180 Grafikkarten im Test: GPU-Entwicklung von 2009 bis 2025
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Am 23. September 2009 veröffentlichte AMD mit der Radeon HD 5870 die erste DirectX-11-Grafikkarte - Wochen bevor Microsoft mit Windows 7 das Software-Äquivalent herausgab. Cypress, so der GPU-Codename, brachte neben der Technologieführerschaft 1.600 Shader-Einheiten in mehr als 2 Milliarden Schaltungen unter. In den Folgemonaten rollte AMD das komplette Portfolio aus, noch bevor Nvidia seine erste DX11-GPU ausliefern konnte. Deren Geforce GTX 480 und 470 verzögerten sich bis zum 27. März 2010. Zwar konnten die Kalifornier mit Fermi (GF100) den Leistungsthron zurückerobern, allerdings zu damals exorbitanten Stromkosten und lauter Kühlung.
Die erste DirectX-11-GPU - Cypress - sorgte im Herbst 2009 auf der Radeon HD 5870 und 5850 für Furore.
Kurzer Sprung ins Jahr 2006: Am 24. Juli verkündete AMD die Übernahme des kanadischen Grafikchip-Spezialisten ATI, bekannt für seine Radeon-Grafikkarten. HD 5000 war die letzte Produktreihe, bei welcher der altehrwürdige Markenname ATI zum Einsatz kam, die folgenden Grafikkarten segelten unter der Flagge von AMD. Unterdessen verdrahtete Nvidia seinen nunmehr als "Thermi" verschrienen GF100-Chip neu und veröffentlichte ihn im November 2010 als GF110 - Geforce GTX 580 und 570 waren geboren. Zusammen mit der im Sommer veröffentlichten Geforce GTX 460 rettete das den Ruf der Architektur.
Ende 2010 folgte AMDs Antwort, die Radeon HD 6970/6950. Der Cayman-Chip setzte auf ein schlankeres, einfacher auszulastendes Shader-Design. Das machte sich positiv in den Benchmarks bemerkbar und die standardmäßigen 2 GiByte Grafikspeicher halfen in Grenzfällen. Die Geforce GTX 580 ist und bleibt jedoch meistens schneller als die Radeon HD 6970. Damit endet die erst 2009 gestartete 40-nm-Ära.
Der nächste Paukenschlag erfolgte Ende 2011, als erste Tests der Radeon HD 7970 (Codename: Tahiti) erschienen. Erneut ist AMD vor Nvidia am Start und bringt die erste GPU mit DirectX 11.1, PCI-Express 3.0 und 28-nm-Fertigung - verfügbar ist die High-End-Grafikkarte jedoch erst Mitte Januar 2012. Die runderneuerte Architektur "Graphics Core Next", kurz GCN, setzt auf Compute Units als grundlegende Einheit und bildet das Architektur-Fundament aller Radeon-GPUs bis Mitte 2019.
Mit Tahiti, besser bekannt als Radeon HD 7970, lieferte AMD einen legendären Langläufer und das wohl erste Produkt der "FineWine"-Kategorie.
Auch Nvidia baute seinen Shader-Multiprozessor (SM) um, Kepler bot 192 statt 128 FP32-ALUs pro Einheit. Das führte zu einer deutlich höheren Peak-Arithmetikleistung, praktisch verhindern jedoch andere Limits, dass alles davon auf der Straße ankommt. Die am 22. März 2012 gestartete Geforce GTX 680 erwies sich als schnelle, energieeffiziente Grafikkarte, welche knapp an der treiberseitig noch leicht gehandicapten Radeon HD 7970 vorbeiziehen konnte. Letztere hat heute aus guten Gründen einen Legendenstatus inne und ist wohl das erste Produkt der "FineWine"-Kategorie. Damit ist die Tendenz gemeint, dass gerade Radeon-GPUs im Laufe der Zeit Boden gutmachen, ergo reifen wie ein guter Wein. In diesem Fall ist die Sache eindeutig: Alle großen Tahiti-Modelle zeigen der Kepler-Oberklasse (GTX 680/770) später nur noch die Rücklichter - auch dank der üppigen Speichermenge von 3 GiByte, welche sich in den Jahren nach 2013 auszahlte.
