Ampere世代のGeForce RTX 3080 FE速攻レビュー、GTX 1080の最大3倍

Ampere世代のGeForce RTX 3080 FE速攻レビュー、GTX 1080の最大3倍

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  • 更新日:2020/09/16
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NVIDIAのAmpereアーキテクチャーを採用した新世代GeForceのフラッグシップモデル「GeForce RTX 3080」を搭載した製品が2020年9月17日の22時より順次発売される。

GeForce RTX 3080は1世代前のGeForce RTX 2080と比べ、CUDAコア数が3倍近くに増加している。同クラスの型番の進化としてはいまだかつてない規模の改変となっているが、これは4K&高画質設定でもゲームを快適に遊ぶことを意図したものだ。1世代前の最上位であるGeForce RTX 2080 Tiでは4Kで遊べるゲームは軽めのものに限定されてきたが、GeForce RTX 3080ではレイトレーシングを使った重量級ゲームでも画質を犠牲にせずに60fps以上でプレイすることを志向している。

今回筆者はGeForce RTX 3080の「Founders Edition」(以降、FEと略)をお借りし、その検証を行なう機会に恵まれた。NVIDIA曰く、GeForce RTX 3080はGeForce RTX 2080に対して最大2倍のパフォーマンスで、GeForce RTX 2080 Tiをも超えるという。NVIDIAのこの主張の答え合わせをするのが本稿の目的だ。

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今回、NVIDIAからお借りしたGeForce RTX 3080 FE。冷却ファンをカード両面に備える「Dual Axial Flow-Through」という斬新な設計を採用している。ただし、残念なことに日本国内での正式な販売予定はない

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GeForce RTX 3080はGeForce RTX 2080と同価格帯に投入される。そして、性能はGeForce RTX 2080の最大2倍(UP TO 2X 2080)という触れ込みだが果たして……?

CUDAコアは3倍弱だが、Tensorコアは半減

まずはGeForce RTX 3080 FEのスペックを確認しておこう。ちなみに、GeForce GTX 10シリーズ及びGeForce RTX 20シリーズのFEは“NVIDIA謹製ファクトリーOCモデル”的な位置付けであったが、GeForce RTX 30シリーズではそうした特別感はない。

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GeForce RTX 30シリーズと、その近傍のGeForceとのスペック比較。ここではFEのみ比較している。なお、“8Nnm”とは“8nm NVIDIAカスタムプロセス”を示す

まずAmpereではSM(Streaming Multiprocessor:CUDAコアのクラスター4基をまとめるユニット)あたりのCUDAコアがTuring世代の2倍(128基)に増えたことで、GeForce RTX 30シリーズは全体的にCUDAコアモンスター化が一気に加速している。その一方で、RTコアやTensorコアは事情が異なる。SM1基あたりのRTコアの数は1基なのはTuring世代と同じだが、TensorコアはSM1基あたり8基から4基へ半減しているのだ。

4Kで高画質、さらにレイトレーシングも併用するとなればDLSSが欠かせないのにTensorコアを減らすのは一見理解不能な変更だが、Ampereの第3世代TensorコアはTuring世代の半数規模でも同等の働きをする上に、スパースネットワーキングを利用したAI処理を使えば、さらに処理能力は倍になるとNVIDIAは謳っている。RTコアもTensorコアもCUDAコア数ほどの派手な増強はないものの、確実に進化しているのだ。このあたりの詳しい解説は既報の「GeForce RTX 30-Series Tech SessionsでわかったAmpereが超進化した理由」をご一読いただきたい。

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モニタリングツール「GPU-Z」でGeForce RTX 3080 FEの情報を拾ってみた。GDDR6Xメモリーの実クロックは1188MHzと極めて低いことがわかる(実クロックの16倍がデータレートになる)

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GPU-ZでカードのPower Limit、すなわちGeForceにおけるTDP、またの名をTBP(Total Board Power)は320W。オーバークロック(以下、OC)ツールでPower Limitを引き上げれば、最大約16%増の370Wまで対応できる(自己責任)

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GPU温度の上限は83度。これはGeForce RTX 20シリーズのFEと共通の設定だ。ただし、Temperature Limitを引き上げた時の最大温度は90度と微妙に上がっている(GeForce RTX 2080 Ti FEは88度)

