Performance-Überblick zu GeForce RTX 30 Mobile

Sonntag, 14. Februar 2021
 

Mit der GeForce RTX 30 Mobile-Serie hat nVidia zur CES 2021 eine neue, Ampere-basierte Serie an Mobile-Grafiklösungen vorgestellt, welche derzeit in Form erster Notebooks in den Markt kommt. Wie bei allen jüngeren Mobile-Serien verfügen auch die GeForce RTX 30 Mobile-Beschleuniger über einen TGP-Rahmen und damit eine vergleichsweise wandelbare Performance. Bei der GeForce RTX 30 Mobile-Serie ist dies nun erstmals einer breiteren Öffentlichkeit aufgefallen, sicherlich forciert durch nVidias Entscheidung, auf die Begriffe "MaxQ" und "MaxP" zur groben Performance-Angabe zu verzichten – obwohl auch jene ziemlich wandelbar waren (und noch sind). In Folge dessen gab es erstmals Mobile-Benchmarks unter Berücksichtigung und Angabe der jeweils vorliegenden TGP zu beobachten, womit es mittels nachfolgendem Überblicks-Artikel möglich sein sollte, die Performance von nVidias GeForce RTX 30 Mobile-Serie zumindest grob (gegeneinander wie auch im Vergleich zum Desktop) einzuordnen.

Vorab zur Begriffs-Erklärung: Das Power-Limit bzw. die TDP wird seitens nVidia für seine Mobile-Grafiklösungen mittels des Begriffs "TGP" (Total Graphics Power) spezifiziert. Zusätzlich zum Basis-TGP darf der Notebook-Hersteller auch noch einen dynamischen Spielraum ("Dynamic Boost 2.0") aktivieren, welcher auf einer dynamischen Umschichtung von TDP-Reserven zwischen CPU und GPU aufbaut. Hierbei hofft man, dass speziell die CPU noch ein paar TDP-Reserven übrig hat und man jene dann dynamisch dem Grafikchip zusprechen kann – ausgehend von der These, dass das Kühlsystem des vorliegenden Notebooks für eine spezifikationsgerechte Volllast sowohl von CPU als auch GPU ausgelegt ist. Unter rein GPU-limitierten Benchmarks sollte man damit durchaus etwas herausholen können, gerade theoretische Tester dürften hierauf anschlagen (Spiele wiederum weniger). Allerdings wird der Effekt immer deutlich kleiner ausfallen gegenüber einer im gleichen Maßstab angehobenen Basis-TGP, da üblicherweise immer nur dynamisch für ein paar Sekundenbruchteile beschleunigt werden dürfte.

Sofern das Kühlssystem des vorliegenden Notebooks nicht für diese hohe Dauerlast ausgelegt ist, wird zudem zuerst das Temperatur-Limit den Grafikchip herunterregeln, unabhängig etwaiger TGP-Reserven. Leider kann man den Effekt des dynamischen Spielraums derzeit nur schätzen, da zu selbigem keine spezifischen Benchmarks vorliegen – und dies dann natürlich je nach Notebook-Modell auch jeweils anders ausgehen wird. Generell sollte man sich hiervon vor dem Vorliegen beweiskräftiger Benchmarks besser nicht zu viel versprechen: Ein dynamischer Spielraum von 15 Watt könnte vielleicht einen Performance-Effekt von 3-5% ergeben, im Idealfall auch etwas mehr, bei unzureichender Kühlung auch gar nichts ergeben. Deswegen ist es wichtig, den dynamischen Spielraum möglichst explizit anzugeben – und nicht nur die maximale TGP, wie jene in nVidias Treibern auftaucht oder bei vielen Notebook-Herstellern notiert wird. Als praktikable Angabe hat sich dabei das Modell "Basis-TGP – maximale TGP" herauskristallisiert (Beispiel: "80-100W"): Hiermit sieht man direkt minimale und maximale TGP, der dynamische Spielraum ergibt sich aus der Subtraktion beider Werte.

