NVIDIA GeForce RTX 30系列解析，平價的4K遊戲時代真的來 ...

GeForce RTX 30系列除了具備顯著進步的效能外，NVIDIA 所採取的價格策略、產品定位等等，跟過去的GTX 10、RTX 20產品，各方面都有著非常大的不同。

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對於電腦玩家與遊戲界來說，RTX30GPU擁有劃時代的意義，但這當中究竟又有哪些新技術、黑科技，是消費者購買之前一定要知道的呢？  顯示卡市場風雲再起 電腦資訊產品領域近年出現了蠻長一段時間的效能停滯，無論CPU或GPU，核心零組件每年的進步幅度都不夠大，價格更因為各種因素，例如虛擬貨幣挖礦潮、手機零件產能爭奪等等始終居高不下，進而帶動了電腦硬體零組件消費成本的平均增長。

在這一段期間當中，熱愛DIY、追求極致運算效能的電腦發燒友，心情多少有點煩悶，但隨著處理器領域開始打起「紅藍大戰」，顯示卡方面則隨著 NVIDIAGeForceRTX30系列正式推出，出現了許久不見的討論聲量與激情。

▲隨著RTX30系列正式登場，效能可觀但價格實惠的RTX3070，以輕旗艦的姿態成為外界高度矚目的焦點。

帶動4K遊戲普及化 一直以來，電腦玩家所追求的都是「如何穩定於幀率下取得最高品質的遊戲畫面」，過去的1080P、60FPS早已滿足不了玩家，消費者紛紛朝向4K畫質邁進，但卻因為顯示卡等核心硬體的效能極限，始終無法具備足夠流暢的遊玩體驗。

  仰賴晶片製程的進步，更強大的硬體規格、更聰明的系統架構隨著GeForceRTX30系列一同誕生，流暢的4K遊戲終於成為合理且可行的現實。

  ▲NVIDIA從來不吝於發展「黑科技」以主導GPU界的龍頭地位，無論光線追蹤、DLSS2.0、RTXI/O等等都是建立生態圈即為重要的一環。

效能翻倍但價格不變 處於顯示卡領域龍頭地位的NVIDIA，在正式發表GeForceRTX30系列之前，許多消費者都擔心這家公司會不會「坐地起價」，把購買GPU所需要付出的成本推到全新「高」度。

不過從最終結果來看，NVIDIA確實比外界想像中更加「佛心」，在幾乎沒有漲價的情況下，為玩家帶來效能更強大的新產品，大幅降低了4K遊戲的入門門檻，詳細內容後文將有所提及。

▲許多即將到來的新遊戲，例如《Cyberpunk2077》既是開放世界架構，又是畫面超級絢麗的大作，自然更需玩家透過更強的硬體，享受4K畫質帶來的沉浸式體驗。

完整的遊戲解決方案 除了消費者最在意的效能與價格，NVIDIA其實還為GeForceRTX30系列賦予了許多重要任務，而且有許多方面即便玩家現在已經購買了顯示卡，仍然無法完全享受得到。

舉例來說，光線追蹤與DLSS在RTX30系列擁有更強大的運算能力，配合NVIDIA與遊戲廠商共同打造的生態圈，未來將會變得更加實用。

▲對於RTX30系列來說，XboxSeriesX/S跟PS5等次世代家用主機，既是共同推動4K遊戲普及化的朋友，卻也是互相爭奪娛樂市場的敵人。

架構改革核心加倍 全新的NVIDIAGeForceRTX30系列顯示卡，初期只推出了三種型號，分別為RTX3070、RTX3080與RTX3090。

由於是新世代顯示卡，所以NVDIA也為GPU打造了全新的安培（Ampere）微架構。

  相對於前一代的圖靈（Turing），安培微架構在基礎設計上沒有太大變化，依然保留了串流多處理器（StreamingMultiprocessor，SM）的概念，一個SM中則包含CUDA運算單元（ShaderCore）、光線追蹤核心（RTCore）與負責AI運算的TensorCore。

