GeForce RTX 3090の性能を試す - 圧倒的な怪物、4K環境ですら役不足

既報の通り、9月24日にGeForce RTX 3090の販売が解禁になったものの、当日の在庫はほぼ「蒸発」。その後各社からの製品も出揃ったものの、やはり在庫は少ない様で、欲しいユーザーが即購入できる、という状況にはなっていない。

そのGeForce RTX 3090であるが、レビューがこんなに遅れたのは一重に我々も機材の入手に難儀したからである。幸か不幸か、まだ製品を手にしていないユーザーの方が多いと思われるので、多少スローモーではあるが、レビューにも意味はあるだろう。

テスト環境、バイパスコンデンサは要確認か

ということで、では今回のテスト環境をご紹介したい。今回利用したのはASUSの「ROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMING」である(Photo01～13)。実はこの製品、日本語の製品紹介URLこそ既に公開されているものの、現時点では発売日及び価格が未定となっている。ASUSはTUF-RTX3090-24G-GAMINGを先行投入しており、このROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMINGの方は後追いでの市場投入になる模様だ。ちなみにカード寸法は320mm×130mm×61mm、重量は1799.8g(いずれも実測値)だった。

追記：記事で試用した「ROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMING」の国内販売が決定。
製品名 ROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMING
発売日 10月30日
価格 オープンプライス(市場想定価格は税別232,000円前後)
＜参考記事＞
ASUS、ROG StrixシリーズからOCモデルのNVIDIA GeForce RTX 3090搭載カード

• Photo01: パッケージはいつものROG STRIXシリーズらしいもの。

• Photo02: 三連ファン大きいという感じがしないのは、そもそも厚みもある事と無縁ではない。

• Photo03: このアングルでも安定して自立する。理由はPhoto05に。

• Photo04: ROG STRIXはチップ裏はMLCCのみで構成されており、それゆえ特に問題が出なかった模様。

• Photo05: カード上端に、台座というかスタンドになるガードが用意されており、このおかげで見事に垂直に立っている。

• Photo06: 出力はDisplayPort×3、HDMI×2。これはちょっと嬉しい。

• Photo07: このアングルから見ると、カードの厚みと高さがお判りいただけるかと思う。

• Photo08: カード先端にはFounder Edition同様にブラケット取付穴が用意されている。ただこれ、PCI Express CEM(Card ElectroMechanical) Specificationの通りではあるのだが、もうブラケットは殆ど使われていない気がするのだが。

• Photo09: 上面から。補助電源はカバーの奥まった場所に配されている。

• Photo10: 補助電源部のアップ。8pin×3という、なかなか無茶な構成。

• Photo11: GeForce RTX 3090はNVLinkのコネクタが用意されるが、そのわきに冷却ファンの動作を変更するスイッチ(P:Performance Q:Quiet)があるのが判る。

• Photo12: カード後端には、ファン用電源と思しき4pinコネクタ×2が隠れている。

• Photo13: カード底面から。VRMもきっちり冷却する様になっているヒートシンクの様子が良くわかる。

• Photo14: こちらはインチ表示。裏面がcm表示。記号には特に意味はなさそう。

なおROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMINGには4inch少々のミニ定規(Photo14)が付属していた。そのミニ定規、裏面(Photo15)にはなぞの座標が記されている。なんとなく想像はつくが、一応確認してみたら予想通りだった(Photo16)。

• Photo15: 11cm、という微妙に使い勝手に困る定規。まぁ実用性を追求した訳ではなさそうだが。

• Photo16: ちなみにStreet Viewだと門の内側に入れない関係で、このロゴが見えないのがちょっと悲しい。

ところで海外の報道によれば、いくつかのベンダー(EVGA、Galax、それと恐らくZotac)のGeForce RTX 3090カードが高負荷になるとリセットが掛かったり、動作がおかしくなるといった振る舞いをしたらしい。主な理由として挙げられているのは、チップの裏に積層されているパスコン(バイパスコンデンサ)の種類が関係しているらしい。Founder Editionの場合はカバーが掛けられているので裏面を見る事が出来ないが、どうもそもそものReference DesignではMLCC(Multi-Layer Ceramic Capacitor:積層セラミックコンデンサ)を利用することになっており、ところが一部のメーカーではこれをPOSCAP(パナソニックの導電性高分子タンタル固体電解コンデンサ)や、SP-CAP(パナソニックの導電性高分子アルミ電解コンデンサ)などに置き換えて実装を行ったが、恐らくこれらだと普段はいいが、急に負荷が増えた時などに十分な電力を供給しきれなかったようだ。Photo04,05で判る様に、今回試したROG STRIXではこの問題にはあたらなかったようである。

