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News des 22./23. Oktober 2011

Die ComputerBase hat einen schönen Artikel zur Grafikkarten-Evolution der letzten Jahre verfasst, dabei wurden Grafikkarten aus den bis ins Jahr 2006 zurückliegenden Grafikkarten-Generationen mit Spielen aus den Jahren 2005 bis 2011 vermessen. Dies ermöglicht zum einen einen abschließenden Vergleich des Performance-Zuwachses über diese Zeitspanne (die meisten der hierzu herangezogenen Tests sind Launchtests von neuer Hardware, deren Potential aber erst mit der Zeit mit neuen Treibern und neuen Spielen vollständig offengelegt wird), und zum anderen eine abschließende Beurteilung der Eignung früherer Grafikchip-Architekturen in neueren Spielen. In letzterem Punkt ist besonders der enorme Vorteil der Radeon X1950 XTX gegenüber der GeForce 7900 GTX von dem dreifachen (!) der Performance auffallend – seinerzeit lag zwischen diesen Grafikkarten nur ein maßvoller Abstand zugunsten der ATI-Lösung, welcher sich nun aber unter neueren Spielen extrem verbreitert hat.

Ansonsten läßt sich primär der Entwicklungsfortschritt der Grafikkarten-Entwickler über die verschiedenen Architekturen und vor allem Fertigungsgrößen sehen – weil an den Fertigungsgrößen hängen nun einmal die primären Leistungssprünge, ohne diese sind keine großen Performancegewinne möglich. Die Auswahl der Grafikkarten beim ComputerBase-Test ist hierzu nicht ganz optimal, da man sich nicht entweder auf die jeweils schnellsten Beschleuniger einer Generation oder aber auf die jeweils ersten HighEnd-Modelle einer Generation konzentriert hat. Dennoch kann man speziell am Fall Radeon X1950 XTX zu Radeon HD 6970 mit sogar ähnlichen Chipflächen sehen, daß AMD einen Performancezuwachs von +349% zwischen dreieinhalb Fertigungsschritten und fünf Grafikkarten-Generationen innerhalb von etwas mehr als vier Jahren erzielt hat.

AMD nVidia
Radeon X1000
vs. GeForce7
Radeon X1950 XTX
R580+, 90nm, 352mm², August 2006, 135W TDP
Performanceindex: 100%
GeForce 7900 GTX
G71, 90nm, 196mm², März 2006, 120W TDP
Performanceindex: 33%
Radeon HD 2000
vs. GeForce 8
Radeon HD 2900 XT
R600, 80nm, 408mm², Mai 2007, 215W TDP
Performanceindex: 117%
GeForce 8800 GTX
G80, 90nm, 484mm², November 2006, 155W TDP
Performanceindex: 191%
Radeon HD 3000
vs. GeForce 9
Radeon HD 3870
RV670, 55nm, 192mm², November 2007, 126W TDP
Performanceindex: 123%
GeForce 9800 GTX+
G92b, 55nm, 276mm², Juli 2008, 141W TDP
Performanceindex: 222%
Radeon HD 4000
vs. GeForce 200
Radeon HD 4890
RV790, 55nm, 282mm², April 2009, 190W TDP
Performanceindex: 267%
GeForce GTX 280
GT200, 65nm, 576mm², Juni 2008, 236W TDP
Performanceindex: 312%
Radeon HD 5000
vs. GeForce 400
Radeon HD 5870
RV870/Cypress, 40nm, 334mm², September 2009, 188W TDP
Performanceindex: 385%
GeForce GTX 480
GF100, 40nm, 526mm², März 2010, 250W TDP
Performanceindex: 470%
Radeon HD 6000
vs. GeForce 500
Radeon HD 6970
RV970/Cayman, 40nm, 389mm², Dezember 2010, 250W TDP
Performanceindex: 449%
GeForce GTX 580
GF110, 40nm, 520mm², November 2010, 244W TDP
Performanceindex: 540%