Jene Angabe ist nunmehr bei allen ernst gemeinten Tests von Mobile-Grafiklösungen zu bringen, denn die Mobile-Grafiklösungen von nVidia sind wie gesagt sehr wandelbar – eine GeForce RTX 3080 Laptop könnte mit nur 80 Watt TGP antreten, oder auch gleich mit 165 Watt. In der Praxis nutzen die Notebook-Hersteller diese Möglichkeiten jedoch nicht ganz aus: Augenscheinlich orientieren sich die allermeisten MaxQ-Lösungen am unteren Ende der TGP-Skala, oftmals auch mit nur geringem dynamischen Boost. Bei den Standard-Lösungen gibt es eine größere Variabilität, allerdings sind zwei grundsätzliche Stoßrichtungen zu erkennen: Notebooks im mittleren TGP-Bereich bei um die 100 Watt herum – und Notebooks, welche die TGP-Reserven fast oder ganz ausnutzen (so etwas wie "MaxP"-Varianten). Hierbei geht es augenscheinlich schlicht um das gewählte Kühlsystem, welches für höhere TGPs natürlich entsprechend ausgelegt sein muß – was nur bei wenigen, speziell derart gedachten Notebook-Modellen der Fall ist. Dennoch bleibt es dabei: Jede denkbare Variante ist möglich und könnte auch erscheinen – womit der Notebook-Käufer vor dem Kauf sowohl die TGP-Werte ermitteln als auch auf das Vorhandensein eines ausreichendes Kühlsystems (mittels Testberichten) prüfen muß.

Hardware MaxQ Standard
GeForce RTX 3080 Laptop GA104, 48 SM @ 256 Bit, 8/16 GB GDDR6 80-145W Basis-TGP,
plus dynamisch 0-20W, 12 Gbps
115-150W Basis-TGP,
plus dynamisch 0-15W, 14 Gbps
GeForce RTX 3070 Laptop GA104, 40 SM @ 256 Bit, 8 GB GDDR6 80-120W Basis-TGP,
plus dynamisch 0-20W, 12 Gbps
115-125W Basis-TGP,
plus dynamisch 0-15W, 14 Gbps
GeForce RTX 3060 Laptop GA106, 30 SM @ 192 Bit, 6 GB GDDR6 60-110W Basis-TGP,
plus dynamisch 0-20W, 12 Gbps
80-115W Basis-TGP,
plus dynamisch 0-15W, 14 Gbps

Bezüglich Benchmarks der GeForce RTX 30 Mobile-Lösungen kann derzeit auf die Ausarbeitungen von ComputerBase (plus GeForce RTX 3060 Laptop), Golem, Notebookcheck (plus GeForce RTX 3060 Laptop) sowie TechSpot zurückgegriffen werden, welche erst einmal die Grundbedingung einer (zumeist) soliden TDG-Angabe erfüllen. Teilweise sind selbst die in diesen Artikeln notierten TGP-Angaben noch nicht wirklich vollständig, aber man kann hierzu inzwischen auf die Aufstellungen seitens Notebookcheck zurückgreifen, welche (bekannte) TGP- und Taktraten-Angaben für jedes aktuelle Notebook mit GeForce RTX 30 Mobile-Grafiklösung fein säuberlich auflisten: GeForce RTX 3060 Laptop, GeForce RTX 3070 Laptop & GeForce RTX 3080 Laptop. Die Angaben zu den benutzten Notebooks wie Prozessoren waren dagegen nahezu vollständig – wobei fast nur moderne, leistungsfähige Prozessoren-Modelle verwendet wurden und somit Differenzen in der CPU-Leistung (normalerweise) in den Hintergrund treten sollten. Nichtsdestotrotz weisen alle Notebook-Benchmarks natürlich weiterhin ein Restrisiko auf, dass unterschiedliche Geräte trotz gleicher Hardware beachtbare Performance-Unterschiede aufweisen können und Verallgemeinerungen auf Basis des Tests einzelner Geräte eigentlich nur unter Irrtums-Vorbehalt getroffen werden können.

