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來源：互聯網

NVIDIA GeForce RTX 4090顯卡是NVIDIA在2022年9月20日面向臺式電腦發布的一類旗艦級顯卡。該顯卡于2022年10月12日（北京時間）上市，首發價為12999元，非公品牌包括華碩、七彩虹、耕升、影馳、技嘉、映眾、微星、索泰等。NVIDIA GeForce RTX 4090顯卡（下文簡稱RTX 4090）在市場定位上主要面向游戲和內容創作領域，并支持光線追蹤、DLSS 3等功能。

顯卡規格上，這類顯卡搭載AD102核心，擁有16384個CUDA核心數量，并且搭載了第三代光線追蹤核心、第四代張量核心、其GPU的基礎頻率達到2235MHz，遠高于GA102的1560MHz，而且GPU Boost頻率也達到2520MHz（部分非公版RTX 4090的這一參數會更高），已經遠超上代RTX 3090 Ti的1860MHz。顯存方面，RTX 4090顯卡搭載24GB GDDR6X顯存，與RTX 3090 Ti相同，而且在顯卡內存速率、位寬上兩者也沒有差別。此外，其他顯卡接口規范、安裝尺寸、TGP、供電和視頻輸出接口等方面，RTX 4090也與RTX 3090 Ti保持一致。

性能表現上，有權威媒體表示，在絕大多數當前的主流游戲性能上，GeForce RTX 4090相對于RTX 3090 Ti有50%~100%的性能提升，并且同比關閉DLSS的情況，開啟DLSS 3之后，GeForce RTX 4090的游戲幀率可以達到3~5倍的提升程度，而且幾乎不影響畫質。在設計創作性能上，GeForce RTX 4090加入了支持AV1編碼的雙NVENC編解碼器，影音視頻編輯創作將會更加高效。同時在建模渲染能力上，RTX 4090相對RTX 3090 Ti也有40%~100%的性能提升。

10月17日，美國商務部工業和安全局（BIS）公布新的先進計算芯片、半導體制造設備出口管制規則，限制中國購買和制造高端芯片的能力，面向消費級市場的RTX 4090也在出口控制清單中。這一消息不僅引起熱議，同時也致使RTX 4090在電子商務平臺的價格一路飆升。

市場定位

得益于強大的AD102核心及24GB GDDR6X顯存的加持，RTX 4090在游戲性能上相對于RTX 3090 Ti整體展現出了50%~100%的性能提升，基本達到了相對于RTX 3090 Ti的1.5~2倍的性能表現，所以RTX 4090在游戲性能，尤其是4K甚至8K分辨率的游戲性能上達到了頂尖水平。不過RTX 4090不僅是一種游戲顯卡，因為它迎合了非常特定的群體，如其GPU加入了支持AV1編碼的雙NVENC編解碼器。因此在某種程度上，它更像是英偉達 Titan，而不是GeForce顯卡，因為它的規格和原始功能將使視頻編輯器和內容創作者受益，并且NVIDIA還與眾多內容創作的軟件廠商合作（如Resolve、Voukoder、Adobe Premiere Pro），進行軟件適配，以推廣RTX 4090在內容創作領域的應用。

GPU架構概要

RTX 4090基于NVIDIA在2022年9月21日的GTC 2022上發布了全新的Ada Lovelace架構（下文簡稱Ada架構），該架構在GPC和SM規模、L2緩存、光追核心以及張量核心等方面進行了升級。

規模更大的GPC和SM

Ada架構目前最完整、規模最大的芯片被稱為AD102。從組成結構來看，完整版本的AD102芯片擁有12個GPC（Graphics Processing Clusters，圖形處理器集群），每個GPC擁有6個TCP（Texture Processing Clusters，紋理處理集群），每個TPC擁有2個SM（Streaming Multiprocessors，流式多處理器）和1個PolyMorph引擎，所以1個AD102總計擁有72個TPC、144個SM。存儲部分采用的是384bit的GDDR6X控制器，一共布置了12個顯存控制器，每個顯存控制器可以控制32bit位寬。