RTX 3080 FE通電時の外観をチェック

さて、ベンチマークテストの解禁に伴い、実際にシステムへ組み込んだ状態や通電時の写真も公開できるようになったので何点かお見せしよう。2スロット厚をフルに使った全長287mmのGeForce RTX 3080 FEは、上面のロゴ以外に3ヵ所発光するポイントがある。

さらに、GeForce RTX 3080 FEのファンはどちらも独立して回転数が制御され、さらに低温時はファンが停止する準ファンレス仕様になっている。ファンの停止と回転の境目は50度あたり(実測値)なので、アイドルかそれに近い状態であればファンはほぼ停止していると言っていいだろう。しかし、低温時でもファンが回転する時もあったが、条件は不明。

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GeForce RTX RTX 3080 FEの中央、X字状の構造とフィンの隙間にディフューザーが仕込まれており、通電時は白く点灯する。右手のフィンの隙間から、向こう側のRGB LED搭載メモリーの光が透けて見える

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裏面はファンのあるほうだけ点灯する。写真ではかなり輝いている感じだが、肉眼だとうっすら光っている程度にしか見えない。通電中だが低温なのでファンも停止している

PCI Expressと電源ユニットの制限はあるのか?

GeForce RTX 30シリーズはカードのサイズも大きい。GeForce RTX 3080は“フラッグシップGPU”であるため、AICパートナー製カードも大型のものが主力だ。これは手持ち(あるいは使用予定の)PCケースの寸法とよく相談して決めよう。

それ以上に気になるのは拡張スロットの仕様と電源ユニットへの負担だ。GeForce RTX 30シリーズはPCI Express 4.0(Gen4)に対応しているが、これに正式対応するのはAMDのX570チップセットまたはB550チップセット、そしてTRX40チップセットの3種類のみとなる。

だが、Gen3止まりのIntel製チップセット(Z490など)や、AMDの旧世代チップセット(X470など)でも問題なく使えるどころか、ほとんど性能の低下は見られない(後述)。NVIDIAは「RTX IO」というSSDから直接データを読み込んでビデオカード上のVRAMに展開することでCPUボトルネックを解消する技術をアナウンスしているが、これが使えるのはずっと先になる見込みだし、Gen3でRTX IOを使ってもGen4との性能差は数%と、NVIDIAも「GeForce RTX 30 Series Tech Session」で語っている。ゆえに、現時点ではGen4にこだわる必要はないのだ。

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SSDからデータを直接GPU側へ読み出せるRTX IOが実装されれば、Gen4の帯域が生きる目も出てくるが、これが普通に使われるようになるには最低2年は待つ必要があるのではないだろうか

次に電源ユニットだが、まずGeForce系カードが消費する電力は搭載GPUのTBP(Total Board Power:カード全体の消費電力)にほぼ等しく、GPU-Zで確認できるPower Limitともほぼ等しいことを知っておこう。これは既報の「ビデオカードの消費電力を正確に計測するNVIDIAの純正キット「PCAT」と「FrameView」を解説」で明らかにしている。

つまり、TDP320WのGeForce RTX 3080カードをVsync無効で普通に回した時の消費電力は、その時々で変動するものの平均320Wである。ただし、瞬間的にこの値を超えることもあるので、マージンは+40W(GeForce RTX 3080だけで最大360W)は見ておくと良いだろう。

現時点でメインストリームCPUで最も電力を食うCore i9-10900K環境のPL1無制限設定だと、CPUに超高負荷をかけるテストソフト「Prime95」でCPUをフルロードすると、システム全体で390W弱消費する(参考記事:Core i9-10900Kを筆頭に第10世代Core超徹底検証!Ryzenよりもゲームで強いって本当?)。うち20Wはアイドル状態のGPUが消費していることを計算に入れると、CPUもGPUもフルロードというワーストケースでは730W(390W-20W+320W+40W)となり、これはNVIDIAが推奨する電源容量(750W)とほぼ一致する。

この730Wという見積もりはシステムに高負荷をかけるテストソフト「FurMark」や「Prime95」を使って非現実的な処理を重ねた時に想定される消費電力なので、普通にPCゲームを楽しむなら750Wで十分運用できると言えるだろう。ただし、もっと心の余裕が欲しいなら、8コア以上のCPU環境では850~1000Wのものを選んでおきたい。