▲若純粹從安培微架構的SM設計來看，整體而言與圖靈世代差別不大，但是原本的INT32運算單元能夠動態負擔FP32運算任務，就成為了RTX30系列產品的最大優勢。

CUDA數量大暴漲 若是將RTX3080與RTX2080Super進行比較，可以發現前者的SM數量從48增加到68組，資料寬度則增加2倍，每時脈周期能夠進行128次乘積累加（FMA）運算。

CUDA核心數方面，RTX3080大幅飆漲至8,704個，過往的RTX2080Super只有3,072個，成長幅度相當可觀。

  過去在圖靈微架構下，每個SM中的CUDACore擁有專屬的整數（INT32）與浮點數（FP32）運算區塊，但到了安培微架構，原先僅負責INT32運算的區塊，則能夠按照程式或遊戲的需求，動態切換成FP32浮點運算，因此計算下來RTX30系列即擁有了暴漲的CUDA數量，這方面即是NVIDIA的「取巧」。

▲ 若純粹從安培微架構的SM設計來看，整體而言與圖靈世代差別不大，但是原本的INT32運算單元能夠動態負擔FP32運算任務，就成為了RTX30系列產品的最大優勢。

▲ 安培微架構的RTCore導入了時域多邊型偵測單元，即圖中的INTerpolatetriposition，讓光線追蹤在搭配動態模糊時發揮效果。

光線追蹤核心倍增 光線追蹤方面，NVIDIA為安培世代顯示卡換上了第二代RTCore硬體運算單元，透過硬體反覆迭代的方式取代多次軟體運算，藉以提升執行效率。

  第二代RTCore也導入「時域多邊型」偵測單元，能判斷在極小時間差之內的多個畫格中，多邊型是否被光源碰觸，藉此達成加速、同時開啟光線追蹤與動態模糊時的效能表現，相較於前代技術最大可提升達8倍光線追蹤運算效能。

第三代TensorCore輔助AI 最後在負擔AI運算與深度學習的TensorCore部分，雖然RTX30系列每個SM中TensorCore數量降為前代GPU的一半，但受益於稀疏矩陣（SparseMatrix）的支援、FMA運算加倍與SM總數提升等因素，效能提升仍有前代2倍之多。

附表為RTX30系列首波三張顯示卡的基本資料，筆者特別附上前一世代的RTX2080Ti做為參照，方便對比硬體上的主要變化。

顯示卡 GeForceRTX3070 GeForceRTX3080 GeForceRTX3090 GeForceRTX2080Ti 微架構世代 安培（Ampere） 圖靈（Turing） 採用製程 三星8奈米 台積電12奈米 SM數量 46 68 82 68 CUDA數量 5,888 8,704 10,496 4,352 RTCore數量 46（第二代） 68（第二代） 82（第二代） 68（第一代） TensorCore數量 184（第三代） 328（第三代） 272（第三代） 544（第二代） 全新世代傳輸介面 雖然目前在消費級CPU領域，僅有AMD陣營支援PCIe4.0技術，但顯然NVIDIA非常明白，唯有更快的傳輸速度才具備更有潛力的應用。

此外，NVIDIA與美光共同研發的GDDR6X記憶體，這次也被放上了RTX3080與RTX3090系列產品，再為顯示記憶體世代向前推進。

▲目前在消費領域擁有PCIe4.0支援的CPU與主機板晶片組，僅有AMD陣營一種選擇，例如圖中的ASUSX570CrosshAIrVIIIHero。

PCIe4.0帶來效能提升？ 理論來說，PCIe4.0x16有能力提供高達32GB/s的峰值頻寬，即PCIe4.0x16的兩倍，能為顯示卡帶來更快的資料傳輸速度，但根據大多數的實測與NVIDIA說法，目前RTX30系列GPU無論安裝於PCIe3.0或PCIe4.0介面上，實際運行效能差距都非常之小，頂多只有個位數百分點差別。

換句話說，即便消費者目前仍使用INTel品牌處理器，暫時也不需要擔心RTX30系列顯示卡的PCIe4.0相容性問題，就連執行效能亦不會有所折扣。

  ▲根據TechSpot的交叉比對，RTX3080在PCIe3.0與PCIe4.0環境下，效能差距可以說是非常有限，相對之下不同CPU的差別可能還更大一些。

進階版GDDR6X記憶體 顯示記憶體選用上，NVIDIA考量成本因素，RTX30系列並未採用HBM記憶體，分別於RTX3070搭載GDDR6、RTX3080與RTX3090搭載GDDR6X。

