NVIDIA GeForce RTX 2xxx: Рождение трассировки лучей

Как архитектура Turing разделила индустрию на «до» и «после», сменив привычный префикс GTX на заветный RTX — и почему на старте за это пришлось платить неудобствами и завышенной ценой.

Архитектурный сдвиг: RT-ядра и тензорные ядра

20 сентября 2018 года NVIDIA выпустила на рынок архитектуру Turing — первую в истории потребительских видеокарт с выделенным кремнием под трассировку лучей. Раньше отражения, тени и глобальное освещение в играх имитировались десятками растровых трюков; Turing добавила на кристалл специализированные блоки, которые считают физику распространения света напрямую:

• RT-ядра: аппаратные ускорители пересечения лучей с геометрией сцены (Ray Tracing) — по одному RT-ядру на каждый потоковый мультипроцессор (SM) чипа.
• Тензорные ядра: матричные процессоры для нейросетевых вычислений, на которых строится технология интеллектуального апскейлинга DLSS — восемь тензорных ядер на каждый SM.

Именно соотношение «1 RT-ядро и 8 тензорных ядер на каждые 64 CUDA-ядра» и определяет разницу между всеми картами линейки — от RTX 2060 до RTX 2080 Ti отличается по сути только то, сколько таких блоков-мультипроцессоров NVIDIA оставила активными на кристалле.

Линейка Turing целиком: от RTX 2060 до RTX 2080 Ti

Серия вышла не одним днём, а двумя волнами: флагманы в сентябре-октябре 2018 года, доступный RTX 2060 — в январе 2019-го, а спустя ещё полгода, в июле 2019 года, вся линейка получила обновление Super в ответ на выход конкурирующих AMD Radeon RX 5700 на новой архитектуре RDNA.

RTX 2060 — вход в трассировку лучей за $349

Вышла в январе 2019 года — почти на четыре месяца позже флагманов — и стала первой картой линейки в привычном «народном» ценовом сегменте. Урезанный вариант того же TU106, что и в RTX 2070, но с шестью отключёнными потоковыми мультипроцессорами.

• Чип: TU106 (урезанный)
• CUDA-ядра: 1920
• RT-ядра / Tensor-ядра: 30 / 240
• Частоты: 1365 МГц база / 1680 МГц буст
• Память: 6 ГБ GDDR6, шина 192 бит, 336 ГБ/с
• TDP: 160 Вт
• Цена: $349

Рисунок 1.1: Кристалл GPU TU106 из GeForce RTX 2060 под микроскопом.
Фото: Fritz Fritzchens / Лицензия: CC0 (общественное достояние)

RTX 2060 Super

Спустя девять месяцев после запуска, в июле 2019 года, NVIDIA выпустила ревизию линейки под маркой Super — в ответ на выход AMD Radeon RX 5700 на новой архитектуре RDNA. RTX 2060 Super получила прирост в 256 CUDA-ядер, но главное — память выросла сразу с 6 до 8 ГБ, а шина расширилась с 192 до 256 бит, заметно сократив разрыв с оригинальной RTX 2070.

• Чип: TU106
• CUDA-ядра: 2176
• RT-ядра / Tensor-ядра: 34 / 272
• Частоты: 1470 МГц база / 1650 МГц буст
• Память: 8 ГБ GDDR6, шина 256 бит, 448 ГБ/с
• TDP: 175 Вт
• Цена: $399

RTX 2070 — «народная» RTX первой волны

Вышла на месяц позже флагманов, заменив собой GTX 1080 в модельном ряду и позиционируясь как самый доступный билет в мир RTX и DLSS — пусть и по цене куда выше, чем привычные для этого сегмента $350–400.

• Чип: TU106 (полный)
• CUDA-ядра: 2304
• RT-ядра / Tensor-ядра: 36 / 288
• Частоты: 1410 МГц база / 1620 МГц буст (1710 МГц FE)
• Память: 8 ГБ GDDR6, шина 256 бит, 448 ГБ/с
• TDP: 175 Вт (185 Вт у Founders Edition)
• Цена: $499 (реф.) / $599 (FE)

Рисунок 1.2: ASUS GeForce RTX 2070 ROG STRIX Advanced, 8 ГБ GDDR6.
Фото: Michael Wolf / Лицензия: CC BY-SA 3.0

RTX 2070 Super

Фактически урезанный TU104 вместо TU106 — по сути половина пути от старой RTX 2070 к RTX 2080, с производительностью практически на уровне GTX 1080 Ti при той же цене $499, что и у предшественницы.

