Обзор видеокарты NVIDIA GeForce RTX 4080: шаг вперед и два назад

Флагманский представитель 40-й серии GeForce — RTX 4090 — занял место в ряду самых впечатляющих релизов NVIDIA наравне с такими легендами, как GeForce GTX 980 Ti и GTX 1080 Ti. Благодаря тому, что создатели архитектуры Ada поставили во главу угла энергоэффективность и вычислительную мощность GPU, RTX 4090 совершил настоящий прорыв в игровой производительности, опередив 90-ю модель прошлого поколения на 62–72 %. В большинстве тайтлов ему даже не требуется масштабирование кадров для того, чтобы получить фреймрейт выше 60 FPS в 4К с рейтрейсингом. А главное, отношение быстродействия к цене тоже двинулось вверх по сравнению со старшими представителями 30-й серии. Тем не менее даже при рекомендованной стоимости $1 599 без учета ажиотажных накруток (в этот раз наверняка кратковременных) GeForce RTX 4090 чрезвычайно дорог. Мы посоветовали не спешить с покупкой, ведь обычно топовые модели не самые выгодные. Но после знакомства с RTX 4080 складывается впечатление, что придется подождать еще немного. В основе новых потребительских видеокарт NVIDIA лежит кремний Ada Lovelace, который производится силами тайваньской TSMC по техпроцессу 4N. Последний, вопреки названию, является разновидностью 5-нанометрового узла N5, заточенной специально под «зеленые» чипы. Тем не менее переход с нормы 8 нм, которой NVIDIA пользовалась ранее, обеспечил колоссальный рост плотности транзисторов и позволил создать такой графический процессор, как AD102 — его компонентный бюджет составляет ни много ни мало 76,3 млрд транзисторов. Именно на масштабе, а также высоких тактовых частотах зиждется производительность чипов Ada, ведь по сравнению с Ampere архитектура «зеленых» GPU не претерпела больших структурных изменений. Можно подчеркнуть лишь увеличенную пропускную способность блоков рейтрейсинга, тензорных ядер и возможность кодирования видео AV1 силами выделенного ASIC. В остальном Ada является продуктом экстенсивного развития — настолько, что инженеры NVIDIA пренебрегли двумя ожидаемыми функциями: поддержкой PCI Express пятого поколения и выходами DisplayPort 2.0. Как бы то ни было, если судить по достижениям флагманского GeForce RTX 4090, вклад в чистую производительность GPU окупился сполна. Однако побочным эффектом чрезвычайно высокой вычислительной мощности стало то, что даже передовые десктопные CPU не в состоянии раскрыть потенциал RTX 4090 в любых режимах, кроме игры на 4К-экране (и лучше еще и с трассировкой лучей). Решение проблемы было найдено в алгоритме DLSS версии 3.0, который не только масштабирует кадры, прошедшие полный конвейер рендеринга, но и генерирует промежуточные при помощи оптического потока — специально для этого блок Optical Flow в чипах Ada был усилен, а с GPU прошлого поколения (по крайней мере формально) DLSS 3.0 не совместим. Ключевые признаки и некоторые другие, не столь заметные нововведения архитектуры Ada Lovelace мы обсуждали подробно в обзоре GeForce RTX 4090. Сегодня же сосредоточимся на характеристиках и производительности второй по старшинству модели серии, GeForce RTX 4080. В отличие от 30-й серии, вся верхушка которой укомплектована кристаллами GA102, 80-я и 90-е позиции нового поколения опираются на разные графические процессоры: AD102 и AD103 соответственно. Чип второго эшелона содержит всего лишь 62 % компонентного бюджета AD102 — 45,9 млрд транзисторов, что, тем не менее, на 62 % больше, чем у крупнейшего чипа Ampere — GA102. При этом AD103 приближен к формуле основных вычислительных блоков GA102: 80 потоковых мультипроцессора и, соответственно, 10 240 CUDA-ядер стандартной точности, а также 320 блоков наложения текстур и 112 блоков операций растеризации. Значительная часть дополнительных транзисторов ушла на массивный кеш второго уровня, объем которого в AD103 