Die ComputerBase-Benchmarks zu GeForce RTX 30 Mobile sind mit die vollständigsten, da alle drei neuen Mobile-Grafiklösungen unter zwei Auflösungen im Test waren. Etwas mager ist die Verwendung von jeweils nur drei Benchmarks, selbst wenn die herausgekommenen Zahlen ganz solide aussehen. Die verschiedenen TGP-Klassen wurden seitens der ComputerBase rein (auf demselben Notebook) simuliert, was allerdings unter einen gewissen Vorbehalt zu stellen ist. Schließlich arbeitet hier ein auf 80 Watt Grafik-TGP limitiertes Notebook weiterhin mit einer Kühlung, welche auf maximal 130 Watt Grafik-TGP ausgelegt ist – was zumindest theoretisch ein Vorteil gegenüber einem Notebook sein sollte, dessen Kühlung wirklich nur auf 80 Watt Grafik-TGP ausgelegt ist. Wahrscheinlich ist die hierbei herauskommende Performance-Differenz aber doch eher gering, denn auch die TGP-simulierten Werte der ComputerBase sehen vergleichsweise solide aus: Mit geringen Performance-Differenz, wo es nur 10 Watt weniger sind – und dann mit erheblichen Performance-Differenzen, wo größere Watt-Unterschiede simuliert wurden.

ComputerBase Hardware FullHD 4K
GeForce RTX 3070 Desktop (220W) 100% 100%
GeForce RTX 3080 Laptop (90-105W) Schenker XMG 17 Pro, Core i7-10870H 67% 73%
GeForce RTX 3080 Laptop (sim. 95W) Schenker XMG 17 Pro, Core i7-10870H 65% 68%
GeForce RTX 3070 Laptop (90-105W) Gigabyte Aero 15 OLED, Core i7-10870H 65% 66%
GeForce RTX 3070 Laptop (sim. 95W) Gigabyte Aero 15 OLED, Core i7-10870H 61% 64%
GeForce RTX 3070 Laptop (80-85W) Asus TUF Dash F15, Core i7-11370H 50% 56%
GeForce RTX 3060 Laptop (115-130W) Schenker XMG Core 17, Ryzen 5800H 66% 62%
GeForce RTX 3060 Laptop (sim. 105W) Schenker XMG Core 17, Ryzen 5800H 63% 57%
GeForce RTX 3060 Laptop (sim. 80W) Schenker XMG Core 17, Ryzen 5800H 56% 49%
GeForce RTX 2070 Mobile (90W) Razer Blade 15 Base Model 2020, Core i7-10750H 49% 48%
GeForce GTX 1660 Ti Mobile (80W) Razer Blade 15 Base Model 2019, Core i7-9750H 43% 41%
gemäß der Ausführungen der ComputerBase unter 3 Spiele-Benchmarks

Positiverweise hat die ComputerBase auch eine GeForce RTX 3070 aus dem Desktop-Segment mitlaufen lassen, welche sich perfekt als Performance-Anker für diese ganze Betrachtung eignet: Die Chip-Basis ist mit dem GA104-Chip dieselbe wie bei GeForce RTX 3070/3080 Laptop, zudem ist die Performance der GeForce RTX 3070 Desktop ausreichend solide bekannt. Somit ist zu erkennen, dass eine auf mittelprächtiger TGP laufende GeForce RTX 3080 Laptop im Bestcase unter der 4K-Auflösung (mit somit negierbarem Einfluß der CPU) auf 73% der Performance einer GeForce RTX 3070 Desktop herauskommt. Eine bei der TGP weiter ausgefahren GeForce RTX 3080 Laptop sollte jener Desktop-Lösung dann nochmals näher kommen, vermutlich sind ca. 90% des Performance-Niveaus der GeForce RTX 3070 Desktop derzeit das maximal mögliche. Dafür müsste man dann allerdings einen wahren Notebook-Boliden mit 150 Watt Grafik-TGP samt dafür passender Kühllösung aufstellen.

Die Performance-Differenzen zwischen GeForce RTX 3070 Laptop und 3080 Laptop sind bei der ComputerBase vergleichsweise gering, sicherlich auch resultierend aus den eher geringen TGP-Unterschieden und dem Punkt, dass hierbei überall der gleiche GA104-Grafikchip zum Einsatz kommt. In dieser Konstellation spielt es augenscheinlich keine so große Rolle, ob man mit mehr freigeschalteten Shader-Clustern samt niedrigerer TGP oder weniger freigeschalteten Shader-Clustern samt hoher TGP anrückt – die Ergebnisse ähneln sich oder liegen zumindest nicht weit auseinander. Eine Abweichung hierfür liegt bei der GeForce RTX 3070 Laptop im "Asus TUF Dash F15" Notebook vor, wofür mehrere Erklärungen herangezogen werden können: Zum einen ist die CPU in diesem Einzelfall deutlich abweichend, hier kam nur ein Vierkerner von Tiger Lake-H35 zum Einsatz. Andererseits handelt es sich hierbei auch um eine dedizierte MaxQ-Lösung mit nur 80 Watt Basis-TGP und 5 Watt dynamischem Spielraum – womöglich ist also auch das Kühlsystem grenzwertig und limitiert vielleicht hier und da die Performance etwas.

