NVIDIA GeForce RTX 30回顧:光線追蹤實用化的一代傳奇卡

NVIDIA GeForce RTX 30回顧:光線追蹤實用化的一代傳奇卡

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NVIDIA推出的GeForce RTX 30系列顯示卡採用Ampere架構,並搭載第2代光線追蹤運算單元,搭上《電馭叛客2077》上市與挖礦的熱朝,讓它成為一代充滿「話題性」的傳奇產品。

光線追蹤實用化

NVIDIA在採用Turing架構的GeForce RTX 20系列顯示卡就率先導入硬體光線追蹤運算單元,讓遊戲能透過即時光線追蹤繪圖方式提升畫面的逼真度,提供更沉浸的遊戲體驗。而到了2020年9月發表的GeForce RTX 30系列顯示卡採用全新Ampere架構,除了搭載第2代光線追蹤運算單元強化效能表現,也搭載第3代RT Core(張量運算單元)以提升AI運算效能,並推廣DLSS升頻等可以強化遊戲FPS效能表現的AI應用。

在傳統光柵化繪圖、光線追蹤繪圖、AI運算效能全面提升的幫助下,加上光線追蹤指標性遊戲《電馭叛客2077》於12月上市,讓GeForce RTX 30系列顯示卡成為體驗光線追蹤遊戲的最佳選擇。而撰寫這篇文章時,以貓為主題且支援光線追蹤的遊戲《Stray》(浪貓)正巧甫上市,也造成另一波轟動。

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GeForce RTX 30系列顯示卡規格簡表      
顯示卡型號 CUDA核心數量 基礎時脈 Boost時脈 顯示記憶體容量 記憶體類別 顯示卡功耗
GeForce RTX 3050 2560 1.52GHz 1.77GHz 8GB 128-bit GDDR6 130W
GeForce RTX 3060 3584 1.34GHz 1.78GHz 12GB 192-bit GDDR6 170W
GeForce RTX 3060 Ti 4864 1.41GHz 1.67GHz 8GB 256-bit GDDR6 200W
GeForce RTX 3070 5888 1.5GHz 1.73GHz 8GB 256-bit GDDR6 220W
GeForce RTX 3070 Ti 6144 1.58GHz 1.77GHz 8GB 256-bit GDDR6X 290W
GeForce RTX 3080 8704 1.44GHz 1.71GHz 10GB 320-bit GDDR6X 320W
GeForce RTX 3080 12GB 8960 1.26GHz 1.71GHz 12GB 384-bit GDDR6X 350W
GeForce RTX 3080 Ti 10240 1.37GHz 1.67GHz 12GB 384-bit GDDR6X 350W
GeForce RTX 3090 10496 1.4GHz 1.7GHz 24GB 384-bit GDDR6X 350W
GeForce RTX 3090 Ti 10752 1.56GHz 1.86GHz 24GB 384-bit GDDR6X 450W

GeForce RTX 30系列的公板顯示卡採用創新的散熱設計,顯示卡後端的風扇能夠直接「吹穿」散熱片。

為了達成這個目標,電路板的形狀也大有玄機。上圖為GeForce RTX 2080 Super,下圖為 GeForce RTX 3080。

這樣顯示卡前端的風扇能將廢熱直接由機殼後方排出,尾端的風扇則將廢熱吹至上方,大幅強化顯示卡的散熱能力。

在採用DirectX Raytracing(DXR)光線追蹤繪圖技術搭配2K解析度的3DMark Port Royal測試中,GeForce RTX 30系列表現相當出色。

《看門狗:自由軍團》可以說是當代效能殺手之一,GeForce RTX 3080 Ti能將4K解析度搭配光線追蹤的FPS效能推到30幀以上。

GDDR6X!礦工表示感謝

GeForce RTX 30系列具有更龐大的運算單元,以GeForce RTX 3080與GeForce RTX 2080 Super進行比較,其SM從48增加到68組,並將資料寬度增加2倍,每個時脈周期可以進行128次FMA(乘積累加)運算,CUDA核心數更是從3072飆漲至8704個,成長幅度相當可觀。

GeForce RTX 30系列導入第2代光線追蹤運算單元,透過硬體反覆迭代的方式取代多次軟體運算,並導入時域多邊型偵測單元,能偵測在極小時間差之內的多個畫格中,多邊型是否被光源碰觸,來達成加速同時開啟光線追蹤與動態模糊時的效能表現,最大甚至可提升8倍光線追蹤運算效能。

在顯示記憶體方面雖然沒有採用HBM記憶體,但是在GeForce RTX 3070以下搭載GDDR6,並在GeForce RTX 3070 Ti以上搭載GDDR6X記憶體,大幅提升傳輸頻寬,但這也提升了「挖礦」的效能。

在首波GeForce RTX 3070、RTX 3080、RTX 3090等產品上市之際,正好遇上加密貨幣熱潮,導致大量礦工用盡方式搶購顯示卡,即便NVIDIA後續推出了降低加密貨幣運算效能的LHR版本顯示卡,也無法阻止礦工的熱情(後來限制也遭破解),不但讓價格節節高升,市場也是上一卡難求。而到2022年5月過後,隨著國際局勢、美國升息、Luna幣崩盤等因素造成加密貨幣迅速退燒,顯示卡的市場狀況才逐漸穩定供貨並回到原始建議售價。

GeForce RTX 3080與GeForce RTX 2080 Super相比各項規格有著顯著提升,其中SM的資料寬度增加2倍,每個時脈周期可以進行128次FMA運算。

GeForce RTX 30系列的硬體光線追蹤運算也最佳化整體繪圖效能。

GeForce RTX 3070 Ti以上搭載GDDR6X記憶體,因為具有4種不同的電壓狀態,因此在單一時脈周期中傳輸更多資料。

隨著GeForce RTX 4000系列即將發表,GeForce RTX 30系列的傳奇故事也將進入尾聲,身為玩家的我們或許只能祈禱礦工之亂不要捲土重來。

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國寶大師 李文恩
作者

電腦王特約作者,專門負責硬派內容,從處理器、主機板到開發板、零組件,尖端科技都一手包辦,最近的研究計畫則包括Windows 98復活與AI圖像生成。

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