Nvidia GeForce RTX 4090 im Test: Leistung mit weniger TDP, Overclocking, PCIe 3.0 und neue Treiber (Update)

Was die GeForce RTX 4090 ab Werk kann, ist auf den vorangegangenen Seiten hinlänglich erörtert worden. Auf dieser Seite geht es um das, was abseits der Norm möglich ist: durch ein reduziertes Power-Target auf der einen und Overclocking auf der anderen Seite.

Um diese Messreihen zum Fall des Embargos möglich zu machen, hat die Redaktion den Benchmark-Parcours leicht eingeschränkt. Nach wie vor kommen alle Spiele zum Einsatz, die Titel mit verfügbarem Raytracing werden aber nur noch mit aktiven Strahlen getestet. Einzig Cyberpunk 2077 läuft als klassische Rasterizer-Version, da Raytracing dort selbst die GeForce RTX 4090 etwas zum Schwitzen bringt.

RTX 4090 vs. RTX 3090 Ti bei 450, 350 & 300 Watt

Die GeForce RTX 4090 Founders Edition kann im Werkszustand bis zu 450 Watt aufnehmen, tut es aber bei weitem nicht immer. Nicht nur deshalb, sondern weil vor zwei Jahren schon 350 Watt TDP der GeForce RTX 3090 einen neuen Höchstwert markierten, stellt sich die Frage, inwiefern die GeForce RTX 4090 die hohe TDP für die hohe Leistung wirklich benötigt.

Um das herauszufinden, hat die Redaktion das Power-Target der GeForce RTX 4090 von 450 auf 350 Watt und anschließend auf 300 Watt reduziert und diese Ergebnisse denen einer GeForce RTX 3090 Ti mit 450, 350 und 300 Watt gegenübergestellt. Ampere GA102 und Ada Lovelace AD102 wurden also bei drei unterschiedlichen TDP-Stufen direkt gegenübergestellt.

350 statt 450 Watt: Im Durchschnitt kaum schneller

Das Ergebnis ist eindeutig: Viel schneller wird die GeForce RTX 4090 durch den Sprung von 350 Watt auf 450 Watt (nicht immer ausgereizt) im Testparcours auf dem Core i9-12900K nicht. Im Durchschnitt legt Nvidias neues Flaggschiff dadurch nur um 3 Prozent zu. Ausnahmen bilden Spiele, in denen die RTX 4090 die 450 Watt ausreizt, der Einschnitt auf 350 Watt also groß ist. Aber selbst dann bleibt der Zuwachs einstellig.

Ein Beispiel ist Call of Duty: Vanguard, in dem die GeForce RTX 4090 mit maximal 450 Watt 8 Prozent schneller läuft (130 statt 120 FPS). Demgegenüber stehen allerdings auch (bis zu) 28 Prozent mehr elektrische Leistungsaufnahme. In F1 22 und Tiny Tina's Wonderlands legen die FPS um 5 Prozent zu. In den meisten Spielen sind es aber eben nur 2, 3 oder noch weniger Prozent.

300 statt 450 Watt: immer noch schnell

Auch mit nur 300 Watt bricht die GeForce RTX 4090 nicht plötzlich völlig weg. Gegenüber den maximalen 450 Watt reduziert sich die Framerate um 9 Prozent, gegenüber 350 Watt um 6 Prozent. Bei der GeForce RTX 3090 Ti sind es wiederum 15 respektive 11 Prozent.

Im Worst-Case-Szenario (F1 22) verliert die neue Grafikkarte mit 300 statt 450 Watt (-33 Prozent) 17 Prozent FPS. Sie bleibt selbst dann fast 50 Prozent schneller als die GeForce RTX 3090 Ti bei 450 Watt, im 300-Watt-zu-300-Watt-Vergleich liegt die neue Generation über 90 Prozent vorne.

Die Messreihen zeigen, dass Nvidia mit der Entscheidung, die GeForce RTX 4090 auf dem TDP-Niveau der GeForce RTX 3090 Ti zu belassen, über das Ziel hinausgeschossen ist. Maximal 400 Watt hätten gegenüber 450 Watt quasi keinen Leistungsverlust, 350 Watt einen im Durchschnitt nur messbaren gebracht. Dem „Vorgänger“ mit 450 Watt zeigt wiederum selbst die 300-Watt-Konfiguration der RTX 4090 nur die Rücklichter.

Overclocking: AD102 bei fast 3,0 GHz

Das Testexemplar der Nvidia GeForce RTX 4090 Founders Edition mit AD102-GPU hat die magische 3,0-GHz-Marke im Test auch übertaktet nicht erreicht. Das heißt, kurzfristig lagen 3,0 GHz selbst unter Last immer mal wieder an, doch im Schnitt reichte es nicht ganz.