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NVIDIA公式のGeForce RTX 3080のシステム要件。8ピンの補助電源ケーブル2本が引き出せる容量750Wの電源ユニットが推奨されている。もちろん、ファクトリーOCモデルの場合はこれ以上が必要になることもある

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GeForce RTX 3080 FEは基板を小さくするために普通の補助電源コネクターよりもピッチの狭い12ピンコネクターを採用している。普通の8ピンケーブル2本を12ピンにまとめるケーブルが同梱されているが、見栄えはあまり良いとは言えない。電源ケーブルメーカーやケーブルショップの対応が期待される

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GeForce RTX 3080 FEでFurMarkのストレステストを実行し、カード全体の消費電力をPCATで測定。拡張スロットと8ピンケーブル2本ぶんの消費電力の瞬間最大値は354Wまで到達したものの、概ね320W前後をフラフラする感じだ。さらに、8ピンケーブル1本あたり最大145W程度の電力を消費することもわかった

RTX 2080 Ti/2080とGTX 1080のFEと比較

では今回の検証環境を紹介しよう。GeForce RTX 3080 FEのパフォーマンスを知るために、Turing世代GeForceのフラッグシップであるGeForce RTX 2080 TiにGeForce RTX 2080、そして4年前のGeForce GTX 1080をすべてFEで準備した。ドライバーのバージョンはGeForce RTX 3080 FEのみ評価用β版(456.16)、それ以外はすべて452.22 Hotfixを使用している。

果たしてGeForce RTX 3080はGeForce RTX 2080の“最大2倍の性能”に到達できるのか? そして、それはどういう条件なのか? さらに、GeForce RTX 3080は本当に4Kゲーミング用GPUとして使えるものなのかを検証していきたい。

「Fire Strike」はもう役に立たない?

まずは何はなくとも「3DMark」を回さなくては始まらない。今回はすべてDXR(DirectX Raytracing)に対応しているGPUなので、レイトレーシング対応の「Port Royal」でどの程度GeForce RTX 3080がほかを引き離すかにも注目したい。

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「3DMark」のスコアー

GeForce RTX 3080 FEはTuring/Pascal世代のGeForceを見事に突き放した。新世代GeForceのフラッグシップモデルと認めざるを得ないハッキリとした勝ち方だ。その一方で、各GPUに対してどの程度伸びているかを考えてみると、テストによって勝ちのレベルが変わってくる点に注目したい。

最もGeForce RTX 3080 FEのアドバンテージが感じられないのはFire Strikeだ。RTX 2080 Ti FEに対してはわずか15%、対GeForce RTX 2080 FEでも34%しかスコアーが伸びていない。2013年当時に設定されたハイエンドフルHDゲーミング環境を想定したFire Strikeでは、正しくGeForce RTX 3080 FEの性能を把握することはできないのだ。

だが描画負荷が高くなるほど旧世代GeForceとの差は開く。Time Spy(WQHD想定)では、GeForce RTX 2080 Ti FEに対し約22%、GeForce RTX 2080 FEに対しては約52%上昇。レイトレーシング処理を使うPort Royalではそれぞれ約31%、約74%のゲインとなった。描画処理が複雑かつ重いゲームでこそ、GeForce RTX 3080 FEは輝く可能性があることを示した。

続いて、システム全体の消費電力をチェックする。消費電力計はラトックシステムのワットチェッカー「RS-WFWATTCH1」を使用し、システム起動10分後を「アイドル時」、3DMarkのTime Spyデモ実行中の最大値を「高負荷時」、ゲーム「Control」をプレイ状態で放置した時の安定値を「ゲーム中」とした。また、Time Spyのスコアーを高負荷時の消費電力で割った(かなり雑な)ワットパフォーマンスを「Time Spy/W」として算出。なお、高負荷時及びゲーム中は小数点以下の値は切り捨てている。

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システム全体の消費電力+ワットパフォーマンス

さすがにTBP320Wのカードだけあって、GeForce RTX 3080 FEの消費電力はそれなりに高かった。OCをしていない状態でGeForce RTX 2080 Ti FEの71~76W増はかなり高いと言えるだろう。ただし、1WあたりのTime Spyスコアーも伸びているので“高い性能なりの消費電力”とも言える。ゲーム中でもシステム全体で480W弱消費なので、電源ユニットの推奨容量750Wという数字には十分な妥当性があると言える。

