mini|300px|alternativtext=Leicht schiefe Frontalansicht der GeForce RTX 4090 von Nvidia|Das Flaggschiffmodell der Serie, die Nvidia GeForce RTX 4090, in der Founders Edition
Die GeForce-40-Serie ist eine Serie von Grafikkarten des Unternehmens Nvidia und Nachfolger der GeForce-30-Serie. Alle Grafikprozessoren basieren auf der Lovelace-Architektur, benannt nach der britischen Mathematikerin Ada Lovelace, und unterstützen das Shadermodell 6.6 nach DirectX 12 Ultimate. Die ersten Grafikkarten wurden von Nvidia im Rahmen der GTC 2022 am 20. September 2022 offiziell vorgestellt.
Die ersten Modelle der Nachfolger-Reihe Nvidia-GeForce-50-Serie wurden am 6. Januar 2025 vorgestellt.
Beschreibung Die ersten Grafikkarten der GeForce-40-Serie wurden im Rahmen der GTC 2022 am 20. September 2022 offiziell vorgestellt, wobei es sich um die GeForce RTX 4090, sowie zwei Modelle der GeForce RTX 4080 handelte. Nachdem die Vorgänger bei Samsung produziert wurden, kehrte Nvidia nun wieder zu TSMC zurück. Die Grafikprozessoren werden bei TSMC im 4N-Fertigungsprozess hergestellt, wobei es sich um einen für Nvidia angepassten 5-nm-Prozess handelt.
Als erste Grafikkarte der GeForce-40-Serie kam die GeForce RTX 4090 am 12. Oktober 2022 auf den Markt. Diese nutzt den AD102-300-A1-Grafikprozessor, welcher auf der Karte teildeaktiviert ist. So sind nur 128 der 144 Shader-Cluster aktiv und der L2-Cache ist von 96 auf 72 MiB reduziert worden. In dieser Spezifikation erreicht die GeForce RTX 4090 in 4K-Anwendungen eine 60 % bis 70 % höhere Leistung gegenüber der GeForce RTX 3090 Ti.
Am 28. Dezember 2023 stellte Nvidia die GeForce RTX 4090D exklusiv für den chinesischen Markt vor, wobei es sich um eine leistungsreduzierte Version der normalen GeForce RTX 4090 handelt. Hintergrund dieser Präsentation sind verschärfte US-Sanktionen für Hochtechnologie und Halbleiter gegenüber China, bei welcher die maximal zulässige Rechenleistung im sogenannten TPP-Rating auf 4800 Punkte beschränkt wird.
mini|12VHPWR-Stecker der RTX 4090
Bei der Vorstellung der GeForce RTX 4080 präsentierte Nvidia diese in zwei Modellen: ein 16-GiB-Modell auf Basis des AD103-300-A1, sowie ein 12-GiB-Modell, welches den AD104-400-A1-Grafikprozessor nutzt. Dieser Umstand sorgte für massive Kritik, da beide Modelle erheblich unterschiedliche Leistungswerte aufwiesen, weshalb die Verwendung desselben Verkaufsnamens als irreführend angesehen wurde. Auch der deutlich gestiegene Listenpreis von 1199 US$ (16-GiB-Modell) bzw. 899 US$ (12-GiB-Modell) gegenüber 699 US$ bei der GeForce RTX 3080 sorgte für Kritik. Als Folge der Kritik zog Nvidia das 12-GiB-Modell noch vor dem geplanten Verkaufsstart wieder zurück.
Bei der GeForce RTX 4060 und 4060 Ti ist zu beachten, dass diese nur über 8 Lanes verfügen, im Gegensatz zu allen vorherigen 60er-Modellen.