從英偉達給出的架構介紹來看，在光柵化部分，也就是不涉及RT核心和張量核心的傳統部分，AD102或者說Ada架構基本上是維持了之前Ampere架構的相同特性，并未有任何顯著的功能和設計上的更改。Ampere架構在這部分的核心更改就是SM中的INT32核心和FP32核心目前被設計為多功能核心，因此全部都可以執行FP32指令，這是Ampere架構CUDA核心（名義上）的數量大增的最主要原因。Ada架構將其全盤繼承，顯示出英偉達在光柵化性能和功能方面本代不會有更大的功能調整或者架構更新了。

L2緩存容量增加

Ada架構的改革在緩存部分主要體現在L2緩存。AD102目前擁有98304KB的L2緩存，也就是96MB，相比之前GA102（即面向消費級市場的NVIDIA Ampere架構旗艦級GPU）所擁有的6144KB也就是6MB，大約是后者的16倍。英偉達解釋道，如此巨大的緩存，將為所有GPU相關操作都帶來巨大的收益，尤其是光線追蹤、路徑追蹤等復雜的操作收益最為明顯。在AD102上，NVIDIA通過增大L2來實現更合理的內存速率梯度，以提高片上數據命中率。畢竟之前的GA102 6MB的L2只能是聊勝于無，在24GB的本地存儲空間面前，基本無法有效改善數據片上命中率，這次英偉達將L2提升至96MB，應該會帶來顯著的片上數據命中率的提升，這能夠極大地提升GPU的運行效率，降低存儲部分的壓力，甚至電能消耗。

第三代光線追蹤模塊

針對Ada架構的第三代光線追蹤模塊，英偉達主要在Opacity Micromap、DMME以及SER這3個方面進行了升級。

Opacity Micromap

在Ada架構中，英偉達設計了一個名為Opacity Micromap（不透明微圖單元）來進行透明狀態檢查。Opacity Micromap在運行中首先會生成一個由微小三角形組成的網格，然后用這個網格來標記物體透明或不透明。英偉達的數據顯示，在RT核心中擁有Opacity Micromap后，遍歷性能在擁有alpha通道的幾何圖形中，性能提高了一倍。這里的性能提升取決于使用情況，一般是經過alpha測試的陰影投射會帶來最大的性能提升幅度。無論如何，新的Opacity Micromap能夠更大限度地提升性能，使得設計人員可以更加自由地增加場景細節，從而帶來更好的畫面效果。

Displaced Micro-Mesh Engine

Displaced Micro-Mesh Engine是第三代RT核心的又一個重要功能，我們稱其為置換微網絡引擎（DMME）。在NVIDIA Ampere架構上，面對一個復雜的曲面，如果想得到逼真的光線追蹤效果，那么分解的三角形平面是非常多的，多個三角形平面帶來非常復雜的BVH，這就非常難以計算。而Ada Lovelace架構的處理方式就不一樣，通過Displaced Micro-Mesh引擎，它將這些三角形平面僅通過一個三角形然后加上不同的位移圖來表達，顯著縮短了BVH的的構建時間，同時BVH的存儲空間需求也減小了很多，而最終仍然能實現一樣的光線追蹤最終渲染效果。實際應用中由于Displaced Micro-Mesh引擎的存在，面對復雜物體的渲染，BVH的構建速度可以超過15倍，而存儲空間的需求卻可以小20倍之多，越是復雜的物體該引擎的優勢就越能體現。

Shader Execution Reordering

光線追蹤算法實際上這個過程中也存在分歧或者發散的問題，比如多重反彈、隨機路徑跟蹤算法以及評估復雜的材料等，這類分歧對GPU的性能會產生影響。因此，在Ada架構中，英偉達設計了一種新的調度系統，被稱為Shader Execution Reordering（著色器執行重排序，SER）來解決類似的問題。SER的功能就是，當這類分歧發生時，SER可以重新調度著色器的工作排序，從而避免部分著色器在等待中浪費算力和電能，以獲得更好的效率和性能。英偉達宣稱，SER能夠帶來RT核心高達2倍的性能改善，當然這是局部改善，對整體游戲而言，在《賽博朋克：2077》的RT：Overdriver模式下運行時，帶來了44%的效能改善。