Sehr starke Skalierungs-Ergebnisse gibt es dann bei der GeForce RTX 3060 Laptop unter den TGP-Klassen 80W, 105W und 130W zu beobachten. Dabei wäre natürlich auch einzurechnen, dass die GeForce RTX 3060 Laptop auf 130 Watt TGP dann schon nahe dem TDP-Wert von deren Desktop-Ausführung kommt, welcher bei 170 Watt liegt. Damit dürfte es normal sein, dass die jeweilige Desktop-Lösung dann sogar in Sichtweite gerät. Vermutlich kommt die GeForce RTX 3060 Laptop in dieser Maximal-Konfiguration mit 130 Watt TGP (wiederum) auf knapp bis zu 90% des Performance-Niveaus der GeForce RTX 3060 Desktop heraus (was natürlich noch deren exakte Performance-Bestimmung zum am 25. Februar anstehenden Launch abzuwarten bleibt). Rein auf Mobile-Seite gibt es zudem einiges zur Performance-Effizienz höherer TGP-Werte zu erfahren: Zwischen 80W und 115-130W TGP werden für +26% Mehrperformance bei der GeForce RTX 3060 Laptop immerhin +44-63% mehr TGP benötigt, was auf eine maßvolle, grob 50%ige Effizienz der TGP-Steigerung schließen läßt.

Eine weitere wichtige Quelle dieserart Mobile-Benchmarks ist regelmäßig Notebookcheck, welche genauso alle drei neuen Mobile-Lösungen sowie wiederum die GeForce RTX 3070 Desktop im Test hatten. Leider gab es dabei wohl ein Problem mit der passenden CPU-Performance, denn die FullHD- und WQHD-Benchmarks der GeForce RTX 3070 Desktop bei Notebookcheck schlagen voll aus dem Rahmen, teilweise wurde da der klar größeren GeForce RTX 3080 (!) eine beachtbar niedrigere Performance zugewiesen. Insofern konnten nur im Fall der 4K-Benchmarks die Werte der GeForce RTX 3070 Desktop als Anker übernommen werden, für die beiden anderen Auflösungen wurde eine Interpolation anhand der anderen vorliegenden Benchmark-Werte versucht. Jene kann nicht perfekt sein, verändert allerdings in jedem Fall nicht die Werterelationen der ausgemessenen Mobile-Lösungen untereinander, deren Abstände sind jederzeit belastbar. Daneben konnten einige der von Notebookcheck angesetzten Benchmarks wegen schwer kurioser Werte nicht benutzt werden, allerdings ergeben die letztlich ausgewählten 11 Benchmarks (keine theoretischen Tester) immer noch den breitesten Testparcour unter den hier betrachteten Benchmarks.

Notebookcheck Hardware FullHD WQHD 4K
GeForce RTX 3070 Desktop (220W) 100%
GeForce RTX 3080 Laptop (90-105W) Gigabyte Aero 17 HDR YC, Core i9-10980HK 69% 72% 75%
GeForce RTX 3080 Laptop (80-100W) Asus ROG Zephyrus G15 GA503Q, Ryzen 9 5900HS 63% 65% 68%
GeForce RTX 3070 Laptop (125-140W) Schenker XMG Neo 17 Ampere, Ryzen 7 5800H 69% 74% 76%
GeForce RTX 3070 Laptop (80-85W) Asus TUF Dash F15 FX516P, Core i7-11370H 52% 54% 54%
GeForce RTX 3060 Laptop (115-130W) Schenker XMG Core 17, Ryzen 7 5800H 57% 59% 53%
GeForce RTX 2080 Mobile (?W) MSI GT76 Titan DT 9SG, Core i9-9900K 69% 70% 72%
GeForce RTX 2070 Mobile (?W) MSI GP65 Leopard 9SF, Core i7-9750H 54% 55% 54%
gemäß der Ausführungen von Notebookcheck unter 11 Spiele-Benchmarks; 100% = interpolierte GeForce RTX 3070 Desktop