雖然說並非JEDEC的標準規範，而是NVIDIA與美光科技共同研發的進階版記憶體，但GDDR6X可以在傳輸過程中使用4種不同電壓狀態，進而在單一時脈周期傳輸更多資料。

GDDR6X導入的MTA編碼（MaxTransitionAvoidanceCoding）技術，有效提高訊號清晰度，讓電壓能獲得更加平滑的調整。

顯示記憶體少不成問題 在NVIDIA公布RTX30系列顯示卡後，有部分玩家認為，RTX3080搭配的10GB記憶體跟RTX3090的24GB差異過大，對此NVIDIA表示，這同樣是為了成本因素而做出的決定。

  為了維持RTX3080的性價比，減少顯示記憶體為必要的犧牲，但並不代表它會過度影響玩家的遊戲體驗，軟體與遊戲都可以透過最佳化，進而管理顯示記憶體的消耗。

光追與AI不再雞肋 從GeForceRTX20系列開始，NVIDIA就為消費級顯示卡賦予了全新任務，那就是硬體光線追蹤跟AI深度學習運算，不再一味追求效能上的提升，而是希望透過專業分工來提升使用體驗。

  ▲NVIDIA指出DLSS2.0比起前一代更適合處理動態物件的效果，例如過去糊掉的風扇場景在技術升級後，可以達到如同原畫質一樣的清晰。

流暢的4K畫質體驗 今年NVIDIA將RTX30系列GPU定位於4K遊戲顯示卡，這代表過往的1080P、2K畫質，已經不符合玩家的需求。

從數字上來看，受益於新架構所帶來的幫助，RTX3080在多款不同的遊戲與程式中，都能夠擁有比RTX2080Super高出1.5至2倍不等的效能表現。

  ▲RTX30系列的重點為4K遊戲體驗，從CUDA、RTCore到TensorCore全面進化，而且不只是一次純粹的堆料如此簡單。

AI輔助DLSS2.0反鋸齒 NVIDIA希望透過DLSS來輔助4K解析度以上遊戲畫面的幀率輸出，這種取巧的方式於RTX20系列配合DLSS1.0時還看不出優勢，但到了RTX30加上DLSS2.0就擁有完全不同等級的發揮。

  參考NVIDIA的官方說法，他們認為DLSS能帶來比原生解析度更好的視覺體驗。

舉例來說，繪製1080P的遊戲畫面並透過DLSS升頻至4K、8K，其效果會比直接繪製4K、8K來得更好，系統資源占用更大幅下降。

▲即便是8K遊戲環境，效能最強悍的RTX3090仍可以於原生解析度下達到60FPS水準，若遊戲較吃效能則開啟DLSS後也能達標。

光線追蹤總算夠實用 過去玩家面對遊戲中的光線追蹤選項是又愛又恨，愛的部分是一旦開啟了RTX 功能，整個畫面就如同重獲新生，但恨的部分則是光線追蹤幾乎絕對會導致遊戲幀率下降，即時演算為硬體帶來的巨大壓力。

受惠於數量追加且效能進化的第三代RTCore與協同功能，RTX30系列終於能夠避免「開了RTX 選項就卡到不能玩遊戲」的窘境。

▲ 在4K遊戲環境下，RTX3080開啟光線追蹤功能後，依然能擁有60FPS甚至80FPS的穩定幀率輸出，讓玩家不必在畫質跟幀率上進行取捨。

小留一手預戰未來 在GeForceRTX30系列發表時，NVIDIA也一併介紹了除了DLSS與光線追蹤以外的新技術，包含RTXI/O、AV1硬體解碼、創作者工具OmniverseMachinima、直播軟體AI降噪及Reflex低延遲技術。

全新Reflex低延遲技術 電競螢幕的更新率從120Hz不斷上升，近期更出現了360Hz的產品。

NVIDIA認為光從螢幕面板下手提升反應速度還不夠，藉由Reflex技術最佳化處理器與顯示卡之間的繪圖管線，最多將能夠發揮降低50%延遲的效果，大幅增加玩家優勢。