Ada-Lovelace-Architektur mini|alternativtext=Das Foto zeigt die Leiterplatte der Grafikkarte ohne Kühler und Gehäuse. Man sieht Grafikspeicher, GPU, Shunt-Widerstände, Spannungswandler und mehr|Aufbau und Verteilung der Bauteile auf einer RTX 4090 mini|Nahansicht des Grafikprozessors einer RTX 4090
Die Ada-Lovelace-Architektur ist die direkte Weiterentwicklung der Ampere-Architektur, deren eigentlicher Aufbau nicht verändert wurde. Nach wie vor sind die Grafikprozessoren in Graphics-Processing-Cluster (GPC) gegliedert, die teilweise auch als Raster-Engines bezeichnet werden. Jeder GPC besteht aus 6 Texture-Processing-Cluster (TPC), welche allerdings teilweise deaktiviert sein können. Ein TPC besteht dabei aus zwei Shader-Clustern, welche von Nvidia als Streaming-Multiprozessoren (SM) bezeichnet werden. Dabei sind jedem SM folgende Einheiten zugeordnet:
64 FP32-Einheiten für 32-Bit-Gleitkomma-Zahlen 64 Dual-Use FP32/INT32-Einheiten für 32-Bit-Gleitkomma-Zahlen oder für 32-Bit-Ganzzahlen 2 FP64-Einheiten für 64-Bit-Gleitkomma-Zahlen 4 Textureinheiten 16 Load/Store-Einheiten 16 Special-Function-Units 4 Tensoreinheiten (4. Generation) 1 Raytracing-Einheit (3. Generation)
Während der L2-Cache bei Ada-Lovelace erheblich vergrößert wurde (von 6 MB beim GA102 auf 96 MB beim AD102), blieb der L1-Cache pro SM unverändert bei 128 KB.
Bei der Präsentation der neuen Ada-Lovelace-Architektur legte Nvidias Marketing den Fokus auf DLSS 3. Die dritte Hauptversion des KI-gestützten Upsamplings führt eine sogenannte Frame Generation ein. Das zusätzliche Feature erzeugt zwischen jedem nativen Frame noch einen zusätzlichen KI-gestützt erzeugten Frame.
Datenübersicht Grafikprozessoren
Grafik-chipFertigungEinheitenL2-CacheAPI-SupportVideo-pro-zessorBus-Schnitt-stellePro-zessTransis-torenDie-FlächeROPsUnified-ShaderTextur-einheitenTensor-kerneRT-KerneDirectXOpenGLOpenCLCUDAVulkan GPC SM ALUsAD102TSMCN4 76,3 Mrd. 609 mm² 192 12 144 18432 576 576 144 96 MiB12.24.63.08.91.3VP12PCIe 4.0 ×16AD103 45,9 Mrd. 379 mm² 112 7 80 10240 320 320 80 64 MiBAD104 35,8 Mrd. 295 mm² 80 5 60 7680 240 240 60 48 MiBAD106 22,9 Mrd. 190 mm² 48 3 36 4608 144 144 3632 MiBPCIe 4.0 ×8AD107 18,9 Mrd. 146 mm² 32 2 24 3072 96 96 24
Desktop-Modelldaten
Marke | ModellOffiziellerLaunchMit dem angegebenen Zeitpunkt ist der Termin der öffentlichen Vorstellung angegeben, nicht der Termin der Verfügbarkeit der Modelle.Grafikprozessor (GPU)GrafikspeicherLeistungsdatenDie angegebenen Leistungswerte für die Rechenleistung über die Streamprozessoren, die Pixel- und Texelfüllrate, sowie die Speicherbandbreite sind theoretische Maximalwerte (bei Boosttakt), die nicht direkt mit den Leistungswerten anderer Architekturen vergleichbar sind. Die Gesamtleistung einer Grafikkarte hängt unter anderem davon ab, wie gut die vorhandenen Ressourcen ausgenutzt bzw. ausgelastet werden können. Außerdem gibt es noch andere, hier nicht aufgeführte Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen.LeistungsaufnahmeTypAktive