GPU-ZではきちんとGeForce RTX 3090と認識された(Photo17)。Boost Clockが高めのせいか、Pixel FillrateとかTexture FillrateがGeForce RTX 3090 Founders Edition(それぞれ189.8GPixel/s、556.0GTexel/s)より高めになっているが、これはGPU Clockに比例しているだけである。ただ、そうなるとTBP(Thermal Board Power)はどう設定されているのか気になるところだが、BIOSの中身を見るとデフォルト390W/最大480W(!)である(Photo18)。つくづく、テスト期間の外気温が低めでエアコンの稼働率が下がってて良かった、と思った。余談だが、今回ROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMINGのテスト中は、一度も不安定になったりリセットが掛かったりしなかった。要するに、前回の3080のテストの時は外気温が高すぎた、という話である。

• Photo17: GeForce RTX 3090 Founders EditionだとBoost Clockは1695MHzに設定されているが、なんと1860MHz設定。そりゃ8pinコネクタ×3が要る訳だ。

• Photo18: ここまでぶっちぎりだと、いっそすがすがしく感じる(?)。

表1にテスト環境を示す。基本的には3080のテストのそのままである。ドライバに関しては9月24日の発売に合わせて、NVIDIAよりGeForce RTX 3000シリーズをサポートしたGeForce Driver 456.38 DCHがリリースされており、これを利用している。

このドライバに関して言えば、9月末に上で触れた「一部カードが動作しない」問題に対応して安定性を増したGeForce Driver 456.55 DCHもリリースされたが、今回は456.38のままで問題が無かった。また、ゲームが動かない等の問題も、1つを除き特になかった(これは後述する)。

今回のテスト結果は前回の3080の結果に、3090のものを足しただけである。このため、テストの手順などは前回の3080のものと完全に同一にしているため、今回は説明は割愛する。ちなみにグラフ中の表記は

2080 Super：GeForce RTX 2080 Super Founder Edition
2080 Ti ：GeForce RTX 2080 Ti Founder Edition
3080 ：GeForce RTX 3080 Founder Edition
3090 ：ROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMING
5700XT ：Radeon RX 5700XT Reference

となる。また一部のテストではRT(Ray Tracing)On/Offの両方が混在している。ここでRTを有効にしたものは

2080 Super RT：GeForce RTX 2080 Super Founder Edition RTX On
2080 Ti RT ：GeForce RTX 2080 Ti Founder Edition RTX On
3080 RT ：GeForce RTX 3080 Founder Edition RTX On
3090 RT ：ROG-STRIX-RTX3090-O24G-GAMING RTX On

となっている。また解像度表記は

2K：1920×1080pixel
2.5K：2560×1440pixel
3K：3200×1800pixel
4K：3840×2160pixel

とさせていただく。

◆3DMark v2.12.6949(グラフ1～6)

3DMark v2.12.6949
UL Benchmarks
https://benchmarks.ul.com/3dmark

9月18日にVersion 2.13.7009がリリースされたが、今回はデータ互換性を保つためまだVersion 2.12.6949を利用している。

• グラフ1

ということでまずはOverall(グラフ1)。NightRaidに関しては、もう完全にCPUがボトルネックになっている感じがする。SkyDiver以降はそういう事もなく、きちんとフルの性能が出ている感じ。3090のスコアは3080の5%～10%アップといったあたりになっている。

• グラフ2

もう少しダイレクトにフレームレートが反映されるGraphics Test(グラフ2)の結果で言うと、やはりNightRaidはCPUがボトルネックになっている感じ。一方それ以外についてはもう御覧の様に、明確にスコアが伸びているのが判る。かなり重いTimeSpy Extremeですら10000超えだから、その性能は圧倒的である。