Erneut ist hierbei der Effekt zu sehen, dass sich bei den GeForce RTX 3070/3080 Laptops die Performance unter geringen TGP-Differenzen nicht gewaltig unterscheidet. Die nur mit 80-85W TGP laufende GeForce RTX 3070 Laptop im "Asus TUF Dash F15" kommt auch hier wiederum nicht berühmt weg, wobei Notebookcheck nur eine andere GeForce RTX 3070 Laptop in Gewand von gleich 125-140W TGP im Test hatten. Im Vergleich dieser beiden 3070er Lösungen ergibt sich für eine TGP-Differenz von +56-65% ein Performance-Unterschied von +41% unter der 4K-Auflösung, was dann eine sogar beachtbar bessere Skalierung bzw. TGP-Effizienz als beim ComputerBase-Beispiel mit der GeForce RTX 3060 Laptop ist. Hier existiert wohl ein gewisser Spielraum, welchen man aber dennoch in einer groben Faustregel abbilden kann: Eine Anhebung der TGP sollte zu einer Mehrperformance von 50-70% des Niveaus der TGP-Steigerung führen. Diese betrifft typische Notebook-TGPs, denn wenn man Desktop-Wattagen nahekommt, wird die Performance-Effizienz von TGP-Steigerungen hingegen unterhalb von +50% rutschen.

Die GeForce RTX 3060 Laptop auf 115-130W kommt bei Notebookcheck dann beachtbar schwächer als bei der ComputerBase weg – dies allerdings primär unter der 4K-Auflösung, wo jener 6-GB-Grafiklösung dann augenscheinlich hier und da der Speicher ausgeht (oder aber die Speicherbandbreite angesichts des 192-Bit-Interfaces nicht ausreichend ist). Sehr gut ist mit den Notebookcheck-Benchmarks zu sehen, wie eine starke GeForce RTX 3070 Laptop sich schon mit einer mittelmäßigen GeForce RTX 3080 Laptop anlegen kann. Hier kommt natürlich wieder der Effekt des gleichen Grafikchips zum tragen – was dann zwischen GeForce RTX 3060 Laptop und GeForce GTX 3070 Laptop nicht mehr der Fall ist. Auch hier kommt die kleinere Mobile-Grafiklösung mit höherer TGP etwas vor der nominell größeren Mobile-Grafiklösung mit kleinerer TGP heraus, dafür wird allerdings in diesem Fall ein klar größerer TGP-Abstand benötigt. Generell verfestigt sich damit das Bild, dass die nominell kleineren Mobile-Grafiklösungen bei passender TGP die größeren Mobile-Grafiklösungen jederzeit erreichen und teilweise sogar schlagen können.

Notebookcheck haben zudem auch Vergleichs-Objekte aus früheren Mobile-Generationen in Form von GeForce RTX 2070 & 2080 Mobile mitlaufen. Deren TGP-Werte sind zwar nicht bekannt, aber zumindest die GeForce RTX 2080 Mobile scheint anhand ihrer Benchmark-Werte einen vergleichsweise hohen TGP-Wert (Richtung 150 Watt) aufzuweisen, da jene gut mit GeForce RTX 30 Mobile-Lösungen mithalten kann. Ihr gutes Performance-Ergebnis wird aber natürlich auch nur durch eine entsprechend geringere Energieeffizienz erzielt, die GeForce RTX 3080 Laptop kommt auf eine vergleichbare Performance zu einer klar niedrigeren TGP. Um dies genauer zu ermitteln, fehlen derzeit allerdings sowohl die exakten TGP-Angaben für diese früheren GeForce RTX 20 Mobile-Lösungen als auch Tests mit wirklich ausgefahrenen GeForce RTX 3080 Laptop Grafiklösungen auf TGPs um die 150 Watt. Trotzdem scheint es so, als wären unsere früheren Schätzungen zur Performance der GeForce RTX 20 Mobile-Lösungen wohl grundlegend etwas zu niedrig angesetzt – bedingt natürlich dadurch, dass seinerzeit kaum Benchmarks und noch weniger konkrete TGP-Angaben vorlagen, oftmals rein auf Basis der technische Daten geschätzt werden musste.