Radeon RX 9070 XT und 9070: AMD erklärt die Leistungssprünge in Raster und Raytracing

Im Rahmen des "Architecture Deep Dive" erläutert AMD in Person von Andrew Pomianowski, Senior Vice President für Silicon Design Engineering ("SVP"), seine neue GPU-Mikroarchitektur RDNA 4 ("GFX12") sowie die darauf basierenden Grafikprozessoren Navi 48 XTX ("GFX1201") und Navi 48 XT ("GFX1201") und deren Featureset im Detail und erklärt, wie die in Aussicht gestellten Leistungssprünge bei der Raster- und Raytracing-Leistung realisiert werden konnten. Später soll dann zwei weitere Ableger mit Navi 44 ("GFX1200") folgen.

Performance per Compute Unit

RDNA 4 soll bei der Leistung pro Recheneinheit, der Performance per Compute Unit, gegenüber RDNA 3 sowohl bei der Rasterleistung als auch der Raytracing-Performance und ML-Leistung deutlich zugelegt haben. Die Vision für die Architektur sah dabei wie folgt aus.

• Weitreichend optimiert für anspruchsvolle Gaming-Workloads
• Stark verbesserte Rasterleistung und Recheneffizienz
• Ein deutlicher Leistungssprung in der Raytracing-Performance
• Umfassende Hochleistungsunterstützung für Maschinelles Lernen
• Verbesserte Bandbreiteneffizienz für sämtliche Workloads
• Multimedia-Verbesserungen für Spiele und Creator

Die selbst gesteckten Ziele möchte AMD mit der RDNA-4-Architektur erfolgreich abgehakt haben, wie der Vergleich der relativen Leistungsfähigkeit von RDNA 2, RDNA 3 und RDNA 4 im Hinblick auf die eingangs erwähnte Performance per Compute Unit verdeutlichen soll.

Quelle: AMD AMD sieht seine "RDNA 4 Vision" im Hinblick auf Rasterleistung, Raytracing-Performance und KI-/ML-Leistungsfähigkeit als erfüllt an, doch welche architektonischen Änderungen waren hierfür notwendig? Die Umbauarbeiten fielen durchaus umfangreich aus, wie AMD im Architecture Deep Dive erläutert und anhand eines GPU-Diagramms verdeutlicht.

• Im Fokus der Radeon Technologies Group ("RTG"), der Technikabteilung rund um RDNA 4 und die Radeon RX 9070 Series, lagen die Compute Units, die AMD gegenüber RDNA 3 massiv umgebaut wurden, um deren Leistung zu erhöhen.
• AMD attestiert RDNA 4 in etwa 40 Prozent mehr Rasterleistung, wobei diese sich zu gleichen Teilen aus einer höheren Taktfrequenz und einer höheren Leistung pro Taktzyklus, der sogenannten IPC ("Instructions per Cycle") zusammensetzt.
• Die Raytracing-Performance soll dabei um etwa 70 Prozent ansteigen, während der Leistungszuwachs im Hinblick auf KI und ML sogar 100 Prozent betragen soll.

Doch mit welchen Änderungen an Navi 4X ("GFX12") im Vergleich zu Navi 3X ("GFX11") möchte AMD diese Leistungssprünge letztlich erzielt haben?

Umfangreiche Umbauarbeiten

Am Beispiel des Navi 48 XTX der Radeon RX 9070 XT demonstriert AMD die umfangreichen Umbauarbeiten, die das Unternehmen aus Santa Clara vorgenommen hat. Der 356,5 mm² große Grafikprozessor verfügt über 53,9 Milliarden Transistoren und damit über eine vergleichsweise hohe Transistordichte von 151 Millionen Schaltungen pro mm².

Neben schnelleren FP32-ALUs, die über deutlich höhere Taktfrequenzen und mehr Leistung pro Taktzyklus ("IPC") verfügen, halten die folgenden Neuerungen Einzug:

• Echtzeit-Raytracing der 3. Generation
• Matrix-Beschleuniger der 3. Generation
• KI-Beschleuniger der 2. Generation
• Ein optimiertes Cache-System

Die beiden weitreichendsten, wenn auch bei Weitem nicht einzigen Änderungen an den Compute Units ("CUs") finden sich beim Raytracing und der KI-Beschleunigung respektive dem ML-Support wieder.

Während RDNA 4 im Vergleich zu RDNA 3 und RDNA 3.5 bei der KI-Beschleunigung binärer Fließkommazahlen mit einer halben Genauigkeit ("FP16") sowie binärer Ganzzahlen mit einer Genauigkeit von 63-Bit ("INT8") um den Faktor 2x respektive den Faktor 4x zulegt, wird unter Verwendung des Features "Sparsity", welches auf dünnbesetzte Matrizen, die sogenannten "Sparse Matrices", zurückgreifen kann, sogar die bis zu achtfache Rechenleistung für die Beschleunigung von Künstlicher Intelligenz bereitgestellt. Von diesem Leistungsplus im Hinblick auf die KI-Beschleunigung profitiert dank FSR 4 dann letztlich auch Spieler.