第4代張量核心

針對第四代張量核心，英偉達在Ada架構的白皮書上給出了簡要介紹。實際上，Ada架構的這部分內容，基本上是移植于之前的Hopper架構，其特性包括相比Ampere，帶來了2倍的FP16、BF16、TF32、INT8、INT4張量性能，加入了Hopper架構所獨有的FP8 Transformer引擎，帶來了最高超過1.3千萬億次的張量處理能力等。

AV1編碼器

Ada架構中的第八代NVENC也就是硬件編碼器目前整合了對AV1視頻編碼格式的支持，之前的Ampere只支持AV1的解碼，而不含編碼。新的AV1編碼器在效率上比H.264編碼器的效率提高了40%，也就是說，在相同的視頻碼率和質量下，H.264編碼只能獲得推流1080p分辨率的影片，但是AV1能夠將推流分辨率提升至1440p，或者是在相同的分辨率和碼率下，AV1能夠帶來更好的視頻質量等，實現 AV1格式視頻的編解碼全部流程。

與此同時，Ada架構還繼承了Ampere架構在視頻能力方面的一切特性，包括NVENC編碼器的特性，并針對OBS （Open Broadcaster Software，開放廣播軟件）進行優化包括AI加速的相關軟件特性，即噪音消除、房間回聲消除、虛擬背景等等。

GPU規格解析

作為基于Ada架構的旗艦級顯卡，桌面版RTX 4090搭載的就是前文提及的AD102核心。它包含了11個GPC、共計16384個CUDA單元，相比GA102的10752個CUDA核心數，前者提升52%左右。與此同時，AD102的RT Cores（第三代）從上一代的84個提升到128個，第四代張量核心數量也在GA102的基礎上提升52%左右，達到512個。而在GPU評論方面，AD102的基礎頻率達到2235MHz，遠高于GA102的1560MHz，而且GPU Boost頻率也達到2520MHz，已經遠遠超過了上代RTX 3090 Ti的1860MHz。要知道，部分非公版RTX 4090在出廠前會進行預超頻，其GPU Boost頻率會高優2520MHz，如某品牌采用水冷散熱的RTX 4090顯卡的GPU Boost頻率達到2640MHz。顯存方面，RTX 4090顯卡搭載24GB GDDR6X顯存，與RTX 3090 Ti相同，而且在顯存速率、位寬上兩者也沒有差別。此外，其他顯卡接口規范、安裝尺寸、TGP、供電和視頻輸出接口等方面，RTX 4090也與RTX 3090 Ti保持一致。

產品功能

RTX 4090顯卡支持光線追蹤、NVIDIA DLSS 3、NVIDIA Reflex、NVIDIA Broadcast等功能，其中DLSS 3是這類顯卡的核心功能之一。

NVIDIA DLSS 3

從原理上來說，DLSS是通過使用低分辨率渲染的畫面為“材料”，利用之前通過超算訓練獲得的低分辨率至超高分辨率的AI模型，將低分辨率畫面“計算”成高分辨率畫面的技術。在應用了DLSS之后，并非所有的像素都是使用算力計算出來的，也有AI直接“生成”的，像素在這里實現了很大程度的“無中生有”。在DLSS 3上，英偉達宣稱它包含了DLSS超分辨率技術、全新加入的DLSS幀生成技術和整合而來的NVIDIA Reflex，下文重點介紹DLSS幀生成技術。