составляет 64 Мбайт. Таким образом создатели Ada уменьшили требования к пропускной способности VRAM — в результате AD103 довольствуется нехарактерно узкой для мощных видеокарт 256-битной шиной памяти. В GeForce RTX 4080 не используется полностью функциональный кристалл AD103: чип урезали на 4 SM, оставив в распоряжении пользователя 9 728 CUDA-ядер FP32, 304 текстурных блока и 112 ROP. Таким образом, по формуле GPU новинка оказалась в промежутке между GeForce RTX 3080 и RTX 3080 Ti, однако благодаря чрезвычайно высоким тактовым частотам (консервативный параметр Boost Clock составляет 2 505 МГц) по теоретической вычислительной мощности RTX 4080 превосходит не только RTX 3080 (на 64 %), но и даже RTX 3090 Ti (на 34 %). Локальная память GeForce RTX 4080 набрана микросхемами GDDR6X с номиналом 22,4 Гбит/с (выше, чем 21 Гбит/с у GeForce RTX 4090) но в связи с узкой 256-битной шиной общая пропускная способность VRAM оказалась даже ниже, чем у GeForce RTX 3080, — что и должен компенсировать большой кеш второго уровня. Объем памяти, напротив, составляет достаточные всем современным играм и многим рабочим задачам 16 Гбайт. 80-е модели 30-го и 40-го семейства рассчитаны на одинаковую потребляемую мощность в пределах 320 Вт, при том что GeForce RTX 3090 Ti и GeForce RTX 4090 расходуют вплоть до 450 Вт. Как следствие, GeForce RTX 4080 не только сулит большую абсолютную производительность, чем любая видеокарта прошлого поколения, но и в то же время превосходит их по быстродействию на ватт. А вот преимущество новинки в игровых FPS на доллар стоимости под сомнением, ведь несмотря на то, что RTX 4080 основан на GPU второго эшелона, ему назначили такую же рекомендованную цену, как RTX 3080 Ti, — $1 199, а RTX 3080 и вовсе намеревались продавать за $699. Конечно, большую часть своего жизненного цикла ускорители 30-й серии не были доступны по MSRP из-за повышенного спроса и дефицита полупроводников, но получается, что теперь NVIDIA возвела цену кризисного периода в норму, а для геймерской 80-й модели это более чувствительное изменение, чем для просьюмерского ускорителя RTX 4090. Что касается российского рынка, то на старте продаж GeForce RTX 4080 отдавали как минимум за 103 999 руб., в то время как стоимость RTX 4090 в данный момент составляет 157 787 руб. и выше. Рассмотрим GeForce RTX 4080 на примере видеокарты, которая, собственно, и является одной из самых доступных версий новинки в России. Хотя потребляемая мощность предтоповой модели на целых 130 Вт меньше, чем у RTX 4090, на вид Palit GeForce RTX 4080 GameRock OC трудно отличить от старшего устройства под маркой GameRock. Ускоритель также занимает в корпусе ПК четыре слота расширения, насчитывает почти 33 см в длину и 138 в высоту, а весит чуть меньше 2 кг. Систему охлаждения GameRock OC обслуживают три вентилятора диаметром 90 мм. Всю фронтальную панель кожуха занимает прозрачная накладка с рельефом, имитирующим хрустальную друзу, через которую сияют разноцветные LED. На торце видеокарты подсвечены надписи «GameRock» и «GeForce RTX », а паттерн работы светодиодов настраивается фирменной программой ThunderMaster. Однако Palit предлагает альтернативную модификацию GeForce RTX 4080 с пометкой OmniBlack, у которой все кристаллы черные, а подсветки нет. Обратная поверхность печатной платы защищена металлической пластиной с отверстиями, через которые радиатор продувается насквозь. При низкой загрузке и температуре GPU видеокарта охлаждается пассивно. Сам радиатор GeForce RTX 4080 GameRock OC устроен так же, как у RTX 4090 той же серии, с одним отличием: место испарительной камеры занимает никелированная медная площадка. К теплосъемнику примыкает не только кристалл графического процессора, но и микросхемы памяти GDDR6X, хотя чипы емкостью 16 Гбит нагреваются значительно меньше своих предшественников, которые