• Чип: TU104
• CUDA-ядра: 2560
• RT-ядра / Tensor-ядра: 40 / 320
• Частоты: 1605 МГц база / 1770 МГц буст
• Память: 8 ГБ GDDR6, шина 256 бит, 448 ГБ/с
• TDP: 215 Вт
• Цена: $499

RTX 2080 — новый средний флагман

По сырой растровой производительности едва обгонял год-полтора как выпущенную GTX 1080 Ti, которая к тому же стоила на $100 дешевле на старте — именно это сравнение стало главным источником критики карты в обзорах 2018 года.

• Чип: TU104
• CUDA-ядра: 2944
• RT-ядра / Tensor-ядра: 46 / 368
• Частоты: 1515 МГц база / 1710 МГц буст (FE)
• Память: 8 ГБ GDDR6, шина 256 бит, 448 ГБ/с
• TDP: 215 Вт (225 Вт у Founders Edition)
• Цена: $699 (реф.) / $799 (FE)

RTX 2080 Super

Наименее радикальное обновление в тройке — прирост частот и памяти при той же цене $699, призванный удержать верхний сегмент до выхода следующего поколения.

• Чип: TU104
• CUDA-ядра: 3072
• RT-ядра / Tensor-ядра: 48 / 384
• Частоты: 1650 МГц база / 1815 МГц буст
• Память: 8 ГБ GDDR6 (15.5 Гбит/с), шина 256 бит, 496 ГБ/с
• TDP: 250 Вт
• Цена: $699

Рисунок 1.3: Gigabyte GeForce RTX 2080 Super.
Фото: HiyoriX / Лицензия: CC BY-SA 3.0

RTX 2080 Ti — флагман поколения

Старший чип линейки, построенный на самом крупном кристалле TU102 площадью 754 мм² — почти вдвое больше, чем у RTX 2070. Founders Edition стоил невиданные для игровой видеокарты $1199, что почти вдвое превышало цену GTX 1080 Ti на старте её продаж.

• Чип: TU102
• CUDA-ядра: 4352
• RT-ядра / Tensor-ядра: 68 / 544
• Частоты: 1350 МГц база / 1635 МГц буст (FE)
• Память: 11 ГБ GDDR6, шина 352 бит, 616 ГБ/с
• TDP: 250 Вт (260 Вт у Founders Edition)
• Цена: $999 (реф.) / $1199 (FE)

Рисунок 1.4: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti.
Фото: 极客湾Geekerwan / Лицензия: CC BY 3.0

Пустая полка на старте: трассировка лучей без единой игры

В день анонса RTX 2080 Ti — 20 сентября 2018 года — в продаже не было ровным счётом ни одной игры, поддерживающей аппаратную трассировку лучей. Первый патч с поддержкой RTX для Battlefield V вышел только в середине ноября, спустя почти два месяца после старта продаж. Покупатели первой партии платили за технологию, которую физически не могли включить.

DLSS 1.0 стартовала не лучше: каждая игра требовала отдельного обучения нейросети на суперкомпьютерах NVIDIA под конкретное разрешение, а итоговая картинка нередко получалась заметно более мягкой и смазанной, чем обычный рендеринг в нативном разрешении с TAA-сглаживанием. Список поддерживаемых игр на старте можно было пересчитать по пальцам одной руки, а полноценно достойной DLSS стала только версия 2.0, вышедшая почти два года спустя.

Брак первых партий и перегрев памяти

Вскоре после запуска на форумах начали копиться жалобы владельцев RTX 2080 Ti Founders Edition: артефакты изображения, чёрный экран, зависания системы и карты, отказывающиеся проходить POST уже через сутки после покупки. NVIDIA официально признала проблему бракованных ранних партий и заменяла карты по гарантии, а независимые тепловизионные тесты указывали на перегрев отдельных чипов памяти GDDR6 на референсных платах как на вероятную причину.

Майнинг, цены и наследие "$1200 — это нормально"

Криптовалютный бум 2017–2018 годов к моменту выхода Turing уже успел обвалиться — прибыльность майнинга на видеокартах падала месяцами, и рынок оказался завален подержанными Pascal-картами по низким ценам. Но психологический эффект бума никуда не делся: два года ажиотажного спроса приучили индустрию к мысли, что топовая видеокарта может стоить четырёхзначную сумму, и NVIDIA выставила RTX 2080 Ti по $1199 — притом что её прямая предшественница GTX 1080 Ti стартовала полутора годами ранее всего за $699.

В итоге RTX 2000 оказалась зажата с двух сторон: сверху — новой, непривычно высокой планкой цен, снизу — рынком дешёвых подержанных GTX 10-й серии, которые в растровых играх без трассировки лучей показывали почти такую же производительность. Поколение не стало провальным — именно оно заложило RT-ядра, тензорные ядра и DLSS как постоянную часть архитектуры NVIDIA на годы вперёд, — но именно первым покупателям пришлось оплатить сырость новой технологии по цене, которую индустрия сочла разумной только благодаря двум годам майнингового безумия.