Nvidia Geforce RTX 3080 "Ampere" – ett ovanligt stort prestandakliv

* Värden gäller Nvidias Founder's Edition av respektive modell, vilka levereras med 90 MHz överklockning. Förutom något högre prestanda medför detta i samtliga fall en ökning i TDP med 10 W

Under sin presentation av arkitekturen Ampere och Geforce RTX 3000-serien avtäckte Nvidia tre olika grafikkort – från den snordyra RTX Titan-ersättaren Geforce RTX 3090 till den övre mellanklassaren Geforce RTX 3070. Först ut på marknaden blir dock dagsaktuella Geforce RTX 3080, vilket med en prislapp på 699 USD ersätter det likvärdigt prissatta Geforce RTX 2080 Super samtidigt som det ska erbjuda upp emot dubblerad prestanda ställt mot 2018 års Geforce RTX 2080.

Det nya grafikkortet baseras på Nvidias toppkrets GA102, som tillverkas på Samsungs tillverkningsprocess 8 nanometer och innehåller 28,3 miljarder transistorer. I sitt fullständiga utförande innehåller den 628 mm² stora kretsen 84 SM-kluster och smått galna 10 752 CUDA-kärnor. Därtill syns 84 RT-kärnor av andra generationen samt 336 stycken av tredje generationens Tensor-kärnor.

För implementationen i Geforce RTX 3080 har dock 16 SM-kluster avaktiveras i kretsen, vilket lämnar 8 704 CUDA-kärnor, 68 RT-kärnor samt 272 Tensor-kärnor. Ovanpå detta är kortet bestyckat med 10 GB av Microns nysläppta grafikminne GDDR6X. Detta körs vid en hastighet om 19 000 MHz, vilket över kretsens minnesbuss på 320 bitar ger en minnesbandbredd på 760 GB/s.

En närmare titt på kortets teoretiska beräkningskraft uppvisar siffror på närmare 30 TFLOPS, vilket är närmare tre gånger högre än Geforce RTX 2080. Som många förstår är dock inte Geforce RTX 3080 tre gånger snabbare i spel, utan istället handlar det om rå beräkningskraft vid FP32-instruktioner.

Som vi nämnde på arkitektursidan har Ampere dubblerat antal CUDA-kärnor för FP32-beräkningar ställt mot Turing, vilket visserligen är relevant för spel men det ritar dock inte upp hela prestandabilden. Andra resurser som texturenheter och rasterenheter har långt ifrån tredubblats utan här handlar det istället om antal som ökat med cirka 50 procent från Geforce RTX 2080.

Nu har Nvidia visserligen inte utlovat någon tredubblad prestandaökning i spel med Geforce RTX 3080 mot RTX 2080, utan de talar istället om "upp till en dubblering", men det är ändå värt att belysa att man inte ska stirra sig blind på det höga antalet CUDA-kärnorna hos de nya Ampere-korten när de jämförs mot äldre generationer.

Sett till tidigare generations grafikkort i den övre skalan av prestandastegen har Nvidia mestadels legat inom ramarna för ett maximalt effekttak kring 250 W, vilket ofta har att göra med att klockfrekvensskalningen avtar väldigt snävt ovanför de nivåerna Med Geforce RTX 3080 och arkitekturen Ampere skjuter företaget förbi detta effekttak med råge och landar istället på 320 W.

Anledningen till effektökningen är enligt företaget att arkitekturen Ampere och Samsungs tillverkningsteknik på 8 nanometer frekvensskalar betydligt bättre än innan, vilket låter de nya toppkorten utvinna prestanda längre upp på effektstegen. Resultatet blir dock ett kort som dels drar en hel del effekt, men även alstrar enorma mängder värme som måste tas om hand om.

Just värmehanteringen är något Nvidias ingenjörer tagit på största möjliga allvar med Geforce RTX 3080, något som har mynnat ut i att både kretskortet och kyllösningen designats om från grunden. Founders Edition-versionen av kortet är verkligen en syn att beskåda som inte liknar något annat vi sett innan – och i synnerhet inte i ett referensutförande från en grafikkortsmakare.

Det nya kortet är i sig inte särskilt mycket större än tidigare modeller från företaget, där detta fortfarande håller sig inom ramarna för två expansionsplatser samtidigt som det inte bygger på något höjdmässigt. På längden är kortet numera knappa 2 centimeter längre än exempelvis Geforce RTX 2080 och landar på totalt 285 mm.

Det som istället sticker ut är fläktkonfigurationen på kortet, vilken är tämligen unik i sammanhanget. På framsidan syns en ensam fläkt på 90 mm, vilken blåser mot en kylfläns vid kortets främre del. En närmare titt mot den bakre delen av kortet uppvisar dock bara en naken kylfläns. Här har Nvidia istället placerat den sekundära fläkten på kortets baksida, vilken suger luft genom kylflänsen.

En sprängskiss gör konstruktionen tydligare och här kan vi se att kylanordningen baseras kring en ångkammare som har kontakt med grafikkretsen, minneskretsarna och VRM-komponenterna. Denna sitter i sin tur kopplad mot den främre kylflänsen vilken kyls av den tillhörande fläkten och trycker ut den varma luften genom öppningarna i bakkant.

Ovanpå ångkammaren har företaget monterat på fyra tjocka värmeledningsrör som forslar delar av värmen till den bakre kylflänsen. Här kommer den sekundära fläkten in i bilden och drar värmen genom kylflänsen och skyfflar denna uppåt i chassit för att sedan kunna evakueras ur datorn med hjälp av chassifläkten som ofta sitter i bakkant eller i taket.

För att göra denna kyllösning möjlig har Nvidia komprimerat modellens kretskort rejält för att tillåta fri passage till den bakre kylflänsen. Det nya kretskortet är ordentligt välpaketerat, där minneskretsar, grafikkrets och strömregulatorer har placerats med Tetris-liknande precision.

Enligt Nvidia var det krympta kretskortet så pass litet att de inte lyckades klämma in de sedvanliga PCI Express-kontakterna på det för strömmatning. Istället har företaget tagit fram en ny 12-pinskontakt som sköter all extern strömmatning till kortet. Då inga nätaggregat har denna kontakt i dagsläget skickar Nvidia med en adapter med kortet som konverterar 12-pinskontakten till dubbla 8-pins PCI Express.

Flertalet nätaggregatstillverkare har redan börjat ta fram egna modulära kablar med den nya 12-pinskontakten, och mot slutet av hösten kommer troligtvis samtliga stora aktörer att ha sådana produkter på marknaden vilket gör att man slipper den medföljande adaptern. Nämnvärt är att 12-pinskontakten främst används av Nvidias egna Founders Edition och att partnertillverkarna generellt verkar köra på dubbla 8-pins PCI Express-kontakter.

Sist men inte minst har vi kortet bildutgångar vilka utgörs av en HDMI 2.1-port samt tre fullstora Displayport 1.4a-portar. Som synes har Virtuallink-porten över USB Type-C strukit på foten för Ampere, vilket troligtvis är ett resultat av att den standarden aldrig fick något fotfäste på marknaden.