NVIDIA использовала в ускорителях 30-й серии. Отдельные плоские выступы радиатора прижаты к силовым каскадам и дросселям VRM, а тепло по радиатору распределяют восемь термотрубок. Толстая рамка, заложенная по периметру PCB, обеспечивает всей конструкции жесткость, однако к видеокарте прилагается еще и сборная подпорка. Другая деталь в комплекте поставки — кабель для синхронизации внешней светодиодной подсветки. Как и GeForce RTX 4090, предтоповая модель питается через разъем 12VHPWR. К блокам питания нового образца ее можно подключить напрямую, а старым нужен переходник — в данном случае с трех восьмиконтактных разъемов на один 12VHPWR. PCB для GeForce RTX 4080 в исполнении Palit имеет такие же размеры, как плата GeForce RTX 4090 GameRock, и такую же разводку под VRM графического процессора, которая предусматривает вплоть до 24 фаз питания. Однако задействованы лишь 15 фаз, а регулятор напряжения видеопамяти изначально задуман как трехфазный. В обоих VRM используются силовые каскады OnSemi NCP302150 с номинальным током 50 А. В остальном видеокарта довольствуется упрощенной элементной базой: фазы VRM графического процессора подключены параллельно к восьмифазному ШИМ-контроллеру uPI uP9512R, а на входе и выходе фаз установлены конденсаторы сквозного монтажа вместо более дорогих SMD. Микросхемы памяти GDDR6X производства Micron рассчитаны на пропускную способность 24 Гбит/с, то есть больше положенных GeForce RTX 4080 22,4 Гбит/с, а значит, наверняка поддаются эффективному разгону. Видеокарта имеет две микросхемы BIOS. «Тихая» прошивка устанавливает тактовые частоты, максимально приближенные к спецификациям NVIDIA — 2 205/2 505 МГц, — и не позволяет увеличить резерв мощности сверх номинальных 340 Вт. «Производительный» BIOS задействует фабричный разгон до 2 205/2 640 МГц, а TBP поддается регулировке в пределах 400 Вт. Тем не менее дальнейшие тесты мы провели с использованием «тихого» BIOS, чтобы продемонстрировать референсную производительность GeForce RTX 4080. В большинстве тестовых игр показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (или утилита OCAT, если бенчмарка нет). Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел берется значение, соответствующее 1-му процентилю распределения. Red Dead Redemption 2 является исключением: ее встроенный бенчмарк самостоятельно регистрирует 1-й процентиль времени рендеринга кадра, из которого выводится соответствующая кадровая частота. В Assassin’s Creed Valhalla мы вынуждены ориентироваться на минимальный фреймрейт по данным интегрированного бенчмарка. Мощность видеокарт регистрируется отдельно от CPU и прочих компонентов ПК с помощью устройства NVIDIA PCAT. В качестве тестовой нагрузки для тестов мощности и уровня шума используется игра Cyberpunk 2077 при разрешении 3840 × 2160 и максимальных параметрах качества графики (без трассировки лучей), а также стресс-тест FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x). Замеры всех параметров выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются. В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты: Прим. В скобках после названий видеокарт указаны базовая и boost-частота согласно спецификациям каждого устройства. Видеокарты с заводским разгоном приведены в соответствие с референсными параметрами (или приближены к последним) при условии, что это можно сделать без ручной правки кривой тактовых частот. В противном случае (ускорители серии NVIDIA GeForce 16, а также GeForce RTX 2070/2080/2080 Ti Founders Edition) используются настройки производителя. Под управлением «тихой» прошивки характеристики GeForce RTX 4080 GameRock OC максимально приближены к референсным, а устойчивая тактовая частота GPU под игровой нагрузкой составляет 2 715 МГц. «Производительный» BIOS выполняет заводской разгон до 2784 МГц. Таким образом, чип AD103 