Spiele-Taktraten knapp unter 3,0 GHz

Letztendlich haben sich im MSI Afterburner eingestellte +228 MHz auf der Grafikkarte stabil nutzen lassen. Der vom Treiber gemeldete (hypothetische) durchschnittliche Turbo lag dann bei 2.748 MHz.

In Spielen arbeitete die GeForce RTX 4090 FE so konfiguriert durchschnittlich mit 2.985 MHz und damit 244 MHz schneller als im Werkszustand. Der höchste Takt lag in Cyberpunk 2077 und F1 22 mit 2.985 MHz an, der niedrigste in Metro Exodus Enhanced mit 2.958 MHz. Die Takt-Unterschiede von Game zu Game waren also sehr klein, weil das auf 600 Watt maximierte Power-Limit (möglich über den dafür vorgesehenen 16-Pin-Stecker oder 4 × 8-Pin am beiliegenden Adapter) zu keiner Zeit als Taktbremse fungierte.

3.840 × 2.160	Nvidia RTX 4090 FE, Stock	Nvidia RTX 4090 FE, OC
CoD: Vanguard	2.727 MHz	2.981 MHz
Cyberpunk 2077	2.760 MHz	2.985 MHz
Deathloop + RT	2.749 MHz	2.970 MHz
Doom Eternal + RT	2.745 MHz	2.970 MHz
Dying Light 2 + RT	2.708 MHz	2.970 MHz
F1 22 + RT	2.688 MHz	2.985 MHz
Far Cry 6 + RT	2.760 MHz	2.970 MHz
Forza Horizon 5	2.745 MHz	2.970 MHz
Ghostwire: Tokyo + RT	2.760 MHz	2.970 MHz
God of War	2.745 MHz	2.970 MHz
Guardians of the Galaxy + RT	2.745 MHz	2.970 MHz
Halo Infinite	2.745 MHz	2.970 MHz
Metro Exodus Enhanced	2.702 MHz	2.958 MHz
Saints Row + RT	2.760 MHz	2.970 MHz
Shadow Warrior 3	2.749 MHz	2.970 MHz
Sniper Elite 5	2.760 MHz	2.970 MHz
Spider-Man Remastered + RT	2.745 MHz	2.970 MHz
Tiny Tina's Wonderlands	2.745 MHz	2.983 MHz
Durchschnitt	2.741 MHz	2.958 MHz

Der 24 GB große GDDR6X-Speicher ließ sich sehr gut übertakten. Satte 1.499 MHz zusätzlich und damit ein Speichertakt von 12.000 MHz (24,0 Gbps) waren möglich, bevor es zu ersten Problemen kam. Das Niveau ist bereits von Ampere bekannt.

Der Kühler der Founders Edition hatte mit der Übertaktung – entgegen der Tradition – überhaupt kein Problem. Die GPU-Temperatur stieg um lediglich 2 °C an, gleichzeitig erhöhte sich die Lüfterdrehzahl um 50 bis 75 Umdrehungen.

Das liegt am sehr potenten Kühlsystem, aber auch daran, dass die GeForce RTX 4090 FE durch den höheren Takt die maximal erlaubten 600 Watt gar nicht benötigt. Metro Exodus lag als Worst-Case-Fall bei rund 530 Watt, die meisten anderen Spiele dagegen irgendwo im Bereich zwischen 410 und 500 Watt.

Leistungszuwachs durch GPU- und VRAM-OC

Durch das Übertakten gewinnt das Testexemplar der GeForce RTX 4090 FE im Durchschnitt um bis zu 7 Prozent mehr AVG-FPS, die Perzentil-FPS steigen um 6 Prozent an. Durch die zusätzliche Leistungssteigerung kann die Grafikkarte ihren ohnehin schon großen Vorsprung zur GeForce RTX 3090 Ti von 70 Prozent in dem reduzierten Testparcours auf 82 Prozent ausbauen, die GeForce RTX 3090 wird dann um 91 Prozent überflügelt – da ist die durchschnittlich doppelte Leistung gar nicht mehr weit entfernt.

In den einzelnen Spielen sind bis zu 10 Prozent mehr FPS möglich, die jedoch nur in Dying Light 2 und F1 22 zu messen sind. 9 Prozent mehr Bilder pro Sekunde zeigen sich dann in Deathloop, Forza Horizon 5, Guardians of the Galaxy, Shadow Warrior 3 und Spider-Man.

Jedoch geht es natürlich auch andersherum: In Cyberpunk 2077 holt das Übertakten zum Beispiel nur 5 Prozent mehr Leistung aus der Grafikkarte heraus, dasselbe gilt für Far Cry 6 und Ghostwire: Tokyo. In Tiny Tina's Wonderlands beträgt das Plus lediglich 4 Prozent.