EinheitenChiptaktBei den angegebenen Taktraten handelt es sich um die von Nvidia empfohlenen bzw. festgelegten Referenzdaten, beim Speichertakt wird der effektive Takt angegeben. Allerdings kann der genaue Takt durch verschiedene Taktgeber um einige Megahertz abweichen, des Weiteren liegt die finale Festlegung der Taktraten in den Händen der jeweiligen Grafikkarten-Hersteller. Daher ist es durchaus möglich, dass es Grafikkarten-Modelle gibt oder geben wird, die abweichende Taktraten besitzen.Speicher-größeSpeicher-taktSpeicher-interfaceSpeicher-bandbreite(GByte/s)Rechenleistung(TFlops)FüllrateMGCPDer von Nvidia angegebene MGCP-Wert entspricht nicht zwingend der maximalen Leistungsaufnahme. Dieser Wert ist auch nicht unbedingt mit dem TDP-Wert des Konkurrenten AMD vergleichbar.MesswerteDie in der Tabelle aufgeführten Messwerte beziehen sich auf die reine Leistungsaufnahme von Grafikkarten, die dem Nvidia-Referenzdesign entsprechen. Um diese Werte zu messen, bedarf es einer speziellen Messvorrichtung; je nach eingesetzter Messtechnik und gegebenen Messbedingungen, inklusive des genutzten Programms, mit dem die 3D-Last erzeugt wird, können die Werte zwischen unterschiedlichen Apparaturen schwanken. Daher sind hier Messwertbereiche angegeben, die jeweils die niedrigsten, typischen und höchsten gemessenen Werte aus verschiedenen Quellen darstellen.ROPsSMALUsTextur-einheitenTensor-kerneRT-KerneBasis(MHz)Boost(MHz)Pixel(GP/s)Texel(GT/s)Idle3D-Last 32 bit 64 bitGeForceRTX406018. Mai 2023 AD107 32243072969624183024608 GiB GDDR62145 MHz128 Bit27215,110,24118,1236,2115 W 16 W 124 WApr. 2024AD10648 k. A. k. A.4060 Ti18. Mai 202334435212812834231025352250 MHz28822,060,34121,7344,8 160 W 12 W 151 WApr. 2024 160 W k. A. k. A.18. Mai 2023 16 GiB GDDR6 165 W 14 W 160 W407020. Aug. 2024AD104644658881841844619202475 12 GiB GDDR6 2500 MHz192 Bit 48029,150,46158,4455,4200 W k. A. 190 W12. Apr. 202312 GiB GDDR6X1313 MHz504 10 W 193 WMärz 2024 AD103 k. A. k. A.4070 Super8. Jan. 2024AD104 64 56 7168 224 224 56 1980 35,48 0,55 198,0 554,4 220 W 12 W 221 W4070 Ti3. Jan. 2023 80 60 7680 240 240 60 23102610 40,09 0,63 208,8 626,4285 W 16 W 267 W4070 Ti Super8. Jan. 2024 AD1039666844826426466234016 GiB GDDR6X256 Bit67244,100,69250,6689,0 14 W 277 W10. Juni 2024 AD102 k. A. k. A.408020. Sep. 2022AD103 112 76 9728 304 304 76 2205 2505 1400 MHz 717 48,74 0,76 280,6 761,5320 W 17 W 297 W4080 Super8. Jan. 2024 112 80 10240 320 320 80 2295 2550 1438 MHz 736 52,22 0,82 285,6 816,0 15 W 302 W4090D28. Dez. 2023AD102 176 114 14592 456 456 114 2280 252024 GiB GDDR6X1313 MHz384 Bit1008 73,54 1,15443,5 1149,0 425 W k. A. 400 W409020. Sep. 2022 176 128 16384 512 512 128 2235 82,58 1,29 1290,0 450 W 21 W 418 W
Notebook-Modelldaten