работает в том же частотном диапазоне, что и его старший брат AD102. Прим. Измерение всех параметров выполняется после прогрева GPU и стабилизации тактовых частот. Энергопотребление устройства составляет 325–330 Вт в играх, а полный резерв мощности — 340–344 Вт, что не является чем-то из ряда вон выходящим для высокопроизводительных десктопных видеокарт. Кулер Palit GameRock OC легко справляется с тепловыделением AD103: даже в стресс-тесте среднеплощадная температура GPU не превышает 69 °С, а температура горячей точки — 82 °С. В свою очередь, чипы GDDR6X емкостью 16 Гбит нагреваются лишь до 68 °С. При этом GameRock работает тише всех старших моделей 30-й серии под маркой Founders Edition несмотря на фабричный разгон, а «тихий» BIOS делает видеокарту практически бесшумной на фоне прочих компонентов типичного ПК. В условиях повышенного до 400 Вт резерва мощности и легкого программного вольтмода тактовую частоту GPU можно вплотную подвести к отметке 3 ГГц, а благодаря тому, что на плате Palit распаяны чипы VRAM с запасом по номиналу, их пропускная способность увеличивается с исходных 22,4 до 25,4 Гбит/с. Разгон вручную почти не влияет на температуру компонентов, но энергопотребление в играх достигает уже 351 Вт, и, как следствие, придется мириться с повышенным (но по-прежнему удовлетворительным на фоне конкурентов) уровнем шума. Игры при разрешении 1080p традиционно не способны раскрыть всю вычислительную мощность топовых видеокарт, однако эта же логика играет на руку GeForce RTX 4080 в сравнении с GeForce RTX 4090: усредненная разница между двумя устройствами составляет всего лишь 5 % частоты смены кадров. В то же время новинка обеспечивает чувствительный прирост фреймрейта по отношению к 80-й модели прошлого поколения (GeForce RTX 3080) — 34 % FPS, не говоря уже о GeForce RTX 2080 Ti (66 %). А вот смена GeForce RTX 3080 Ti, RTX 3090 или Radeon RX 6900 XT на GeForce RTX 4080 (по крайней мере для игры на экране 1080p без трассировки лучей) вряд ли себя оправдает, судя по разнице в кадровых частотах: 25, 19 и 21 % соответственно. Практическое преимущество GeForce RTX 4080, как и RTX 4090, в режиме 1080p сводится к высоким абсолютным значениям фреймрейта — не меньше 126 FPS в сложных тайтлах и выше 200 FPS в самых нетребовательных и, разумеется, наименее зависимых от ресурсов центрального процессора. Хотя при разрешении 1440p флагманская модель RTX 4090 смогла оторваться от RTX 4080 на 17 % FPS, последняя все равно удерживает высокую планку кадровой частоты — не меньше 104 FPS. GeForce RTX 3080 и более мощные видеокарты прошлого поколения развивают не меньше 69 FPS во всех тестовых играх, но GeForce RTX 4090 добавляет к комфортному минимуму большой запас фреймрейта. Средняя разница между RTX 4090 и RTX 3080 достигла очень существенной величины в 44 % FPS. По сравнению с RTX 3080 Ti и Radeon RX 6900 XT быстродействие RTX 4090 выше на 31 % и 30 % выше соответственно. Преимущество GeForce RTX 4080 перед GeForce RTX 3090 составляет 24 % FPS. И наконец, смена GeForce RTX 2080 Ti (который в некоторых играх уже не выдержал проверку на 60 FPS) на свежий RTX 4080 увеличивает фреймрейт на 83 %. Пусть спецификации GeForce RTX 4080 были серьезно урезаны по сравнению с RTX 4090, эта видеокарта начинает работать в полную силу лишь при разрешении 4К. По среднему фреймрейту GeForce RTX 4080 выигрывает 24 и 30 % FPS у мощных моделей 30-й серии — GeForce RTX 3090 и RTX 3080 Ti. Если отталкиваться от результатов GeForce RTX 3080 и Radeon RX 6900 XT, прибавка фреймрейта составляет 52 и 41 % соответственно, а разница между GeForce RTX 4080 и RTX 2080 Ti стала почти двукратной. Главное, что RTX 4080, как и RTX 4090, развивает кадровую частоту 60 FPS и выше даже в самых требовательных играх, что изначально было недоступно флагманским ускорителям прошлого поколения. Тем