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歷經 Ada Lovelace 架構解析、NVIDIA 公布理論效能,以及創始版開箱等等的預熱,相信大家都很好奇實際性能表現。好了,直接來看這次 NVIDIA GeForce RTX 4090 到底有多強吧!
創始版工藝
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做為最當代最強的 GPU,GeForce RTX 4090 的全卡功耗來到 450W,所以無論供電或是散熱,對於創始版的設計都相當具有挑戰性。NVIDIA 對於 Ada Lovelace 架構創始版的設計指導原則是:「Less, but better.(更少,但更好。)」
從先前的開箱可以看到,GeForce RTX 4090 創始版的外觀與前代 RTX 3090 相比雖然大同小異,但細節方面確實有調整與進化。
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首先是 GPU 晶片在 PCB 的位置稍微往上移動,以改善供電布局,達成相位之間的阻抗平衡。PCB 層數從 RTX 3090 創始版的 12 層,增加 2 層到 14 層,同時升級介電材料以改善 GDDR6X 記憶體的訊號。
GPU 供電相數則從原本的 16 相升級至 20 相(另有 3 相供應記憶體和其他元件,總計 23 相),以提高性能與效率。外部輸入電源輸入端子升級至符合 ATX 3.0 規範的 12VHPWR,單組 12 + 4 pin 電源最大可供應 600W。
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主要散熱元件仍是均熱板,但透過把蒸發器毛細結構的厚度減少至 0.4 mm、增加粉末柱密度以降低熱阻、增加更多水量、銅底增厚至 1.0 mm 等手段,最佳化內部設計與結構強度。
且不只 GPU 晶片,這回連 GDDR6X 記憶體都能直接透過導熱材料直接接觸均熱板,導熱材料厚度也從 RTX 3090 創始版的 2.0 mm 縮減至 1.5 mm,大幅提高整體冷卻效率。
不過,單靠均熱板是不夠的,整個散熱器還是得靠熱導管串接才有效率。
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RTX 4090 創始版把均熱板的覆蓋面積擴大了,所以在左側(也就是 PCB 區域)的延伸熱導管縮減至 2 根,取而代之的是延伸至右側的熱導管增加至 6 根,雖然熱導管總數量與 RTX 3090 創始版相同,但可大幅提高左右兩側散熱片的溫度均勻性。
此外,散熱鰭片間距從原本(RTX 3090 創始版)的 1.7 mm 擴大至 2.0 mm,風扇改用能夠最佳化氣流與噪音表現的全新 7 葉結構,尺寸也從原本 110 mm 擴大至 116mm,這種種改動疊加起來,能夠增加 20% 風通量。風扇軸承也從原本滾珠軸承改用液態軸承,進一步降低噪音。
整體尺寸方面,RTX 4090 創始版厚度從 RTX 3090 創始版的 2.7 槽增加至完整的 3 槽,寬度不變,但長度則從 313 mm 縮短至 314 mm。
當然,做工細緻精美的陽極電鍍鋁合金外框、奔放不隱蔽的全鋁散熱片,這些 RTX 30 系列創始版的經典特色仍被完整地保留下來。
測試環境
接下來的測試,我們以初始定價相近的 NVIDIA GeForce RTX 3090 創始版當作基準,來看 GeForce RTX 4090 創始版到底強化了多少。
CPU |
Intel Core i9-12900K |
主機板 |
ASUS ROG Maximus Z690 Hero |
記憶體 |
Kingston FURY Beast DDR5-6000 16GBx2 |
散熱器 |
ASUS ROG Strix LC II 360 ARGB White Edition |
導熱介質 |
Thermalright TF8 |
顯示卡 |
NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition
MSI Radeon RX 6950 XT Gaming X Trio |
儲存 |
Kingston FURY Renegade SSD 2TB
Seagate FireCuda 530 NVMe SSD 2TB |
電源 |
FSP Hydro PTM PRO ATX 3.0 (PCIe 5.0) 1200W |
作業系統 |