DLSS幀生成技術的最大特點是，可以直接為游戲帶來全新的幀，其運作模式也非常獨特。英偉達首先提到了光流加速技術（Optical Flow Acceleration，簡稱為OFA），其執行的計算單元為OFE（Optical Flow Engine，簡稱為OFE）。在Ada架構上，英偉達啟用了全新一代OFE。新的OFE可以提供300TOPS的光流工作算力，和之前的Ampere架構相比快了2倍多。由于OFE性能更強，英偉達通過OFE，并結合傳統的游戲引擎運動向量，就可以帶來更加精確、平滑和穩定的運動插幀計算效果，這就是DLSS 3中包含的DLSS幀生成技術的原理概述。簡而言之，從“無中生有”像素，到“無中生有”整個幀，這種不通過SM和光柵化部分計算，就能直接新建幀畫面的方法的確令人眼前一亮，這相當于將游戲畫面視作視頻進行處理和計算，有著革命性地改變。不過需要注意的是，只有RTX 4090及其他GeForce RTX 40系列顯卡支持DLSS 3的所有技術，而之前的RTX 30、RTX 20系列是不支持DLSS幀生成技術的。

具體數據方面，英偉達的數據顯示，Ada架構的GPU在使用DLSS 3、新的RT核心以及其他Ada架構增強的時候，比之前的產品最多可以提升4倍的性能。英偉達還提到，利用DLSS 3可以直接生成游戲第1幀3/4的像素以及整個游戲第2幀，接下來將循環這個過程，相當于使用1/8的算力，就完成了整個計算過程，極大地節約了系統資源、提高了游戲體驗。

光線追蹤

光線追蹤是一種渲染技術，它的主要目的是通過計算光和渲染物體之間的反應，得到正確的反射、折射、陰影、間接照明等結果，從而逼真的模擬場景和場景內對象的光照情況。光線追蹤計算的過程包含了很多內容，物體表面的材質和光滑程度、色彩、不同類型的反射和折射或者吸收光，都會影響最終的計算結果。逼真的場景計算除了和這些因素有關外，還和射入場景的光線數量有關，以及和材質交互后產生的二次光線數量。很多因素都影響射入光線數量，包括但不限于希望進行光線追蹤的物體的數量和類型，以及GPU的計算能力等。

在實際效果上，光線追蹤包含焦散、折射、反射、陰影、環境光遮蔽等多種渲染效果。其中，焦散效果是光線經光滑金屬或透明物體表面反射/折射后，產生匯聚或發散，形成新的光源照亮周邊的其他物體，而同常見的反射效果相比，折射效果更加難以模擬，當光線經過透明物體時，會發生多次折射和全反射，因此需要進行多次光追才能得到完整的效果。

NVIDIA Broadcast

NVIDIA Broadcast是利用AI來實現的一項有趣應用。它能將普通的攝像頭和麥克風變成由AI驅動的智能設備，提供噪聲消除、背景虛化、背景刪除、背景替換和人像跟蹤這幾大功能。這一個功能需要借助GeForce RTX GPU上稱為Tensor Core的專用AI處理器來實現。因此，想要體驗NVIDIA Broadcast，你需要擁有一張搭載Tensor Core的GPU，如NVIDIA GeForce RTX 2060、Quadro RTX 3000、TITAN RTX。此外，NVIDIA Broadcast對其他硬件、驅動和操作系統也是有一定需求的。例如它需要至少8GB容量內存，處理器性能不能低于英特爾 Core i5-8600或AMD銳龍5 2600，同時還需要在Windows 10（64位）系統下安裝456. 38或更高版本的NVIDIA顯示驅動程序。

NVIDIA?Reflex

NVIDIA?Reflex是一款可以動態測量、降低競技游戲延遲的技術，該技術能夠通過提升GPU的運行頻率和動態的降低渲染隊列，并由此降低CPU反壓，使得系統能夠在最后時刻采樣外設的輸入數據，從而最大化提高系統的響應速度。而在玩家的直觀感受上，NVIDIA Reflex帶來的變化則是從點擊鼠標到顯示器畫面產生對應變化的速度更快，所以這項技術能帶來更符合實際操作水準且更為流暢的游戲體驗。具體到實際游戲中，從《微型計算機》的測試結果來看，開啟NVIDIA?Reflex之后，《永劫無間》的平均系統延時降低了23%甚至更多。