• グラフ3

• グラフ4

Physics/CPU Test(グラフ3)を見る限り、CPU負荷そのものは別に他と大差なし。ただCombined Test(グラフ4)ではFire Strike Ultraを除くと大差ないというかむしろパッとしない性能になっているのは、GPU性能が高すぎでCPUがボトルネックになっており、Combined Testの環境ではむしろPhysicsの動作の妨げになっているのではないか？ という気もする。

• グラフ5

• グラフ6

DLSS Test(グラフ5)はまぁセオリー通りできっちり性能が伸びているが、DLSS Offでも60fps近くを実現できるのならDLSSなしでもいいのでは？ と思ったりもする。PCI Express Test(グラフ6)では、きっちり32GB/secの帯域に対応していることが確認できた。

ということで総じて3090は想定通りの性能が出ている様に思われる。

◆Basemark GPU 1.2(グラフ7～12)

Basemark GPU 1.2
Basemark
https://www.basemark.com/products/basemark-gpu/

DirectX(グラフ7)とVulkan(グラフ9)の結果は納得できるというか、まぁ想定した通りの結果であるのだが、OpenGL(グラフ8)のAvgを見ると妙に結果が圧縮されているというか頭打ち傾向である。なので確認のためにフレームレート変動も見る事にした。ちなみにBasemark GPUの場合はGame Benchmarkの場合と異なり、実行に要する時間が変化する。というのは2848フレーム分を間引きなくの描画するためで、だから284.8fpsで表示できるなら10秒、28.48fpsで表示できるなら100秒掛かる仕組みである。なので横軸は時間ではなくフレーム数となっている。

• グラフ7

• グラフ8

• グラフ9

• グラフ10

• グラフ11

• グラフ12

ということでグラフ7がDirectX 12、グラフ8がOpenGL、グラフ9がVulkanでの表示だが、全般的にGeForce RTX 3090だとフレームレート変動が激しくなる傾向にある。それでもまだDirectX 12とVulkanではビデオカード毎にグラフが完全に分離しているので、ちゃんと性能が出ている事が判るが、問題はOpenGLである。GeForce RTX 3080とGeForce RTX 3090はほぼ重なる感じになっており、しかも300フレーム～1000フレーム前後とか1700～200フレームの間とかはGeForce RTX 2080 Tiのグラフまで重なっている格好である。これはおそらくであるが、OpenGLのドライバに問題がありそうだ。

そもそもNVIDIAもAMDも、OpenGLに関してはプロ向け(QuadroとかRadeon Pro)はきちんとサポートする一方、コンシューマ向けは「一応動く」という程度であまり真面目に実装は行っていない。その結果がモロに出てきたという感じだろうか。まぁ昨今ではゲームでOpenGLを使うケースはまず存在しないから、別に支障はないのだろうが。

◆SuperPosition v1.1(グラフ13～19)

SuperPosition v1.1
Unigine
https://benchmark.unigine.com/superposition

• グラフ13

• グラフ14

• グラフ15

平均(グラフ13)・最大(グラフ14)・最小(グラフ15)を見ると、平均/最大でGeForce RTX 3090は綺麗にグラフが分離しており、特に2Kだと平均180fpsというのはGeForce RTX 2080 Superの5割増以上のフレームレートである。その一方で最小では2KでGeForce RTX 3080と重なっているあたり、やはりCPUボトルネックがありそうだ。

• グラフ16

• グラフ17

• グラフ18

• グラフ19

ということでフレームレート変動を見てみると、2K(グラフ16)90秒～110秒あたりは明確にCPUボトルネックが発生している事が見て取れる。ここがもう少し性能が上がれば、GeForce RTX 2080 Superの倍近いフレームレートも期待できそうだ(事実80秒あたりまではほぼ倍のフレームレートになっている)。

2.5K(グラフ17)～4K(グラフ19)までは綺麗にグラフが分離しており、4KですらGeForce RTX 3080に10fps以上の上乗せがあるのは流石と言うべき。逆に言えば、2.5K以上の解像度で使わないとその真価は発揮できない、ということになる。