Apropos 2013: Im Februar dieses Jahres zeigte Nvidia, was Kepler wirklich kann - und prüfte nebenbei die Tiefe der Geldbeutel. Das 950-Euro-Schlachtschiff Geforce GTX Titan ließ mit 50 Prozent mehr Rechenleistung und dreimal so viel Speicher wie bei einer GTX 680 die Herzen aller Enthusiasten höher schlagen. AMD holte erst im Oktober zum Gegenschlag aus: Die Radeon R9 290X konnte dank bis zu 1 GHz Kerntakt und 512-Bit-Speicherschnittstelle knapp an Nvidias Titanen vorbeiziehen. Die nachgeschobene GTX 780 hatte trotz des höheren Preises keine Chance gegen das Hawaii-Topmodell und bot außerdem nur 3 anstatt 4 GiByte Speicher. Letzteres galt auch für die noch 2013 erschienene Geforce GTX 780 Ti, welche zusammen mit der im Februar 2014 veröffentlichten Geforce GTX Titan Black die Kepler-Reihe vollendete.
Das ereignisreiche Jahr 2015 beginnt mit der letzten "Geforce GTX" Titan X. Der GM200-Chip startete im Vollausbau und protzte mit 12 GiByte. Es dauerte fast sechseinhalb Jahre (!), bis Nvidia diese Speicherkapazität auf eine High-End-Geforce lötete. Wie bei Kepler folgte auch hier eine abgespeckte Variante, die Geforce GTX 980 Ti mit "nur" 6 GiByte. Zusammen mit den bereits im Herbst 2014 veröffentlichten Modellen Geforce GTX 980 & 970 hatte Nvidia eine logische Produktstaffelung.
Ganz anders AMD. Deren einzige echte Neuerung wirkte auf dem Papier hochspannend, enttäuschte jedoch in der Praxis. Als erstes Endkunden-Produkt setzte der Fiji-Chip auf High Bandwidth Memory, kurz HBM. Die vier 1 GiByte großen Speicherstapel waren mit jeweils 1.024 Bit angebunden und erreichten zusammen die enorme Transferrate von 512 GByte/s. Da GM200 selbst in abgespeckter Form ein harter Gegner war, taktete AMD das Topmodell Radeon R9 Fury X bis über die Schmerzgrenze und musste dafür eine Flüssigkühlung einsetzen. Im großen Duell scheiterte die Fury X knapp an der GTX 980 Ti - Achtungssiege ausgenommen. Letztere erreichten auch die im selben Jahr veröffentlichten Karten Radeon R9 390 und 390X, welche auf 6 GT/s schnellen und doppelt so großen Speicher zurückgreifen konnten. Die Kombination bescherte den Modellen ein langes Spiele-Leben, das wohl noch heute andauern würde, wenn der Treiber-Support nicht längst zum Erliegen gekommen wäre.
Das Jahr 2016 handelte unter anderem von der Umstellung auf die populäre Pascal-Generation und AMDs Polaris. Die Radeon RX 480 scheiterte an den hohen, zuvor vom Marketing geschürten Erwartungen. Die Leistung und Effizienz auf dem Niveau der fast zwei Jahre alten Geforce GTX 980 & 970 waren dafür günstig zu haben.
Nvidias letzte kompromisslos auf Rasterizing-Leistung getrimmte Architektur Pascal hinterließ größere Spuren und startete im Sommer 2016 als Titan X (seitdem ohne "Geforce GTX"). Mit dem GP102-Chip ging Nvidia gezielt Maxwells Schwächen an und schnürte ein Paket mit zahlreichen Rechenwerken und hohen Taktraten nahe 2 GHz. All das galt auch für die im März 2017 nachgeschobene, nur leicht abgespeckte Geforce GTX 1080 Ti. Beide Modelle halten sich selbst 2025 beachtlich, sofern man auf Raytracing verzichten kann. Auch über die GTX 1080 und GTX 1070 müssen wir wohl keine weiteren Worte verlieren, wenngleich das Alter hier deutlichere Spuren hinterließ.
AMDs Antwort im Sommer 2017 erging es ähnlich. Die Modelle Radeon RX Vega 56 und 64 boten Nvidia erfolgreich Paroli, tranken im Vergleich aber stets über den Durst. Auch diesmal lieferte AMD eine interessante, von High Bandwidth Memory beschleunigte Technik, die meisten Spezialfunktionen des Prozessors zündeten jedoch nie. Zwar schneiden die Vega-Geschwister in neueren Spielen etwas besser ab als zum Release, kriegsentscheidend ist diese Reifung aber nicht.