Marke | ModellOffiziellerLaunchGrafikprozessor (GPU)GrafikspeicherLeistungsdatenDie angegebenen Leistungswerte für die Rechenleistung über die Streamprozessoren, die Pixel- und Texelfüllrate, sowie die Speicherbandbreite sind theoretische Maximalwerte (bei Boosttakt), die nicht direkt mit den Leistungswerten anderer Architekturen vergleichbar sind. Die Gesamtleistung einer Grafikkarte hängt unter anderem davon ab, wie gut die vorhandenen Ressourcen ausgenutzt bzw. ausgelastet werden können. Außerdem gibt es noch andere, hier nicht aufgeführte Faktoren, die die Leistungsfähigkeit beeinflussen.MGCPDer von Nvidia angegebene MGCP-Wert entspricht nicht zwingend der maximalen Leistungsaufnahme. Dieser Wert ist auch nicht unbedingt mit dem TDP-Wert des Konkurrenten AMD vergleichbar.TypAktive EinheitenChiptaktSpeicher-größeSpeicher-taktSpeicher-interfaceSpeicher-bandbreite(GByte/s)Rechenleistung(TFlops)FüllrateROPsSMALUsTextur-einheitenTensor-kerneRT-KerneBasis(MHz)Boost(MHz)Pixel(GP/s)Texel(GT/s) 32 bit 64 bitGeForceRTX4050 Mobile22. Feb. 2023AD107 24 20 2560 80 80 20 1455 1755 6 GiB GDDR62000 MHz 96 Bit 192 8,99 0,14 84,2 140,4115 W4060 Mobile 32 24 3072 96 96 24 1545 18908 GiB GDDR6128 Bit256 11,61 0,18 90,7 181,44070 Mobile AD106 64 36 4608 144 144 36 1395 1695 15,62 0,24 81,4 244,14080 Mobile7. Feb. 2023 AD104 80 58 7424 232 232 58 1290 1665 12 GiB GDDR62250 MHz 192 Bit 432 24,72 0,39 133,2 386,3150 W4090 Mobile AD103 112 76 9728 304 304 76 1335 1695 16 GiB GDDR6 256 Bit 576 32,98 0,52 189,8 515,3
Marke | ModellOffiziellerLaunchGrafikprozessor (GPU)GrafikspeicherLeistungsdatenMGCPTypAktive EinheitenChiptaktSpeicher-größeSpeicher-taktSpeicher-interfaceSpeicher-bandbreite(GByte/s)Rechenleistung(TFlops)FüllrateROPsSMALUsTextur-einheitenTensor-kerneRT-KerneBasis(MHz)Boost(MHz)Pixel(GP/s)Texel(GT/s) 32 bit 64 bitGeForceRTX4050 Max-Q22. Feb. 2023AD10748 20 2560 80 80 20 1140 1605 6 GiB GDDR62000 MHz 96 Bit 192 8,22 0,13 77,0 128,435 W4060 Max-Q 24 3072 96 96 24 1140 14708 GiB GDDR6128 Bit256 9,03 0,14 70,6 141,14070 Max-Q AD106 36 4608 144 144 36 735 1230 11,34 0,18 59,0 177,14080 Max-Q7. Feb. 2023 AD104 80 58 7424 232 232 58 795 1350 12 GiB GDDR62250 MHz 192 Bit 432 20,04 0,31 108,0 313,2 60 W4090 Max-Q AD103 112 76 9728 304 304 76 930 1455 16 GiB GDDR6 256 Bit 576 28,31 0,44 163,0 442,3 80 W
Anmerkungen
Rezeption
RTX 4090 Der große Leistungssprung der RTX 4090 wurde in der Fachpresse positiv bewertet, da dieser bei vorherigen Generationen mit 30 % bis 40 % deutlich geringer ausfiel. Kritisch wurden das hoch angesetzte Power Target von 450 W sowie der neue 12VHPWR-Stecker bewertet. Sie wurde von der Fachpresse häufig als erste Grafikkarte bezeichnet, die aktuelle Spiele in 8K-Auflösung bzw. in 4K-Auflösung mit aktiviertem Raytracing flüssig darstellen kann.
Die PC-Welt bezeichnete die RTX 4090 als „Machbarkeitsstudie“, mit „welcher Nvidia demonstrieren will, was vom technologischen Standpunkt aus derzeit möglich ist.“ Sie habe „es nicht als Ziel, die breite Masse ansprechen, sondern ein kleines ausgewähltes Publikum, welches maximale Rechenleistung benötigt“, weshalb die unverbindliche Preisempfehlung in Europa von etwa 2000 € zur Veröffentlichung „tatsächlich nicht zu hoch gegriffen“ sei.