▲NVIDIAReflex技術可以說是為了360Hz螢幕而生，目前各家廠商已紛紛有對應產品推出，例如圖中的ROGSwift360HzPG259QN。

▲透過RTX30系列顯示卡與ReflexLatencyAnalyzer軟體的搭配，玩家可以輕易計算於按下滑鼠開槍後，直到畫面出現槍口火光的延遲時間。

RTXI/O加速讀取 DirectStorage是DirectX的API之一，在次世代主機XboxSeriesX/S已經得到應用，微軟取名為XboxVelocityArchitecture。

透過降低每次存取的效能虛耗，批次平行處理多個存取需求或先行壓縮檔案，降低整體 I/O量，充份利用儲存裝置的所有管線。

RTXI/O即是DirectStorage的實作，讓GPU直接讀取儲存在SSD中的資料，然後於顯示卡上進行解壓縮。

若使用HDD搭配無壓縮資料，遊戲讀取時間將長達62.13秒；若改為NVMeSSD搭配壓縮資料，讀取時間為5.25秒；但當NVMe、壓縮資料加上RTXI/O，載入遊戲最短僅需1.62秒。

▲透過RTXI/O技術，壓縮後的遊戲資料可以從SSD直送顯示卡進行解壓縮，不必再經過CPU，大幅降低處理器的運算壓力。

AV1格式硬體解碼 由眾多科技巨頭組成的「開放媒體聯盟」（AllianceforOpenMedia）所推出的AV1格式，力圖取代H.265（HEVC）。

AV1相對於WebM（VP9），足以提高30%的檔案壓縮率，對照H.265相同畫質則有20%容量上的進步，YouTube、Facebook、Netflix等平台都已相繼投入支援，甚至考慮於未來全面取代舊編碼。

  RTX30系列顯示卡都有能力硬體解碼AV1格式，最高達10-bit色深、8K×8K（8192×8192）解析度，但仍然不支援AV1影片編碼（Encode）。

好顯卡還得配上好電供 正如先前傳言消息，NVIDIAGeForceRTX30系列的電力消耗十分可觀。

由於效能大幅提升加上採用三星8奈米製程，即便是早就已經用上獨立顯示卡的電腦玩家，也不免被RTX30顯示卡激進的電力需求感到驚訝。

基本需求瓦數暴增 NVIDIA公版（創始版）RTX3070、RTX3080與RTX3090顯示卡的標示功耗，分別為220W、320W與350W，官方建議消費者系統所需要的電源供應器瓦數，則分別是650W、750W、750W，無論何者絕對都稱得上是歷來之最。

按照習慣，NVIDIA給出的官方建議數據都非常保守，實務上電腦玩家若希望安裝RTX3080，則準備750W的PSU絕對不夠用，起碼得從1000W、1200W以上挑選，才能確保整個平台在高效能運轉時的穩定作業。

▲如果從正面來看，RTX3080的電源位置在中間、下方凹進去的部分，斜向的12-Pin插座非常獨特。

全新12-Pin電源介面 考量到過往的8-Pin電源接頭，會佔據顯示卡PCB過多的空間，NVIDIA於是在公版卡上推出了全新的12-Pin接頭。

以RTX3080、RTX3090來說，公版卡所安排電源插座的位置非常有趣，斜向內嵌於顯示卡的正中心，其占用體積的確非常小。

為了方便消費者應用現有的電源供應器，NVIDIA在公版卡銷售包裝內，都附上了傳統PCIe8-Pin轉12-Pin的連接線。

▲NVIDIA在產品正式公開前，就詳細介紹過12-Pin電源插座的設計理念，主要目的是為了減少顯示卡PCB遭到佔用的面積。

12-Pin未來會成主流嗎？ NVIDIA以公版廠商的姿態換上12-Pin電源接頭，確實是件耐人尋味的事情，雖然說官方的出發點僅為了節省主機板的可用空間，同時也讓卡型設計變得好看。

  到目前為止，其他合作廠商所推出的RTX30系列產品，都還沒有與NVIDIA一樣利用12-Pin電源接頭，畢竟PCIe8-Pin已經是長時間以來的共同標準，短期內也難以撼動。