Im Sommer 2019 schickte AMD die achteinhalb Jahre alte GCN-Architektur aufs Abstellgleis: RDNA (1) bot einen runderneuerten Shader-Core in moderner 7-nm-Fertigung. Die darauf basierenden Grafikkarten Radeon RX 5700 und 5700 XT reichten an Nvidias Turing-Oberklasse heran, sodass die Geforce-Macher mit "Super"-Versionen der RTX 2070 und 2060 nachlegten. RDNA war ein wichtiger Meilenstein, denn während man von Nvidia längst eine konsistente Leistung kennt, wird diese seit RDNA auch von Radeon-Karten geboten.
Bereits zuvor, im Spätsommer 2018, läutete Nvidia mit der Turing-Architektur das Raytracing-Zeitalter ein. Dabei handelte es sich nicht etwa um einen Alleingang, der Marktführer war lediglich der erste Hersteller, welcher den industrieweiten Beschluss rund um DirectX Raytracing (DXR) in Hardware goss. Die damals lauten Stimmen, man hätte die Kernfläche auch für weitere traditionelle Rechenwerke à la Pascal nutzen können, sind mittlerweile verstummt. Auch das anfangs zu Recht belächelte DLSS ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug herangereift. Spätestens seit unserem Turing-Nachtest im Jahr 2024 ist klar, dass wir es hier mit der wohl visionärsten GPU-Architektur aller Zeiten zu tun haben. Nvidias Marktmacht und Einfluss haben sicherlich einen großen Teil dazu beigetragen, dass die kühnen Ideen mit den Jahren tatsächlich eine Marktdurchdringung erreichten.
Mit der Ampere-Architektur verdoppelte Nvidia im Herbst 2020 nicht nur die Raytracing-Leistung, sondern auch den für "normale" Spiele essenziellen FP32-Durchsatz. Wenig überraschend überbot sich Nvidia damit erfolgreich selbst - allerdings bei rekordverdächtiger Leistungsaufnahme. Einer der Gründe für den großen Stromdurst dürfte die anrollende Konkurrenz gewesen sein, welche zum Jahresende 2020 die Bühne betrat. AMDs RDNA-2-Architektur alias Radeon RX 6000 führte zwar keine erhöhte Schlagkraft pro Rechenwerk ins Feld, aber dafür wesentlich höhere Taktraten - dank überlegener TSMC-Fertigung - sowie einen Effizienz-Trick, der sich gewaschen hatte: Dank des "Infinity Cache" genannten, besonders großen Level-3-Zwischenspeichers erreichte AMD eine ungeahnt hohe Leistung schon mit 300 Watt Boardpower.
Anfang 2022 folgten Refreshes der bestehenden Architekturen - die Ruhe vor dem Sturm. Denn was danach kam, hat sich zurecht einen Platz in den Geschichtsbüchern verdient. In der feurigen zweiten Jahreshälfte 2022 erschienen nicht nur AMDs RDNA-3 - sowie Nvidias Lovelace -Generation, besser bekannt als Radeon RX 7000 respektive Geforce RTX 4000. Auch Intel gab nach Jahrzehnten des Tiefschlafs sein Comeback am Grafikkartenmarkt - bislang ohne disruptiven Effekt, aber mit so manchem Achtungserfolg. Der Star des Jahres 2022 und darüber hinaus war jedoch die Geforce RTX 4090. Der stolze vierstellige Preis schmerzte zwar, die anhaltende Freude mit der bis heute zweitschnellsten Grafikkarte stimmt Käufer jedoch vergleichsweise milde.
Die seit 2025 regierenden Architekturen - AMD RDNA 4 und Nvidia RTX Blackwell - wirken gegenüber Ada und erst recht Ampere und RDNA 2 wie laue Lüftchen. Sicherlich handelt es sich um die fortschrittlichsten Grafikkarten, die es je gab, ganz neue Sphären werden jedoch nicht erreicht. Während AMD deutliche Fortschritte beim Raytracing hinlegte, enttäuscht Blackwell mit dem kleinsten generationalen Sprung bis dato - Multi Frame Generation muss es richten.
Bemerkungen: Einer der größten Effizienzsprünge ergab sich beim Wechsel von Kepler auf Maxwell.
Bemerkungen: Die ALU-Domäne läuft bei Fermi mit doppeltem Chiptakt.
Bemerkungen: RDNA 4 setzt (AMD-intern) Maßstäbe bei Raytracing und KI.
Bemerkungen: Die größten Effizienzsprünge ergaben sich beim Wechsel von Terascale auf Graphics Core Next (GCN) sowie, viele Jahre später, von GCN auf RDNA.