Zwei Faktoren spielen für die Auswirkung des OC-Vorhabens auf die FPS eine wesentliche Rolle: Die zusätzliche Speicherbandbreite und wie deutlich der Takt durch das angehobene Power-Target effektiv steigt.

Die GeForce RTX 4090 mit PCIe 3.0 (Update)

Sämtliche Tests im Review wurden auf einem Core i9-12900K mit PCIe 4.0 durchgeführt. Doch nicht jedes Mainboard hat PCIe 4.0, ältere Platinen können nur auf PCIe 3.0 zurück greifen und dennoch schnelle Prozessoren tragen (AMDs 300- und 400-Generation). Um dies zu simulieren hat ComputerBase im BIOS den PCIe-Slot auf die dritte Generation limitiert. Entsprechend ist die Bandbreite halbiert, mit der die Grafikkarte Daten an das restliche System schicken und empfangen kann.

Im Durchschnitt verliert die GeForce RTX 4090 mit 16 PCIe-3.0-Lanes 2 Prozent an AVG-FPS und ebenso 2 Prozent an Perzentil-FPS gegenüber PCIe 4.0. Das ist vergleichbar viel wie bei älteren Grafikkarten und daher bleibt es in der Spiele-Praxis ziemlich gleich, welcher Bus-Standard gerade aktiv ist. Auch wenn die GeForce RTX 4090 aufgrund der deutlich gestiegenen Leistung mehr Daten über den PCIe-Bus transportieren muss, hat dies in heutigen Spielen keine größeren Auswirkungen. Nach wie vor die einzige wirkliche Ausnahme ist ein VRAM-Mangel, denn dann adressiert die GPU zusätzlich zum eigenen Speicher den System-RAM, was den Datentransfer zwischen den Komponenten massiv erhöht. Für die mit 24 GB bestückte GeForce RTX 4090 spielt dies aber überhaupt keine Rolle.

Dabei gibt es nach wie vor so einige Titel, wo PCIe 4.0 gegenüber PCIe 3.0 überhaupt nichts bringt. Cyberpunk 2077 sowie Shadow Warrior 3 sind so Fälle, viele andere Spiele verlieren vielleicht 1 Prozent der Framerate. Das war es oft dann aber auch schon.

Dennoch gibt es auch ein paar Spiele, die mehr von PCIe 4.0 profitieren. Call of Duty Vanguard bietet mit PCIe 4.0 zum Beispiel 7 Prozent bessere Perzentil-FPS, in Doom Eternal steigen die AVG-FPS um 4 Prozent an und in Far Cry 6 legen die AVG-FPS um 6 Prozent zu. Einige weitere Spiele sehen Verbesserungen von 4 bis 5 Prozent, größer werden die Vorteile aber nicht.

Daher spielt es keine große Rolle, ob das eigene System PCIe 3.0 oder PCIe 4.0 unterstützt. Und das fehlende PCIe 5.0 der GeForce RTX 4090 ist damit zumindest derzeit überhaupt kein Problem.

Der GeForce 522.25 beschleunigt die GeForce RTX 3000 deutlich (Update)

Nvidia hat gestern die Founders Edition und die Custom-Designs (Test) der GeForce RTX 4090 in den Handel geschickt und einen neuen, offiziellen Treiber für die Grafikkarten veröffentlicht. In den Release Notes des GeForce 522.25 steht jedoch etwas, dass es in sich hat: „This Game Ready Driver also includes significant DirectX 12 performance optimizations which can dramatically improve performance for GeForce 30 Series GPUs“. Kurz übersetzt: Der neue Treiber verfügt über Optimierungen für DirectX 12, die die GeForce-RTX-3000-Serie beschleunigen können sollen.

Genauer gesagt soll der Overhead in Verbindung mit der API reduziert worden sein, was die Auslastung der GPU verbessern würde. Das ist etwas, worunter gerade die schnellen Modelle in niedrigen Auflösungen gerne gelitten haben. Und auch wenn dies der „Best Case“ für den Treiber ist, zeigen die neuen Benchmarks, dass die Spiele auch in höheren Auflösungen profitieren können.

Die RTX 4090 und die RTX 3090 Ti rücken etwas näher zusammen

In 3.840 × 2.160 kann die GeForce RTX 3090 Ti mit dem GeForce 522.25 bei den AVG-FPS im Durchschnitt um 4 Prozent zulegen, bei den Perzentil-FPS sind es ebenso 4 Prozent. Damit reduziert sich der Vorsprung der GeForce RTX 4090 bei dieser Messreihe von 65 sowie 60 Prozent auf 60 und 54 Prozent.

