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英偉達(dá)在北京時(shí)間9月2日舉辦新品發(fā)布會(huì)，正式發(fā)布了全新的英偉達(dá)RTX 30系顯卡，包括RTX 3070、RTX 3080以及RTX 3090，采用了最新的安培架構(gòu)以及高度定制的三星的8nm制程工藝，在性能上也取得了極大的提升，可以說幾乎橫掃了所有的20系顯卡。

英偉達(dá)官方表示RTX 3080擁有2倍的RTX 2080的性能，而RTX 3070則超過了RTX 2080 Ti，至于最旗艦的RTX 3090更是能夠滿足8K分辨率和60幀的終極目標(biāo)，而第三代深度學(xué)習(xí)單元，第二代的RTX光追處理單元又讓新一代顯卡更加出色，那么為什么今年的30系顯卡如此給力，它又有什么黑科技呢？

目前英偉達(dá)舉辦了關(guān)于30系安培顯卡的技術(shù)講解會(huì)，詳細(xì)地介紹了新一代的安培架構(gòu)，也介紹了在安培顯卡上所采用的全新的圖形特性。而在本文中我們也將淺顯地介紹安培架構(gòu)，此外也將為大家?guī)碛ミ_(dá)在30系顯卡上所采用的眾多黑科技。

架構(gòu)的革新：CUDA數(shù)量大幅提升

對(duì)于新一代顯卡來說，架構(gòu)的改進(jìn)能夠極大地提升顯卡的性能，而光線追蹤游戲的加入又讓英偉達(dá)的顯卡在架構(gòu)上有著革命性的變化，這種變化在20系顯卡中就已經(jīng)初顯端倪，英偉達(dá)在20系顯卡中除了傳統(tǒng)的FP32計(jì)算單元之外也額外加入了RT計(jì)算單元以及Tensor Core計(jì)算單元，其中RT計(jì)算單元用于光追的計(jì)算，而Tensor Core則是降低實(shí)際圖形的渲染分辨率，降低GPU的運(yùn)算壓力，讓光追游戲更加流暢。

而到了30系顯卡，英偉達(dá)又對(duì)安培架構(gòu)進(jìn)行了更新和改良，其中最大的改動(dòng)便是更改了每個(gè)SM單元中的FP32單元。圖靈架構(gòu)中一個(gè)SM單元擁有一個(gè)FP32計(jì)算單元，此外還包括RT Core，Tensor Core與INT32計(jì)算單元。而到了安培架構(gòu)，英偉達(dá)在一個(gè)SM單元中除了設(shè)立了獨(dú)立的FP32計(jì)算單元外，還額外讓INT 32與FP32共享一個(gè)計(jì)算單元，也就是說在安培架構(gòu)顯卡中，每一個(gè)SM單元的構(gòu)成為獨(dú)立的FP32和INT 32與FP32的組合單元與Tensor Core計(jì)算單元。

和圖靈顯卡相比，安培架構(gòu)單個(gè)用于負(fù)責(zé)FP32計(jì)算的單元翻倍，因此消費(fèi)者看到的是30系顯卡相當(dāng)夸張的單精度性能以及CUDA數(shù)量。其中RTX 3070擁有5888個(gè)CUDA，RTX 3080擁有8704個(gè)CUDA，RTX 3090擁有10496個(gè)CUDA，讓性能也能得到極大的提升，RTX 3080的單精度浮點(diǎn)可以達(dá)到30T之多。和圖靈顯卡相比，安培顯卡除了能夠提供2倍的FP32性能之外，在L1的帶寬速度也提升了2倍，容量提升了33%，而第二代的光追計(jì)算單元和第三代Tensor Core能夠擁有2倍的多邊形渲染與稀疏矩陣的性能。

并且為了能夠與30系顯卡暴增的CUDA相搭配，全新一代的顯卡也采用了美光最新的GDDR6X顯存，全新的GDDR6X顯存采用了四級(jí)脈沖幅度調(diào)制（PAM4）信令，可在不增加SGRAM功耗的情況下顯著提高性能，讓顯卡擁有更高的顯存帶寬，其中旗艦版的RTX 3090甚至擁有1TB/S的顯存帶寬，從而也能極大程度地提升游戲性能。30系顯卡最高能夠擁有1.9倍的RTX 20系顯卡的能耗比。