更換接頭涉及整個硬體生態系的改變，NVIDIA的想法能否發揮足夠效果，則還需要更多時間進行觀察。

附表為RTX30系列公版卡的尺寸資料與電源相關數據，官方建議的需求電力瓦數通常為最低要求，系統若要穩定運行必須再往上加。

NVIDIARTX30創始版 GeForceRTX3070 GeForceRTX3080 GeForceRTX3090 長度（公分） 24.2 28.5 31.3 寬度（公分） 11.2 11.2 13.8 PCI卡槽佔用 2-Slot 3-Slot 顯示卡功率 220W 320W 350W 需求電力系統 650W 750W 750W 電源連接介面 1組PCIe8-Pin 2組PCIe8-Pin 附註：創始版（公版卡）系列皆隨附一組12-Pin電源轉接頭 大體積高廢熱效能怪物 隨著超高瓦數電力消耗而造成的問題，莫過於廢熱產出跟顯示卡本身體積的增長。

無論是NVIDIA或合作廠商，GeForceRTX30系列的「熱情」都成為了巨大的挑戰，究竟該如何設計出一個合宜的散熱解決方案，各家都有不一樣的看法與思考邏輯。

如何導引熱量是關鍵 身為創始廠商，我們不妨先來研究NVIDIA如何為公版卡打造散熱機制，參考官方解決方案的設計理念。

為了要壓制RTX30系列顯示卡的溫度，RTX3080與RTX3090採用了全新設計，顯示卡前端的風扇用來將氣流從擋板區域直接排出，後端則為「貫通式」設計，讓吸入的氣流直接穿透顯示卡的散熱鰭片，並將廢熱透過機殼上半部的風道排出。

NVIDIA公版卡雙風扇一吸一排的設計，雖然看起來相當聰明，但卻非常強調使用者電腦主機內部空氣的流通，事實上也僅適合一般的機殼構造，對於喜歡小主機的消費者來說相當不利。

▲從拆解圖可以更容易理解RTX3080、RTX3090公版卡的散熱機制，前端風扇將廢熱由機殼後方排出，尾端風扇則將廢熱吹至機殼上方。

顯示卡體積問題 早早捨棄渦輪風扇設計的RTX系列公版顯示卡，在RTX30系列的體積成長上可以說是變本加厲。

無論RTX3080或RTX3090，跟過去的產品比起來都變得更厚、更長，加大了金屬鰭片的面積，當然這一切也是為了散熱。

以RTX3090公版卡而言，其高度需要佔據整整三個PCI卡槽，寬度達13.8公分，長度則更是離譜的31.3公分，中小型的機殼肯定是裝不進去；即便是RTX2080，其長度也有27.5公分，同樣得佔據兩個卡槽。

為了因應散熱需求，即便是第三方廠商的RTX30系列顯示卡，也都有加厚、加長的趨勢，對於部分偏好小主機的玩家來說，這效能強悍的怪物的確帶來了一些困擾。

▲將RTX3080、3090與本世代、次世代遊戲主機一起進行尺寸比較，就純粹高度（長度）來說顯示卡可是一點都不遜色，但還是輸給了PS5。

全新定位價格更甜蜜 以結論來說，NVIDIA此次為新產品所開出來的售價，十分令全球玩家感到滿意，甚至還可以說有些驚喜，終於使消費級顯示卡的價格回到正軌，同時也代表著虛擬貨幣挖礦潮的影響大致結束，更給競爭對手AMD增添了不小的壓力。

全新的產品線規劃 NVIDIA為RTX30系列規畫了與前代稍微不同的產品定位。

RTX3070、RTX3080在命名上分別取代RTX2070跟RTX2080，前後代產品官方定價相同，但NVIDIA卻追加了過去沒有的RTX3090產品線，並沒有對應的前代產品能夠參考。

▲RTX3090是屬於TitanRTX定位的產品，不僅能負擔重度遊戲需求，在專業軟體的表現也是遠超前一代顯示卡1.5倍以上。

有消費者認為，RTX3090應該對應到RTX2080Ti，但NVIDIA否認了這個說法。

官方將RTX3090定義為BFGPU（BigFerociousGPU，大型兇猛GPU），產品定位對應到TitanRTX，及擁有更龐大的運算資源，更多的顯示記憶體，同時兼具頂級遊戲卡與專業工作卡雙重身份。