Bei nVidia rechnet man diesbezüglich besser nicht mit der heutzutage sehr langsam laufenden GeForce7-Generation, so daß die bessere Rechnung lautet: Im Vergleich GeForce 8800 GTX zu GeForce GTX 580 mit wiederum ähnlicher Chipfläche hat nVidia einen Performancezuwachs von +182% zwischen eineinhalb Fertigungsschritten und vier Grafikkarten-Generationen innerhalb von exakt vier Jahren erzielt. Ein (voller) Fertigungsschritt erzielt somit in der Tat über die Zeit hinweg einen Performancegewinn von glatten 100 Prozent (oder sogar teilweise etwas mehr) – wobei dieser Performancezuwachs nicht immer allein über den Fertigungsschritt generiert wird, sondern teilweise auch über Effizienzverbesserungen an der Architektur. Basierend darauf kann man durchaus annehmen, daß ein neuer (voller) Fertigungsschritt – wie beim kommenden Wechsel von 40nm auf 28nm – wiederum eine Performanceverdopplung erzielen sollte – möglicherweise nicht gleich mit der ersten 28nm-Generation (prognostiziert +75%), aber dann mit einer ausgereiften zweiten 28nm-Generation (prognostiziert weitere +15% = insgesamt +100%).

Ein Problem an dieser Milchmädchen-Rechnung kann und wird allerdings sein, daß über die Jahre mit der steigenden Performance auch immer die Verlustleistung mit gestiegen ist – nicht in diesem rapidem Tempo, aber dennoch über einen längeren Zeitraum bemerkbar. Grob gesehen haben heutige HighEnd-Lösung die doppelte Verlustleistung der HighEnd-Lösungen von anno 2006. Die vorgenannte Performanceverdopplung zwischen zwei (vollen) Fertigungsschritten betrifft also nur die Reinperformance, nicht aber die Performance pro Watt – dieser Fortschritt ist niedriger ausgefallen. Das eigentliche Problem für zukünftige Grafikkarten liegt nun darin, daß die Verlustleistung kaum mehr steigerbar ist, ohne in absurde Bereiche hereinzugehen – wer will schon in fünf Jahren mit SingleChip-Grafikkarten á 500 Watt Verlustleistungen hantieren, während das restliche PC-System zusammen üblicherweise keine 150 Watt verbraucht. Wenn allerdings die Verlustleistung nicht weiter steigen kann, dann wird sich auch die statuierte Performance-Verdopplung zwischen zwei (vollen) Fertigungsschritten nicht mehr halten lassen, vielmehr werden es dann vielleicht nur noch +60% Performancezuwachs zwischen zwei (vollen) Fertigungsschritten sein können.

Wann dieser Zeitpunkt kommt, wo die Grafikchip-Entwickler bei der Verlustleistung die Zügel wirklich anlegen müssen, ist allerdings noch nicht ganz heraus – vermutlich beäugen sich AMD und nVidia in dieser Frage schon mißtrauisch und keiner will den ersten Schritt waagen, weil der erste Schritt natürlich Verzicht auf Performance und damit potentiell Marktfähigkeit bedeutet. Ein deutliches Anzeichen für das Nahen dieser entscheidende Frage ist aber schon AMDs PowerTune, mittels welchem die Leistungsfähigkeit einer Grafikkarte näher an deren TDP-Limit gebracht wird – die TDP kann somit gleichbleiben oder sinken, obwohl die reale Leistungsaufnahme steigt. Natürlich wird damit die Leistungsaufnahme nur optisch gebremst, irgendwann werden sich AMD und nVidia dem Thema stellen müssen, ob man auf noch höhere Leistungsaufnahmen zugunsten von mehr Performance setzt – oder mit dieser Performance lebt, welche man (im HighEnd-Bereich) in eine maximale TDP von 250 Watt packen kann.