三星8nm制程：更多晶體管帶來性能飛躍

從上述架構(gòu)描述便可以看到，和圖靈顯卡相比，安培顯卡在規(guī)模上得到了極大的提升，這就需要更多的晶體管以及計(jì)算單元才可以實(shí)現(xiàn)。而圖靈顯卡所采用的12nm FNN工藝已經(jīng)達(dá)到了極限，而顯卡的GPU面積又不能無限擴(kuò)大，因此更換制程工藝成為了提升顯卡晶體管的不二法門了。

英偉達(dá)在Tesla A100計(jì)算卡上選擇的是臺(tái)積電的7nm制程工藝，不過在安培顯卡上使用的是深度定制的三星的8nm制程工藝，英偉達(dá)將其稱之為三星8N。和12nm FNN制程相比，三星8nm工藝可以帶來更高的晶體管密度，從而在相同Die面積下塞入更多的晶體管。英偉達(dá)稱面積最大的GA 102可以擁有280億個(gè)晶體管，這個(gè)數(shù)量是圖靈顯卡的1.5倍，不過與A100計(jì)算卡的542億個(gè)晶體管相比，還是少了很多，這額外增加的140億個(gè)晶體管自然是增加到了Tensor、RT以及FP32計(jì)算單元中，從而確保30系顯卡能夠擁有如同怪獸般的規(guī)格與性能。

很多消費(fèi)者會(huì)疑問，為什么新一代安培顯卡在光追以及深度學(xué)習(xí)性能上比圖靈顯卡強(qiáng)這么多，在這一次的技術(shù)講解會(huì)上，英偉達(dá)也詳細(xì)地為大家介紹了在安培架構(gòu)下的幀生成時(shí)間。

首先是帕斯卡架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)采用的是傳統(tǒng)的FP32計(jì)算單元，沒有光追架構(gòu)和深度學(xué)習(xí)架構(gòu)，在進(jìn)行傳統(tǒng)游戲的幀生成時(shí)間為12ms，但是如果遇到擁有光線追蹤的游戲，那么帕斯卡架構(gòu)只能依靠SM單元強(qiáng)行運(yùn)算，極大地降低了游戲的速率，幀生成時(shí)間也提升至92ms。

而到了圖靈顯卡，由于對(duì)SM單元進(jìn)行了優(yōu)化，此外也加入了RT單元和Tensor Core單元，因此純SM單元計(jì)算光追的幀生成時(shí)間為51ms，已經(jīng)比帕斯卡要快得多，而獨(dú)立的RT單元讓幀生成時(shí)間降低至19ms，而如果加入DLSS，那么幀生成時(shí)間則縮減至13ms，已經(jīng)與傳統(tǒng)游戲無異。

至于安培架構(gòu)，英偉達(dá)對(duì)SM單元的光追性能進(jìn)行了再一次的改良和強(qiáng)化，如今使用安培架構(gòu)的顯卡純RT運(yùn)算的幀生成時(shí)間為11ms，而加入了DLSS則降低至7.5ms，要是游戲支持第二代的RT以及DLSS，那么幀生成時(shí)間甚至可以降低至6.7ms，已經(jīng)是帕斯卡渲染傳統(tǒng)游戲的一半時(shí)間，自然在性能上更加出色。

RTX IO：游戲瞬間完成加載

2020年是游戲設(shè)備更新?lián)Q代的一年，目前在游戲機(jī)領(lǐng)域， 包括索尼和微軟都表示通過最先進(jìn)的技術(shù)讓游戲的加載時(shí)間成倍降低，其中索尼表示PS5所集成的超高速SSD讓游戲加載時(shí)間降低到一個(gè)相當(dāng)喜人的成績。而這一次英偉達(dá)也推出了全新的RTX IO技術(shù)，通過GPU與SSD之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而降低游戲的加載時(shí)間，提升玩家們的游戲體驗(yàn)。

