst. Um die gestiegenen Bandbreitenanforderungen zu erfüllen, taten sich Nvidia und Speicherspezialist Micron zusammen. Herausgekommen ist GDDR6X-DRAM, eine Weiterentwicklung von GDDR6, welche bis zu 21 Gigatransfers pro Sekunde (GT/s) erreichen soll. Zum Vergleich: GDDR6 endet offiziell bei 16 GT/s. Möglich wird dies durch einen grundsätzlich alten, aber verfeinerten Eingriff bei der Signalübertragung, welche nun vier statt nur zwei Zustände kennt ("PAM4"). Somit wird pro Takt die doppelte Menge an Information übertragen, wodurch sich der interne Takt senken und Energie sparen lässt, ohne dass die effektive Leistung sinkt.
Nvidia Geforce RTX 3080 im Test: GDDR6X-Speicher für maximale Transferrate trotz schmaler 384- respektive 320-Bit-Anbindung. Quelle: Nvidia
Im Falle der Geforce RTX 3080 Founders Edition beträgt der Speichertakt "nur" 19 GT/s, übersetzbar mit 9.500 MHz im Vergleich zu den bisher üblichen 14 GT/s respektive 7.000 MHz. Was am Ende zählt, ist das Produkt aus Interface-Breite und Takt. Hier schleust die RTX 3080 stattliche 760 GByte pro Sekunde von A nach B - fast 70 Prozent mehr als die RTX 2080/2070(S)/2060S, 53 Prozent mehr als die RTX 2080 Super und immerhin 23 Prozent mehr als die RTX 2080 Ti. Die kommende RTX 3090 schiebt sogar 936 GByte/s umher und scheitert damit knapp an der magischen Grenze von 1 TByte/s - das schafft im Endkundenbereich nur AMDs Radeon VII.

Diese Werte lassen sich zwischen Turing und Ampere ungewohnt gut vergleichen, denn wie Nvidia auf Nachfrage bestätigt, verfügt der GA102 verfügt über keine weiter verbesserte Speicherkompression. GA102 über keine weiter verbesserte Speicherkompression, sondern zieht diesbezüglich mit Turing gleich. Vorherige Generationen wiesen hier stets neue Kniffe auf, um Daten verlustfrei zu packen und somit den Datenverkehr auf dem Speicherbus zu reduzieren. Hier dürfte einer der Gründe liegen, weshalb die rohe Transferrate relativ deutlich angehoben wurde - beim Wechsel vom Pascal- auf das Turing-Topmodell (Titan gegen Titan) waren es "nur" rund 23 Prozent. Unter dem Strich kann sich Amperes Speichertransferrate sehen lassen, doch die Kapazität stimmt im Verhältnis zur Rechenleistung nachdenklich.

In der folgenden Tabelle, welche von uns mehrfach geprüft und durchgerechnet wurde, fassen wir alle relevanten Leistungsdaten zusammen. Enthalten ist nicht nur die Geforce RTX 3080, sondern auch ihre beiden Geschwister mit den finalen Spezifikationen, sowie diverse ältere Modelle. Besonders spannend für Aufrüster ist der Blick auf die GTX 1080 Ti, welche neben ihren modernen Kollegen etwas angestaubt aussieht. Auf der nächsten Artikelseite sehen wir dem GA102 unter den Heatspreader.

Angaben der Leistung jeweils mit typischem Boost laut Hersteller. In der Praxis schwankt die Frequenz und somit auch der Durchsatz.
*INT32-Cores bei Ampere nur bei halbierter FP32-Rate nutzbar (entweder 128x FP32 oder 64x FP32 + 64x INT32 pro SM).
Der FP64-Durchsatz des Ampere GA102 entspricht 1/64 gegenüber FP32 (zwei FP64-ALU pro SM), von Nvidia bestätigt.
Fun fact: Der 2017 erschienene Volta GV100 verfügt als Titan V bereits über 5.120 FP32-ALUs und ebenso viele INT32-Kerne.

Kennen Sie schon unsere GPU-Datenbank? Dort finden Sie alle Grafikkarten der vergangenen 15 Jahre wieder - inklusive Vergleichsmöglichkeiten der theoretischen Rohleistung. Selbstverständlich tragen wir hier auch alle Informationen zu den RTX-30-Modellen ein.