Bei den Raytracing-Spielen gibt es ein Leistungsplus von 2 und 5 Prozent. Damit reduziert sich die Differenz zwischen den zwei Flaggschiff-Modelle von 69 sowie 70 Prozent auf 65 sowie 62 Prozent.

In einzelnen Spielen zeigen sich Unterschiede von bis zu 10 Prozent, die in Halo Infinite gemessen worden sind – ein Spiel, in dem GeForce-Grafikkarten bis jetzt immer Schwierigkeiten hatten. In Far Cry 6 lehrt der GeForce 522.25 der GeForce RTX 3090 Ti dann regelrecht das Fliegen bei den Perzentil-FPS, mal eben 44 Prozent mehr Performance zeigen sich da. In dem Spiel hat es mit den letzten GeForce-Versionen jedoch Leistungsprobleme gegeben, primär wurden diese wohl einfach nur behoben. Aber dennoch, ein sehr gutes Ergebnis.

Andere Titel profitieren wiederum so gut wie gar nicht oder überhaupt nicht. Gleich mehrere Titel zeigen „nur“ 2 Prozent höhere Frameraten, was für einen neuen Treiber aber immer noch ein gutes Ergebnis ist. Shadow Warrior 3 sowie Spider-Man mit Raytracing sowie Tiny Tina's Wonderlands laufen absolut gleich schnell, Metro Exodus wird mit der neuen Version gar 1 Prozent langsamer.

Je niedriger die Auflösung, desto größer werden die Unterschiede

In 2.560 × 1.440 kann der GeForce 522.25 nochmal etwas mehr zulegen. Die GeForce RTX 3090 Ti liefert dann um je 5 Prozent mehr FPS als mit einem älteren Treiber in Rasterizer-Spielen ab, die Differenz zur GeForce RTX 4090 reduziert sich von 47 sowie 37 Prozent auf 40 und 31 Prozent. In den Raytracing-Spielen gibt es 4 beziehungsweise 5 Prozent mehr Bilder pro Sekunde, hier verkürzt sich der Abstand von 51 sowie 45 Prozent auf 45 und 38 Prozent.

In WQHD kann die GeForce RTX 3090 Ti vor allem in Cyberpunk 2077 deutlich zulegen, um 16 Prozent steigert sich die Framerate. Ebenso in Halo Infinite legt die Leistung deutlich zu, dort kann der neue Treiber 15 Prozent für sich verbuchen. In anderen Spielen ist der Unterschied deutlich geringer, dennoch gibt es meistens ein Leistungsplus.

In 5K sind die Unterschiede nur noch minimal

In 5.120 × 2.880 gibt es dann die kleinsten Unterschiede, weil bei so vielen Pixel die GPU auch mit einem API-Overhead immer noch gut ausgelastet werden kann. Im Schnitt 2 Prozent mehr AVG-FPS gibt es noch mit dem GeForce 522.25 auf der GeForce RTX 3090 Ti, bei den Perzentil-FPS sind es 1 Prozent mehr Geschwindigkeit.

Dadurch ändert sich an dem Verhältnis GeForce RTX 4090 zu GeForce RTX 3090 Ti so gut wie nichts, beide Grafikkarten rücken minimal näher zusammen. In einigen wenigen Spielen wie Cyberpunk 2077 mit plus 5 Prozent und Halo Infinite mit plus 7 Prozent zeigt sich immer noch ordentlich mehr Performance, die meisten Titel reagieren aber kaum noch.

Die RTX 4090 hat die Optimierungen schon

Die GeForce RTX 4090 wurde im Artikel mit dem Vorabtreiber GeForce 521.90 getestet. Dieser verfügt bereits über die Optimierungen, wie die Redaktion anhand einiger Spiele überprüft hat.

Beeindruckend bleibt beeindruckend

Die GeForce RTX 4090 hat im Launch-Review einen beeindruckenden Auftritt hingelegt und dieser ist auch nach einer durch den GeForce 522.25 beschleunigten GeForce RTX 3090 Ti immer noch beeindruckend. Natürlich rücken beide Grafikkarten etwas näher zusammen und das Leistungsplus des neuen Nvidia-Flaggschiffes wird somit kleiner – bleibt aber nach wie vor immer noch deutlich höher als bei den zwei letzten Generationen.

Auch wenn das Timing für das Treiber-Update damit unglücklich für die Redaktion und quasi sämtliche Reviews gewesen ist, ist er für die Besitzer einer GeForce-RTX-3000-Grafikkarte erfreulich. Dabei gilt, dass die schnelleren Modelle mehr von den Verbesserungen des DX12-Overheads profitieren sollten und in niedrigen Auflösungen das Leistungsplus größer ausfallen wird. Auch einem schnellen Ampere-Modell zeigen sich aber auch in Ultra HD noch mehr als ordentliche Leistungsschübe.