не менее в ряде бенчмарков GeForce RTX 4080 лишился существенного запаса фреймрейта сверх 60 FPS, в то время как RTX 4090 стал на 31 % быстрее RTX 4080. Трассированные игры — вот где разница в производительности между двумя видеокартами нового поколения приобретает качественный характер. В то время как GeForce RTX 4090 даже не нужен апскейлинг изображения, чтобы добиться 60 FPS во всех играх на 4К-экране (за вычетом Cyberpunk 2077), RTX 4080 в таких же условиях ограничен разрешением 1440p. С другой стороны, апскейлинг на RTX 4080 не бесполезен даже в режиме 1080p (фреймрейт в среднем увеличивается на 22 % при среднем качестве масштабирования), а в 1440p и 2160p прибавка скорости составляет 51–93 % FPS. Благодаря DLSS или FSR новая модель уже без ограничений подходит для игр в 4К на максималках и с рейтрейсингом. По сравнению с 80-й моделью прошлого поколения GeForce RTX 4080 обеспечивает рост быстродействия на 39–81 % в зависимости от экранного разрешения, однако настолько большой разрыв в 4К связан с единственной игрой (Far Cry 6), которой недостаточно 10 Гбайт видеопамяти RTX 3080. По сравнению с RTX 3080 Ti и RTX 3090 усредненная кадровая частота выросла на 28–35 % и 21–26 % соответственно. И разумеется, новинка лучше всего смотрится на фоне GeForce RTX 2080 Ti с преимуществом в 80–119 % и Radeon RX 6900 XT (68–101 %). Разгон Palit GameRock OC обеспечивает заметную прибавку частоты смены кадров в играх при разрешении 4К по сравнению с почти референсными тактовыми частотами «тихого» BIOS: от 7 до 13 % FPS, а в среднем — 9 %. В задачах 3D-рендеринга, которым достаточно 16 Гбайт VRAM, GeForce RTX 4080 опережает все видеокарты прошлого поколения, в том числе GeForce RTX 3090, и не так уж сильно отстает от GeForce RTX 4090. Фактором, дифференцирующим преимущественно игровой и просьюмерский ускорители, является объем видеопамяти. А вот в Premiere Pro предтоповая модель уже значительно уступает RTX 4090 — в первую очередь по скорости воспроизведения H.264 и кодирования видео со сложными эффектами. Здесь GeForce RTX 4080 можно поставить на один уровень со старшими моделями 30-й серии или даже ниже — по крайней мере, до того, как Adobe внедрит поддержку двойного кодировщика чипов Ada. Возможности GeForce RTX 4080 более эффективно использует видеоредактор DaVinci Resolve: в тестах постобработки RTX 4080 находится в промежутке между RTX 3090 и RTX 4090, а по скорости кодирования не уступает флагману. Разница в производительности интегрированного декодера между GeForce RTX 4080 и RTX 4090 незначительна и проявляется лишь в работе с разрешением 1080p. Логика блоков NVDEC не изменилась по сравнению с 30-й серией, а высокие тактовые частоты GPU обеспечивают громадный запас фреймрейта — больше 130 FPS при разрешении 8К. В свою очередь, аппаратный кодировщик NVENC позволяет записывать или конвертировать видео с разрешением вплоть до 8К при кадровой частоте около сотни FPS (в режиме низкого качества). Кроме того, чипы Ada научились кодировать в железе стандарт AV1, но эту функцию успели освоить немногие программные решения, поэтому тесты пропускной способности мы оставим на будущее. GeForce RTX 4080 и GeForce RTX 4090 обладают практически одинаковой производительностью на ватт потребляемой мощности. Как следствие, все комплименты, которые мы сделали флагманской модели, относятся и к RTX 4080. Новинка превосходит устройства 30-й серии по энергоэффективности на 39–52 %, причем максимальная разница обнаружилась между RTX 4080 и его формальным предшественником — RTX 3080. Если взять за точку отсчета GeForce RTX 2080 Ti, преимущество RTX 4080 составляет 59 % FPS на ватт, а по сравнению с Radeon RX 6900 XT энергоэффективность увеличилась на 31 %. Хотя GeForce RTX 4080 основан на чипе AD103, который принадлежит ко второму эшелону семейства Ada, свежая