英偉達(dá)稱，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換是由硬盤中的文件先與CPU和內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，隨后CPU將這些數(shù)據(jù)與顯卡進(jìn)行交換，也就是說以CPU為數(shù)據(jù)中心進(jìn)行傳輸，這樣子在運(yùn)行游戲的時(shí)候，考驗(yàn)的是CPU的性能。過去由于硬盤的速度沒有達(dá)到一個(gè)很高的水平，因此CPU的性能尚且可以應(yīng)付數(shù)據(jù)流。

而如今隨著SSD的速度越來越大，CPU處理數(shù)據(jù)流的壓力也越來越多，所需要的CPU處理單元也日益增高，尤其是PCIe 4.0的數(shù)據(jù)量，更是讓CPU壓力巨大，自然處理其他方面的單元就少了很多。英偉達(dá)以HDD所需的CPU性能為1，如果讓CPU處理基于PCIe 4.0通道傳輸?shù)膲嚎s數(shù)據(jù)流，那么需要24的CPU性能，顯然極其影響CPU發(fā)揮其作用。

而RTX IO的出現(xiàn)則讓顯卡率先實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，而顯卡與CPU之間再進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而解放CPU的算力，英偉達(dá)表示使用RTX IO之后，如果是PCIe 4.0的SSD，那么原本24的性能需求如今只需0.5的相對(duì)性能就可以實(shí)現(xiàn)相同的功效，極大程度地提升了CPU的使用效率，具體而言就是大幅地提升游戲的加載時(shí)間。

英偉達(dá)也拿視頻進(jìn)行了對(duì)比，同樣加載實(shí)機(jī)畫面，HDD的加載速度為4.87秒，而NVMe的加載速度為4.87秒，如果基于RTX IO，那么加載時(shí)間僅為1.62秒，可以說基本上實(shí)現(xiàn)了游戲的秒加載。

英偉達(dá)還表示微軟計(jì)劃明年為游戲開發(fā)者推出面向 Windows 的 DirectStorage 開發(fā)者預(yù)覽版，屆時(shí)擁有NVIDIA RTX顯卡的玩家便可享受到這種技術(shù)。

8K DLSS：為8K分辨率而生

英偉達(dá)的DLSS已經(jīng)升級(jí)至了2.0版本，相比較初代DLSS，DLSS 2.0擁有更高的圖形顯示效率以及畫面素質(zhì)，在部分場(chǎng)景中畫質(zhì)甚至超過了傳統(tǒng)的抗鋸齒，獲得了玩家們的好評(píng)。而到了30系顯卡中，英偉達(dá)表示旗艦卡皇RTX 3090的目標(biāo)便是8K 60幀，于是DLSS也理應(yīng)推出了8K DLSS，讓顯卡流暢運(yùn)行8K游戲不再是夢(mèng)想。

在目前的幾個(gè)DLSS中，1080P的DLSS原生渲染分辨率為1280*720，1440P的原生渲染分辨率為2560*1440，4K的渲染為1920*1080，而到了8K則提升至2560*1400?？紤]到8K所需的渲染能力十分地苛刻，英偉達(dá)的AI需要處理高達(dá)9倍的像素，從而對(duì)于顯卡的AI性能也是一個(gè)極大的考驗(yàn)。

當(dāng)然高像素填充率帶來的是圖形畫質(zhì)的質(zhì)的飛躍，英偉達(dá)放出了8K DLSS，原生4K與原生1080P之間的畫質(zhì)，顯然8K DLSS能夠擁有更強(qiáng)的畫質(zhì)，甚至已經(jīng)不是一個(gè)時(shí)代了，另外英偉達(dá)也放出了眾多游戲在8K分辨率下的性能表現(xiàn)。其中《Control》的8K DLSS支持得最為完美，通過8K DLSS，原本僅有十幾幀的速度可以達(dá)到57幀，基本上實(shí)現(xiàn)了流暢運(yùn)行。而未來隨著支持DLSS的3A大作日益增多，8K DLSS也將擁有更多的用武之地。