Windows 11 Professional |
理論性能
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要快速評斷 GPU 性能的最簡單方法就是看它的單精度浮點運算(FP32)能力,NVIDIA 公布 GeForce RTX 4090 的著色算力(通常是指 FP32)為 83 TeraFLOPs,我們實測到可達 88.75 TeraFLOPs,是 RTX 3090 實測數值的 2.4 倍。
3DMark
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指標性的 3DMark 評分也有一定的參考價值,尤其是其中的 GPU 分數。RTX 4090 在模擬 WQHD 1440p 解析度 DirectX 12 遊戲的 Time Spy 測試中取得的 GPU 分數達 RTX 3090 的 1.8 倍,4K UHD 解析度 Time Spy Extreme 測試的 GPU 分數甚至逼近 1.9 倍。
而模擬光線追蹤遊戲的 Port Royal 測試中,RTX 4090 的性能達到 RTX 3090 的 1.92 倍。若是單看光線追蹤的運算能力,RTX 4090 甚至是 RTX 3090 的 2.4 倍。
由於 RTX 4090 支援的 DLSS 3 導入了 AI 補幀技術,因此在 Performance 模式下,可達成原生畫面的 3 倍幀率表現。RTX 3090 因為只支援 DLSS 2,Performance 模式下的幀率只擴展到 2.57 倍。而 RTX 4090 搭 DLSS 3 的總幀率則是 RTX 3090 搭 DLSS 2 的 2.26 倍。
傳統光柵化遊戲
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從實測結果可以看到,在不套用光線追蹤、DLSS 等特效的傳統光柵化渲染遊戲中,RTX 4090 於 4K 2160p 解析度的平均 fps 至少是 RTX 3090 的 1.6 倍,最高在《刺客任務 3》(Hitman 3)取得 1.94 倍佳績,總平均也有 1.72 倍。
解析度調降 WQHD 1440p 時,部分遊戲會遇到 CPU 受限(CPU-bound)的狀況,所以部分實際幀率跟 RTX 3090 測得的數值差距不大,但《極限競速 地平線 5》(Forza Horizon 5)也取得 1.81 倍的優異成果,總平均則為 1.5 倍左右。
解析度再降至 Full HD 1080p 後,遇到 CPU 受限的遊戲就更多了,但仍有不少遊戲維持 50% ~ 82% 的性能增幅。
光線追蹤遊戲
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在不套用 DLSS 效果的光線追蹤遊戲中,除了《極地戰嚎 6》(Far Cry 6)、《眾神殞落》(Godfall)等遊戲因為跟 AMD 緊密合作而光線追蹤效果不多,所以 4K 2160p 解析度環境的性能增幅大約只有 60% 上下,其餘遊戲 RTX 4090 的幀率平均逼近 RTX 3090 的 1.9 倍,最高在《刺客任務 3》達到 2 倍之譜。
1440p 和 1080p 解析度環境仍有少部分遊戲遭遇 CPU 受限,但其餘遊戲的性能增幅依舊亮眼。
DLSS 遊戲
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RTX 4090 最強大的獨門秘技就是 DLSS 3 的 AI 補幀特效,可以看到有支援該技術的《電馭叛客2077》(Cyberpunk 2077)和《F1 22》,其幀率表現分別是 RTX 3090 的 2.76 和 2.33 倍,非常可觀。其餘遊戲即便只開啟 DLSS 2,平均性能仍有 RTX 3090 的 1.8 倍。
DLSS 3
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值得一提的是《微軟模擬飛行》(Microsoft Flight Simulator),這套遊戲是出了名的 CPU 受限,即便遇到解析度明顯改動如 DLSS Performance 改為 DLSS Quality,甚至是從 Full HD 改至 4K UHD,改動前後的平均 FPS 都相差不大。
然而在套用 DLSS 3 的 Frame Generation 效果後,《微軟模擬飛行》的幀率直接翻成 2 倍,破除 CPU 受限的魔障。