實際性能

鑒于RTX 4090能應用在游戲和內容創作領域，所以對于這種顯卡的性能，也將分別從游戲性能和內容創作性能來介紹。從下文的測試結果來看，RTX 4090相對RTX 3090 Ti的提升非常明顯。

游戲性能

首先在理論性能上，RTX 4090相對RTX 3090 Ti的提升巨大。代表DX11性能的FireStike測試中，領先幅度最高超過了80%，而且隨著分辨率越高，領先幅度越大，可見CPU在RTX 4090強大的性能面前已經逐漸出現了瓶頸效應。DX12部分，RTX 4090的領先幅度也接近80%。DXR光追部分，RTX 4090已經領先RTX 3090 Ti超過一倍了，畢竟128個第三代光追單元對84個第二代光追單元，本來就是壓倒性的優勢。在Port Royal中，RTX 4090也領先了80%以上。

從Tom's Hardware的測試結果來看，在4K分辨率下的光柵化游戲中，RTX 4090的整體性能相較RTX 3090 Ti領先約55%，同時相比RTX 3090和RTX 3080 Ti分別有71%和77%的整體性能優勢。而在4K分辨率下的光線追蹤游戲中，改媒體的測試結果顯示，RTX 4090比RTX 3090 Ti 提升了 78%此外?！段⑿陀嬎銠C》也表示：RTX 4090的光柵化游戲性能相對于RTX 3090 Ti提升幅度為50%~100%，十分可觀。

光線追蹤性能方面，在4K+極致光追的超高負荷壓榨之下，RTX 4090相對RTX 3090 Ti的優勢仍然非常明顯。在《F1 2022》《消逝的光芒2：人與仁之戰》中，RTX 4090實現了接近RTX 3090 Ti兩倍的性能。其他不少游戲中，RTX 4090也保持了70%~80%的優勢。

而在DLSS 3的游戲性能上，《微信計算機》的測試結果顯示，在3DMark DLSS性能測試中，RTX 4090橫向對比RTX 3090 Ti，其性能提升程度約為50%~70%。而對比RTX 4090開啟DLSS 3與RTX 3090 Ti開啟DLSS 2的情況，開啟DLSS 3之后RTX 4090的游戲、渲染幀率表現再度翻倍。

內容創作性能

這部分性能上，《微型計算機》在Blender Opendata benchmark、Blender 3.1以及Octane Render這3個軟件的多個測試場景中考察了RTX 4090的表現，結果顯示RTX 4090相對于RTX 3090 Ti的性能提升幅度都在80%~100%。在3DS Max 2023和SketchUp Pro 2022的模型渲染測試中，搭配了最新的V- Ray渲染插件的情況下，《微型計算機》的測試結果顯示，RTX 4090在這兩款軟件應用中相對于RTX 3090 Ti也有40%~80%的性能提升。

結果顯示，在Blender中， RTX 4090比RTX 3090 Ti有了83%的提升。具體來說，在三個測試場景中，Monster的提升幅度超過100%，Junkshop和Classroom這兩個測試場景中的提升幅度分別是 61%和 91%。此外，TechRadar也表示，在Adobe Premiere Pro的測試中，RTX 4090的得分也能明顯高于RTX 3090 Ti，只是由于Adobe Premiere Pro的測試場景更傾向于衡量整機性能，所以RTX 4090與RTX 3090 Ti的性能差距，沒有在Blender等軟件那么大。