Rainbow Six SiegeではフルHDならGTX 1080の約3倍

続いて実際のゲームでの検証に入ろう。今回は検証ゲームタイトル数を多めにしたが、時間の都合上今回はその一部だけをお見せするに留めたい。

まずは高フレームレートが命のeスポーツ性の高いタイトルとして「Rainbow Six Siege」を使用する。APIはDirectX 11とVulkanが選択できるが、今回改めて全GPUで計測したところ、Vulkanのほうが平均フレームレートにおいて4~25%高い値を示した(GeForce GTX 1080だと微妙にDirectX 11のほうが高いが……)ため、Vulkanモードで計測した。

画質は“最高”をベースにレンダースケールを100%とした。内蔵ベンチマーク機能を利用して計測している。

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「Rainbow Six Siege」Vulkan、1920×1080ドット時のフレームレート

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「Rainbow Six Siege」Vulkan、2560×1440ドット時のフレームレート

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「Rainbow Six Siege」Vulkan、3840×2160ドット時のフレームレート

GeForce RTX 3080 FEを頂点とするグラフ全体の傾向は変わらないが、旧世代GPUからGeForce RTX 3080 FEを見た時の伸び率(平均フレームレート)を考えると、3DMarkより良い。例えば、フルHDならGeForce RTX 2080 Ti FEよりもGeForce RTX 3080 FEが約30%上、GeForce RTX 2080 FEに対しては約54%上になる。これが4Kになるとそれぞれ約42%、約78%上となるので、高負荷なほど差が開くという傾向については3DMarkと同じだ。また、GTX 1080に対しては4K時の平均フレームレートが約3倍(約194%上)と凄まじい差になった。

フルHD時における差が最も少ないとは言え、GeForce RTX 3080 FEなら最低376fps出せるので、今後ディスプレーメーカーが発売を予定している360Hzのハイエンドゲーミングディスプレーのリフレッシュレートは余裕で超えている。eスポーツシーンで最高の滑らかさを得たいなら、GeForce RTX 3080はぜひとも欲しいGPUと言えるだろう。

GeForce RTX 3080の国内価格については否定的な見解が多いのは確かだが、GeForce RTX 2080 Ti搭載カードと同程度の価格ならGeForce RTX 2080 Tiよりも30%以上コンスタントに高い性能が出るのだから、お買い得と言えるのではないだろうか。

Horizon Zero Dawnでは4K時にRTX 2080の1.7倍

続いては、描画負荷の重いタイトル代表として「Horizon Zero Dawn」で検証する。画質は“最高画質”とし、ゲーム内のベンチマーク機能を利用して計測した。なお、ところどころ最低フレームレートがかなり低めの値を出している部分があるが、これはHorizon Zero Dawnの癖のようなものだ。最新パッチ(1.0.4)で最低フレームレートが落ち込む頻度が緩和されたようだが、今回のベンチマークの時間制限内では低いものは低いままだったのでそのまま掲載している。

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「Horizon Zero Dawn」1920×1080ドット時のフレームレート

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「Horizon Zero Dawn」2560×1440ドット時のフレームレート

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「Horizon Zero Dawn」3840×2160ドット時のフレームレート

ここでも平均フレームレートに注目して比較すると、フルHDならGeForce RTX 3080 FEはGeForce RTX 2080Ti FEに対して約22%上、GeForce RTX 2080 FEに対しては約51%上。4Kではそれぞれ約35%、約70%上となる。Rainbow Six Siegeよりも描画負荷は重いが伸びは鈍い。つまり、GeForce RTX 3080がどれだけ輝くかはゲーム側のエンジンとの相性も影響していることは間違いない。

というわけで、ここまでのデータを見るかぎり、NVIDIAが謳うGeForce RTX 3080の性能はGeForce RTX 2080に対し100%上乗せ(つまり2倍)確定ではなく、おおよそ70~80%上乗せと考えるのが妥当だろう。

ただし、GeForce GTX 1080を基準にすると4KどころかフルHDでも100%以上の上乗せ、4Kなら約152%上乗せとなる。GeForce GTX 1080はまだ現役で使えるGPUであることは間違いないが、GeForce RTX 3080に乗り換えることで劇的な体感性能の向上を実感できるだろう。Pascal世代からAmpereに乗り換えれば、HDMIのバージョンが2.1になり、NVEncも強化され、さらに将来的にはRTX IO対応も期待できるなど、乗り換えの付加価値もぐっと高くなる。