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另外從 Unreal Engine 5 的《Lyra》和 Unity 的《Enemies》等最新 Demo 中,都可看到 DLSS 3 已經成功導入這兩大遊戲引擎,且有效增加 FPS。由於市面上至少有 80% 遊戲使用這兩大遊戲引擎,這意味著未來要導入 DLSS 3 的難度並不高。
編碼與渲染
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RTX 4090 導入雙編碼器,而且首度支援 AV1 編碼,我們可以看到知名的影音剪輯軟體 DaVinci Resolve 18 已可支援 RTX 4090 提供的硬體加速 AV1 編碼,甚至支援 8K 解析度。此外,由於有雙編碼器的關係,HEVC (H.256) 的編碼速度可達 RTX 3090 的 2.3 ~ 2.5 倍。
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GPU 渲染運算方面,RTX 4090 的性能也可達 RTX 3090 的 1.7 ~ 2.1 倍。
功耗與溫度
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功耗方面,RTX 4090 創始版就是穩穩的 450W,NVIDIA PCAT 工具測得瞬間最高是 454W。RTX 3090 創始版則是平均 350W 但可測得瞬間最高 422W。
雖然整體功耗增加 100W,但在前面提到的供電與散熱改進下,RTX 4090 創始版的 GPU 最高溫僅 66.2°C,只比 RTX 3090 創始版低了 1.2°C。
更重要的是,RTX 3090 創始版過往被詬病 GDDR6X 記憶體溫度過高的情況已不復見,RTX 4090 創始版記憶體最高溫僅 76°C,比 RTX 3090 創始版低了 24°C!
至於風扇轉速雖然稍微提高了一些,但在構造和軸承調整後,整體噪音表現差不多,即便是長時間燒機的滿速狀態仍很安靜。
總結
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不得不說,從沒想過兩世代旗艦 GPU 的性能增幅跨度可以這麼大。在光線追蹤和 DLSS 這些 NVIDIA 強項特效都不開的情況下,GeForce RTX 4090 就至少是前一代旗艦 RTX 3090 的 1.6 倍性能,最高甚至有 1.9 倍。如果在加上光線追蹤、DLSS 3 等特效,性能直接翻到接近 3 倍之譜。
DLSS 3 是 RTX 40 系列的獨門絕技,AI 補幀甚至可為 CPU 受限的遊戲大幅增加幀率,再加上整合進 DLSS 3 的 Reflex 功能減少系統延遲,可以帶來更流暢的遊戲體驗。
目前已知有多達 35 款遊戲/程式將陸續支援 DLSS 3,其中更有 5 款遊戲更會在 GeForce RTX 4090 發售的一週內推送更新:
- 《SUPER PEOPLE》DLSS 3 搶先版將於台灣時間10月12日 13:00 推出
- 《生死輪迴》(Loopmancer)10 月 12 日推出 DLSS 3 更新
- 《逆水寒》(Justice Online)的【Fuyun Court】全新 DLSS 3 繪圖展示內容將於 10 月 12 日推出
- 《微軟模擬飛行》支援 DLSS 3 的 beta 版本將於 10 月 16 日提供給 Xbox Insider 計畫成員
- 《瘟疫傳說:安魂曲》(A Plague Tale: Requiem)將於 10 月 18 日上市同步支援 DLSS 3
更值得讚許的是,RTX 4090 在光線追蹤和 DLSS 都開啟的情況下,4K 解析度環境的遊戲平均 FPS 已可破百,這才是 4K 遊戲該有的尊爵體驗。
當然,隨著 ATX 3.0 規範的 12VHPWR 電源端子導入,我們強烈建議使用新式的電源供應器,因為只需要單一條模組線材,就能輸出高達 600W 的電力,相較於如同串肉粽般的轉接線,不僅美觀,更能提供良好的風通環境。
雖然 GeForce RTX 4090 創始版的定價 US$ 1599(未稅)只比 RTX 3090 創始版增加了 100 美元,但礙於匯率瘋漲,台灣的含稅售價來到 NT$ 56990,入手壓力增加不少。但話說回來,如果你真的想擁有 4K 光追遊戲幀率破百的尊爵體驗,這筆錢絕對花得值得!
目前尚無法確認 GeForce RTX 40 系列 Founders Edition 創始版是否會在台販售,如台灣 NVIDIA 有進一步消息將隨時更新。