RTX 4090顯卡的GPU是有英偉達生產，而非公版顯卡的生產廠商則主要有華碩、技嘉、索泰、影馳、七彩虹等。

爭議事件：RTX 4090限制出口

10月17日，有媒體報道稱，美國商務部工業和安全局（BIS）公布新的先進計算芯片、半導體制造設備出口管制規則，限制中國購買和制造高端芯片的能力，并將中國GPU企業及其子公司列入了實體清單，面向消費級市場的RTX 4090也在出口控制清單中。10月18日下午，英偉達頂級旗艦顯卡RTX4090全面下架等相關話題沖上熱搜。經快科技調查，該型號的非公顯卡電商店鋪均顯示無貨狀態。據中國香港知名PC網站HKEPC最新消息，關于RTX 4090顯卡的禁令已作出澄清，美國商務部允許在出口消費性應用可申請豁免，因此可以在中國零售市場銷售。消息源表示，RTX 4090可以在中國大陸、中國香港及中國澳門消費性市場零售。但不能輸出RTX 4090芯片作商用及生產用途，這也意味著中國代工廠不能生產RTX 4090，但是玩家還能買到RTX 4090新卡。

隨著美國針對中國半導體封鎖進一步加碼，NVIDIA RTX 4090旗艦顯卡成為關注焦點，各個平臺都陷入了缺貨甚至斷貨的狀態，價格也是一路飆升。截至2023年10月19日，RTX 4090在京東集團、天貓/淘寶、抖音、上海尋夢信息技術有限公司等各個平臺上都一卡難求，官方店鋪紛紛無貨，第三方店鋪就算有貨也肆意加價。多平臺上的RTX 4090普遍都被加價到了2萬元以上，超過3萬元的也不在少數，最高達到了驚人的4.5萬元，甚至一度有商家標出了49999元的天價。

2023年11月，英偉達已經從中國大陸區官網上刪除了GeForce RTX 4090，相同頁面上不會再顯示了，也印證了11月17日這個時間節點。

媒體評價

無論是游戲性、視頻創作性能，甚至是專業內容創作性能，GeForce?RTX?4090都有著大幅度的提升，可以說是硬生生的把桌面級的旗艦顯卡水平拉到了新高。同時其功耗與溫度表現還相當的理想，真能做到了同功耗下比上代旗艦達到2倍能耗比的提升——PConline

無論是游戲性能還是設計創作性能，它都堪稱當前消費級顯卡之最，而且將上一代的卡皇RTX 3090 Ti以50%~100%的性能領先幅度甩在了身后。其實我們甚至覺得只需要一個DLSS 3，就足以讓RTX 4090高處不勝寒了，也足以滿足無數玩家一年多時間對RTX 40系GPU的期待——《微型計算機》

毫無疑問，它兌現了英偉達在發布前做出的許多崇高承諾，提供了驚人的新一代性能改進，這更像是一場革命，而不是進步——Tom's Hardware

RTX 4090 毫無疑問是PC游戲玩家能買到的最強大的顯卡，與 RTX 3090 相比，前者提供了令人難以置信的新一代性能改進，甚至讓RTX 3090 Ti相形見絀——GamesRadar

根據我們的測試結果，RTX 4090在1080P分辨率下，大多數3A游戲中的運行功耗在200~250W之間；2K分辨率下的功耗約為310W左右，很難超過330W；即使到了4K分辨率，它的運行功耗也在380W之下。綜合14款游戲的測試成績，RTX 4090在4K分辨率下較RTX 3090 Ti快了52%，比RX 6950 XT快了66%——快科技

全新的DLSS 3、更強的光線追蹤性能、第三代RT Core的有效光線追蹤計算能力達到191 TFLOPS，是上一代產品2.8倍。另外強大的AI性能對于后期制作和視頻直播用戶來講，可大幅提升工作效率和使用體驗。NVIDIA RTX 4090顯卡這樣的一顆新核彈，帶來了巨大的性能飛躍，對于GPU市場的震動無疑是巨大的?；氐竭@款顯卡本身NVIDIA RTX 4090顯卡完全橫掃現在市面上所有在售的游戲顯卡，它幾乎沒有短板，無論是性能、顏值還是散熱,都可以滿足大多數人的日常使用——3DMGAME