ちなみに、Horizon Zero Dawnで最低フレームレートが低めに出る問題だが、これはGPU側の問題とは言い切れない。Horizon Zero Dawnのベンチマークでは目に見えるフレームレートと同時にGPUフレームレート(GPU側で処理したフレームレートで、画面表示とは別のもの)も出るのだが、これをざっくりと比較してみよう。最低フレームレートが問題なのでGPUフレームレートの下位5%点及び平均フレームレートを比較してみる。

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「Horizon Zero Dawn」の各解像度におけるGPUの下位5%点と平均フレームレートを比較したもの

これを見ると特定のGPUで落ち込むようなことはなく、各GPUに期待されるパフォーマンス通りの数値になっている。Horizon Zero DawnのPC版はリリース当初からフレームレートが急に落ち込むことが多かったが、現行バージョンでもまだ完全には解消されていないのだ。

PCI Express Gen3接続で性能は変わるか?

今回は新旧合わせ15本のゲームでデータをとったが、そのすべてを今ここでお見せできない(毎度ギリギリまで引っ張る筆者が悪いのだが……)。残り13本の結果は次回に回すとして、最後に気になる「PCI Expressバージョンの影響」について検証してみたい。

GeForce系GPUの接続インターフェースは、TuringまではPCI Express 3.0(Gen3)だが、AmpereからはGen4に格上げされた。すでにライバルAMDはRadeon RX 5700シリーズでGen4対応しているので、ここで両者は共通の土台に立ったことになる。だが、Gen4接続を確保するには、AMDのRyzen 3000シリーズ(内蔵GPUのないもの)とX570チップセットまたはB550チップセット搭載マザーボードを組み合わせるか、第3世代Threadripper+TRX40チップセット搭載マザーボードの組み合わせが必要になる。

前述の通り、PCI Express Gen4のビデオカードはGen3環境でも問題なく利用できるが、理論上のバス幅は16GT/秒でなく8GT/秒(GTはGiga-Transferの意)に絞られてしまう。これがグラフィック性能にどう影響するか確かめてみたい。

ここでの検証は、マザーボードのBIOS設定でPCI Expressの動作モードを強制的にGen3に落とした時のベンチマーク結果をデフォルトのGen4時と比較するというもの。検証に使うベンチマークは「3DMark」、「Rainbow Six Siege」、「Horizon Zero Dawn」の3つだ。なお、ここで登場するビデオカードはGeForce RTX 3080 FEだけだ。

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GeForce RTX 3080 FE環境で「3DMark」を使い、PCI Express Gen4とGen3のスコアーを比較

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GeForce RTX 3080 FE環境で「Rainbow Six Siege」を使い、PCI Express Gen4とGen3の平均フレームレートを比較

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GeForce RTX 3080 FE環境で「Horizon Zero Dawn」を使い、PCI Express Gen4とGen3の平均フレームレートを比較

この検証と類似の検証をRadeon RX 5700ファーストレビュー時に実施しているが、そこでも今回の結果とほぼ共通の結果が得られている。つまり、現行のGen4対応GPUをGen3環境で使っても差はほとんどないか、出たとしても3~5%程度の下落に留まる。もちろん、限界を攻めたいならGen4環境がベストなのは言うまでもない。

しかし、Intelプラットフォームは未だGen3止まりだが、CPUのクロックという武器がある。Gen3とGen4のこのわずかな性能差ならCPUパワーで相殺する可能性も十分あり得るのだ。というわけで、GeForce RTX 30シリーズにはどのCPUがベストかについては、いずれ時を改めて検証することにしたい。

次回は残り13本のベンチマーク結果を一気に比較

今回のGeForce RTX 3080 FEのレビューはここまで。次回は残り13本のゲームの結果をひたすら比較することにしたい。「Apex Legends」や「PUBG」、「Microsoft Filigt Simulator 2020」などのパフォーマンスが気になる方は、ぜひとも続報記事を楽しみにして頂きたい。

■関連サイト

NVIDIA GeForce Special Event

NVIDIA GeForce RTX 30シリーズ

加藤勝明(KTU) 編集●ジサトライッペイ/ASCII

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