модель с запасом превосходит по игровому быстродействию все устройства прошлой, 30-й серии. Так, в режиме 4К без трассировки лучей RTX 4080 на 24 % опередил RTX 3090, RTX 3080 Ti — на 30, а обычный RTX 3080 — на целых 52. Кроме того, новинка имеет солидный объем видеопамяти в 16 Гбайт, да и энергопотребление оказалось чуть меньше, нежели у RTX 3080. С технической точки зрения GeForce RTX 4080 производит не худшее впечатление, чем флагманский RTX 4090, а абсолютные показатели быстродействия таковы, что все игры, которые мы использовали для тестирования, продемонстрировали фреймрейт не меньше 60 FPS в 4К без трассировки лучей, и только для рейтрейсинга на экране сверхвысокого разрешения RTX 4080 понадобится масштабирование кадров. Все это было бы замечательно, если бы не посредственное соотношение производительности и цены, ведь GeForce RTX 4080 дает столько же FPS за доллар, сколько и RTX 4090, что совершенно нетипично для второй по старшинству видеокарты. Конечно, новинка выгодно смотрится на фоне верхушки прошлого поколения, однако напомним, что ее предшественник — GeForce RTX 3080 — поступил в продажу по рекомендованной стоимости $699, в то время как за RTX 4080 просят как минимум $1 199. При этом формально устаревшие модели в диапазоне от RTX 3080 до RTX 3090 Ti упали в цене и продолжают дешеветь. Выходит, что GeForce RTX 4080 предлагает существенный бонус к быстродействию, но за пропорциональную доплату. А многим ли нужна настолько высокая производительность? Полностью задействовать возможности RTX 4080 могут лишь игры в 4К или как минимум 1440p с рейтрейсингом, не говоря уже о том, что вдобавок к такой видеокарте придется купить очень мощный центральный процессор (а лучше еще и блок питания ATX 3.0). Наконец, в любой ресурсоемкой игре теперь есть та или иная форма апскейлинга с по меньшей мере удовлетворительным качеством картинки, что продлевает жизнь старого железа и оставляет еще меньше поводов для апгрейда по не самой выгодной цене. Ключевым фактором, дифференцирующим 40-ю серию от 30-й, является поддержка DLSS 3.0, но здесь действует та же практическая логика: вторая версия DLSS уже достаточно хороша. Озвученные претензии можно обратить и к GeForce RTX 4090, но старшая модель как раз таки сделала в своей нише большой рывок производительности на доллар MSRP. Хотя розничные цены RTX 4090 сейчас перегреты спросом и скальперами, ажиотаж рано или поздно кончится. И потом, RTX 4090 — в неменьшей степени рабочая, чем игровая видеокарта. Что касается достижений в профессиональном ПО, то разница между RTX 4080 и RTX 4090 в зависимости от специфики задач может быть как несущественной, так и очень заметной, но объем VRAM порой играет решающую роль. В итоге можно сказать, что GeForce RTX 4080 занимает довольно неустойчивую позицию: это не такой фантастически мощный ускоритель, как RTX 4090, чтобы купить и забыть об апгрейде на несколько лет, а при текущих ценах его поджимают снизу прежние топы, на производительность которых до сих пор никто не жаловался. Как обычно, остается надежда на то, что AMD возобновит здоровую конкуренцию, а из следующих моделей 30-й серии все-таки получится то, что нужно, — более доступная замена старых видеокарт с новыми технологиями и меньшим энергопотреблением. Кстати, что касается энергоэффективности GPU и сопутствующих ей параметров конечного продукта, дизайн партнерских версий GeForce RTX 4080 и RTX 4090 в большой степени унифицирован. Как следствие, видеокарта легко охлаждается и может работать чрезвычайно тихо, что отлично проиллюстрировал ускоритель Palit GameRock OC. Наконец, RTX 4080 уверенно разгоняется на величину около 9 % игрового быстродействия от референсного уровня при разрешении 4К — чипы GDDR6X с большим номиналом скорости, чем предусмотрено спецификациями, практически гарантируют такую прибавку.