Quelle: AMD Was die Raytracing-Beschleunigung angeht, bleibt der Hersteller aber bei seinem bislang genutzten Konzept und ändert den Aufbau dahingehend nicht. So gibt es nach wie vor keine separaten Raytracing-Beschleuniger, auch RDNA 4 nutzt Hardware in den Textureinheiten, um Raytracing-Lasten entsprechend zu beschleunigen. Deshalb spricht AMD auch gar nicht erst von Raytracing-Beschleunigern der 3. Generation, sondern nur von "3rd Gen Raytracing".

Quelle: AMD Im Vergleich zu den Navi-3X-GPUs verfügen die Navi-4X-GPUs allerdings über eine doppelt so hohe Intersection Rate. Damit ist es jetzt möglich, doppelt so schnell zu prüfen, ob einer der geschickten Strahlen auf etwas trifft. Auch das Ray Taversal arbeitet durch BVH8, welches BVH4 ablöst, doppelt so schnell, sodass Strahlen pro Taktzyklus nun doppelt so tief in die BVH-Struktur eindringen können, als das noch bei RDNA 3 der Fall war. Unter dem Strich verspricht der Hersteller, dadurch 70 Prozent mehr Raytracing-Performance zu liefern.

Quelle: AMD (Screenshot: PCGH) Quelle: AMD (Screenshot: PCGH) Quelle: AMD (Screenshot: PCGH) Quelle: AMD (Screenshot: PCGH)

Allein bis zu 10 Prozent mehr Raytracing-Performance sollen sich durch die sogenannten Oriented Bounding Boxes erzielen lassen, welche es ermöglichen, die BVH-Struktur an schräg im Raum platzierte Objekte anzupassen. Durch den Out of Order Memory soll sich zudem die Speicherlatenz reduzieren und die Renderpipeline effektiver auslasten lassen. Gleiches gilt ebenso für die KI-Beschleunigung, die sowohl Spieler als auch Creator adressieren soll.

Quelle: AMD (Screenshot: PCGH) Quelle: AMD (Screenshot: PCGH)

Dank der stark erweiterten Unterstützung für das Maschinelle Lernen ("ML"), welches auf RDNA 4 um bis zu 100 Prozent schneller beschleunigt wird als noch auf RDNA 3, wird auch erst der potenzielle Game Changer, die KI-gestützte Upscaling-Technologie, möglich.

FSR 4 als der Game Changer

AMDs neueste Upscaling-Technologie FSR 4 soll dank der Unterstützung von Künstlicher Intelligenz ("KI") und Maschinellem Lernen ("ML") einen großen Schritt nach vorn machen und damit auch endlich deutlich konkurrenzfähiger zum aktuellen Klassenprimus DLSS von Nvidia werden. AMD verspricht für die Kombination aus dem neuen FidelityFX Super Resolution 4 und Frame Generation eine nochmals deutlich bessere Bildqualität bei gleichzeitig eine niedrigere Latenz. Trainiert wird der FSR-4-Algorithmus dafür auf AMD Instinct-GPUs.

Quelle: AMD Mehr Leistung, niedrigere Latenzen und vor allem eine durch Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen signifikant bessere Bildqualität sind AMDs erklärte Ziele für FSR 4. In Kombination mit Frame Generation sollen sich die Frameraten in 4K/UHD ("2160p") im Performance-Mode um das bis zu 3,7-fache steigern lassen. Doch auch ganz ohne Zwischenbildberechnung soll FSR 4 einen großen Leistungssprung erzielen.

Quelle: AMD Zudem geht AMD das Thema Pathtracing mit Neural Supersampling und einem Denoiser an, was in Zukunft auf eine eigene Lösung als Gegenspieler zu DLSS Ray Reconstruction hindeutet. Hierzu hat der Hersteller allerdings noch keine Details genannt.

Neue Videoeinheiten

Speziell für RDNA 4 sowie die darauf basierenden Navi-4X-Grafikprozessoren hat AMD auch die Videoeinheiten, die sogenannten Media Engines, überarbeitet. Streams sollen mit HEVC- und AV1-Codec durch die neuen Dual-Encoder-Einheiten qualitativ besser werden, während der H.264-Codec jetzt bei geringen Bitraten deutlich besser aussehen soll als noch auf den Navi-3X-Grafikprozessoren. AMD verspricht eine bis zu 25 Prozent höhere Bildqualität.

Quelle: AMD Weitere Informationen zur Radeon RX 9070 XT und Radeon RX 9070, welche am 6. März in den Handel kommen werden, liefert unser ausführliches Video zur Vorstellung der beiden insbesondere an Spieler adressierten RDNA-4-Grafikkarten.

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Quelle: AMD

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