▲RTX3090擁有更漂亮的溫度與噪音控制，相對於TitanRTX差距可達30度、20dBA，進步非常顯著。

價格取向與競爭 雖然RTX3070與RTX2070的售價同樣為499美元，但是在效能方面，根據目前已經曝光的實測資料，RTX3070卻有機會逼近前代旗艦卡RTX2080Ti，甚至在部分情境下，直接打贏RTX2080或RTX2080Super，這就使得同樣的499美元看起來更加超值，擁有莫大的吸引力。

同理，RTX3080的效能足堪超越1,200美元的RTX2080Ti，甚至有著逼近TitanRTX的潛力，但卻僅有699美元的售價，價格對半砍自然擁有超級強大的競爭力。

▲NVIDIA官方直接表示在4K遊戲的條件下，RTX3070在效能上足以超越RTX2080Ti，但兩者的建議售價可是天差地別。

再見了Quadro繪圖卡 隨著安培微架構步上軌道，NVIDIA也依照慣例更新專業繪圖卡的產品陣容，例如近期推出的RTXA6000。

值得注意的是，這張原本應該被列入Quadro品牌產品，卻沒有被冠上應有的名稱前輟，僅單純使用了RTX。

  根據外媒報導，NVIDIA正計畫退役Quadro和Tesla兩個專業繪圖卡的子品牌，不再將專業繪圖卡如同消費級遊戲卡那樣，透過GeForce和Titan進行用途區分。

非公版客製卡關注重點 由於台灣並沒有上市NVIDIA的GeForceRTX30系列公版顯示卡，所以大多數的消費者，都只有第三方AIC合作廠商所推出的客製卡可以選擇。

目前，包含「台廠三雄」華碩、技嘉、微星，以及ZOTAC、EVGA、INNO3D等，皆於最短時間內推出了自製卡，消費者可以至通路依需求進行選購。

▲RTX3080公版卡背面的中央，能夠清楚看見四顆POSCAP電容，以及兩組共20顆的MLCC電容，各家自製卡則在此處有所差異。

（圖片來源：TechPowerUp） 上市後即發生電容門 根據許多已經入手RTX3080使用者的回報，當顯示卡需要執行重負載任務，必須在較高頻率進行運作時，電腦有機會因此出現程式閃退、直接關機或重開等不穩定狀況。

經過外媒的調查與推測，導致RTX3080在高頻率下不夠穩定的原因，很可能是由於各家廠商客製卡所選用的電容類型差異所導致，因而引發一連串關於POSCAP（鉭聚合物電容）、SP-CAP（鋁聚合物電容）跟MLCC（多層陶瓷電容）等材質優劣的相關辨論。

在電容門的發展過程中，華碩與EVGA都曾發出聲明表示，他們於自製卡開發過程中，的確發現電容材質會使RTX3080在超頻效果上出現差異，所以各自採取了不一樣的電容組合。

▲為了解決電容門造成的爭議，NVIDIA最後發布新驅動程式進行修復，但電容材質是否為顯示卡崩潰的主因，目前仍然是未定論。

釋出驅動解決問題 只不過有其他廠商指出，事實上只要RTX30系列自製卡符合NVIDIA規範進行設計，無論採用哪一種電容材質，都不會影響到產品品質。

例如技嘉就表示，顯示卡運作穩定與否，需要通盤衡量整體的線路和供電設計，並非僅討論電容用料差異。

POSCAP、SP-CAP或MLCC，三種電容材質特性皆有不同，並沒有孰優孰劣的問題。

  在電容門延燒數天之後，NVIDIA最終釋出GeForce456.55驅動程式，修復了RTX3080顯示卡在高頻率運作下的不穩定問題，各大客製卡廠商也呼籲玩家立刻更新，有部分廠商則重新檢討設計，預期進一步改善未來產品的穩定度。

  ▲客製卡最重要的關鍵就是超頻（OC）、散熱設計與外型。

以RTX3080來說，大部分AIC廠商都採用三風扇解決方案，例如技嘉的AORUSGeForceRTX3080XTREME10G。

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