RTX GI：光照更加自然

目前的光線追蹤已經(jīng)能夠讓游戲畫面的光照接近真實(shí)世界，但是和真實(shí)世界相比，由于性能的限制，有很多的光照特性并沒有體現(xiàn)在游戲之中，因此各大游戲廠商與顯卡廠商通力合作，通過更新的開發(fā)工具來提升光線追蹤的品質(zhì)，從而讓游戲畫面愈發(fā)接近于真實(shí)畫面。

RTX全局照明（RTXGI）SDK為開發(fā)者提供了在多重反射下的非直射光線可擴(kuò)展的解決方案，無需預(yù)烘焙、不漏光、無需繁重的每幀負(fù)載。所有支持DXR API的顯卡均支持RTXGI，RTXGI是現(xiàn)有工具、認(rèn)知和能力下引入光線追蹤的理想起點(diǎn)。可以說通過更新一代的顯卡開發(fā)工具，開發(fā)者可以更好地進(jìn)行游戲的開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)更加出色的光線追蹤效果。

新一代散熱器：更高風(fēng)量，更低溫度與噪音

英偉達(dá)在新一代顯卡上采用了如此多的黑科技，而消費(fèi)者最終拿到則是RTX 3090、RTX 3080以及RTX 3070這三款顯卡成品，由于這一代塞入了更多的晶體管，因此顯卡在發(fā)熱和功耗上自然也水漲船高，從而對(duì)顯卡的散熱能力提出了挑戰(zhàn)。

為此，英偉達(dá)在三款顯卡上均重新設(shè)計(jì)了散熱器的規(guī)格，同時(shí)PCB版也進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以RTX 3080為例，全新的PCB為V字型異形板，和RTX 2080相比體積大幅減少，同時(shí)擁有12Pin的供電與18相的供電，可以說十分地豪華，從而確保顯卡在滿載時(shí)候的穩(wěn)定運(yùn)行。

而在散熱器的設(shè)計(jì)上，RTX 3080不計(jì)成本地采用了勻熱板的設(shè)計(jì)，最大程度地提升了GPU的散熱范圍，而且前后雙風(fēng)扇設(shè)計(jì)能夠最大程度地排盡GPU所散發(fā)的熱量，確保顯卡的穩(wěn)定運(yùn)行，并且配合機(jī)箱的風(fēng)道讓散熱效率最大化。

英偉達(dá)以RTX 3080和RTX 2080為例，在相同風(fēng)速下，RTX 3080的溫度可以降低20攝氏度，而相同溫度下，RTX 3080的噪音又可以降低10分貝。而RTX 3090則和Titan RTX相對(duì)度，其余條件相同的前提下，RTX 3090最高獲得30攝氏度的溫度下降以及20分貝的噪音降低，十分地給力。

當(dāng)然也有用戶擔(dān)心由于全新的散熱方式會(huì)將熱量散發(fā)至內(nèi)存以及CPU的風(fēng)冷，從而影響它們的散熱效果，對(duì)于英偉達(dá)表示他們經(jīng)過了多次的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)并沒有特別的影響，玩家完全可以不用擔(dān)心自己的內(nèi)存和CPU受到損壞。

總結(jié)：為玩家打造的新一代王牌

9月2日的凌晨，當(dāng)老黃拿出新一代顯卡的時(shí)候，整個(gè)DIY行業(yè)歡呼雀躍，畢竟和20系顯卡相比，全新的30系顯卡可以說是真正的革命性的進(jìn)步，無論是性能還是新特征，RTX 30系顯卡的出現(xiàn)讓玩家紛紛表示過癮，更為重要的是這一次老黃是加量不加價(jià)，更是讓玩家們舍得為這些性能出色的顯卡買單。

隨著光追性能的大幅提升無疑將促進(jìn)相關(guān)游戲的普及，推動(dòng)游戲行業(yè)的發(fā)展，除了為8K而生的旗艦級(jí)顯卡，未來即使入門級(jí)顯卡也有可能實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)秀的光追體驗(yàn)，越來越多的玩家將有機(jī)會(huì)體驗(yàn)到更高的游戲畫質(zhì)，至于RTX30系列顯卡的實(shí)際表現(xiàn)如何？就讓我們拭目以待吧。