Radeon RX 7900 XTX & XT im Test: AMD RDNA 3 gegen Nvidia GeForce RTX 4000 „Ada Lovelace“

Kurz vor Weihnachten betreten nun auch AMDs neue Grafikkarten auf Basis von RDNA 3 den Markt. ComputerBase hat das neue Flaggschiff-Modell Radeon RX 7900 XTX und die Radeon RX 7900 XT im Test, die sich unter anderem gegen Nvidias GeForce RTX 4080 stellen und dabei mit Preisen von 1.149 Euro bzw. 1.050 Euro punkten wollen.

RX 7900 XTX und RX 7900 XT zum Weihnachtsfest

AMDs Next-Gen-Grafikkarten werden es wie angekündigt noch vor Weihnachten in die Händlerregale schaffen. Ab heute dürfen das neue Flaggschiff-Modell Radeon RX 7900 XTX und die kleinere Radeon RX 7900 XT getestet werden, ab dem 13. Dezember stehen dann sowohl das Referenzdesign als auch erste (womöglich nur wenige) Custom-Designs im Handel.

Und damit hat Nvidias Ada-Lovelace-Generation nun auch eine Konkurrenz. Wohl nicht die GeForce RTX 4090 (Test), die in vielerlei Hinsicht bei weitem unerreicht für AMDs neue Radeon-RX-7000-Serie bleiben wird. Die Navi-31-GPU duelliert sich stattdessen mit der GeForce RTX 4080 (Test), die AMD nach eigenen Angaben in der Spiele-Raster-Performance schlagen will.

AMD will mit einem geringeren Preis punkten

Abgesehen davon will AMD auch in Sachen Kosten punkten, denn diesbezüglich hat Nvidia mit den bisherigen GeForce-RTX-4000-Karten ein riesengroßes Scheunentor offen gelassen. Die GeForce RTX 4080 ist schließlich mit einem UVP von 1.399 Euro zweifellos sehr teuer. Auch die RDNA-3-Ableger werden kein Schnäppchen, sind aber günstiger. 1.149 Euro will AMD für die Radeon RX 7900 XTX mit 24 GB Speicher haben, die Radeon RX 7900 XT mit 20 GB wird ab 1.050 Euro starten. Die Preise gelten für Referenzmodelle, die meisten Custom-Designs werden entsprechend mehr kosten.

RX 7900 XTX & RX 7900 XT vs. RTX 4080 – Custom-Tests folgen sehr bald

Auf den folgenden Seiten wird ComputerBase nun das Gesamtpaket der Radeon RX 7900 XTX sowie Radeon RX 7900 XT testen und die wichtigsten Fragen klären. Zum Beispiel, ob sich Raytracing und damit die Schwachstelle von RDNA 2 gebessert hat. Und wie es um die Energieeffizienz der neuen Grafikkarten gestellt ist. Abseits vom normalen Testparcours wirft die Redaktion zudem einen Blick auf die neuesten Spiele wie zum Beispiel A Plague Tale: Requiem, The Callisto Protocol und Spider-Man: Miles Morales. Die Themen Overclocking und Undervolting werden ebenso eine Rolle spielen. Ob die Radeon RX 7900 XTX es schlussendlich schaffen wird, die Nvidia GeForce RTX 4080 zu schlagen, wird der Test zeigen.

Der Artikel wird dabei ausschließlich AMDs Referenzdesign behandeln, das es abseits von AMD selbst auch von den Boardpartnern geben wird. Tests von den richtigen Custom-Designs sind derzeit noch nicht erlaubt, werden aber in Kürze folgen – die ersten Testreihen sind bereits abgeschlossen.

• Radeon RX 7900 XT(X): Referenz bei AMD
• Radeon RX 7900 XT(X): Referenz und Custom-Designs bei Alternate*
• Radeon RX 7900 XT(X): Referenz und Custom-Designs bei Caseking*
• Radeon RX 7900 XT(X): Referenz und Custom-Designs bei Mindfactory*
• Radeon RX 7900 XT(X): Referenz und Custom-Designs bei NBB.de*

Ein paar Worte zur Technik rund um Navi 31 und RDNA 3

An dieser Stelle soll es aus Zeitgründen nicht großartig um die Technik von RDNA 3 gehen, stattdessen werden nur die interessantesten Neuerungen zusammengefasst. So handelt es sich bei Navi 31 um das erste Chiplet-Design bei GPUs, das einen 300 mm großen „Graphics Compute Die“ (GCD) im N5-Prozess bei TSMC mit sechs im N6-Verfahren gefertigten und insgesamt 220 mm² großen „Memory Cache Dies“ (MCD) auf einem Package vereint. Das soll laut AMD Vorteile bei den Kosten bringen, hat aber auch Nachteile bei der reinen Leistung.

GPU-Chiplets bringen Vor- und Nachteile

Doch wie sind die Chiplets überhaupt miteinander verbunden? Der bei den CPUs genutzte „Infinity Fabric“ ist für GPUs nicht geeignet, da der Bandbreitenbedarf bei Grafikkarten laut AMD mehr als 10 Mal so hoch pro MCD ist wie bei den CPUs pro CCD. Um dies zu ermöglichen, hat AMD eine neue Verbindung namens „Infinity Fanout Links“ entwickelt, die insgesamt eine maximale Bandbreite von 5,3 TB pro Sekunde liefert.

AMD gibt aber ehrlich zu, dass das Chiplet-Verfahren bei GPUs zwar Kostenvorteile bringt, jedoch zugleich Leistungsnachteile. Bei gleichem Takt hat Navi 21 im Vergleich zu Navi 31 eine zwischen 5 bis 10 Prozent schlechtere Latenz beim DRAM-Zugriff. Darüber hinaus steigt die Latenz zum „Infinity Fabric“ um einen vergleichbaren Wert an. AMD will dies durch höhere Taktraten ausgleichen beziehungsweise gar in einen Vorteil umwandeln, was aber nichts daran ändert, dass ein monolithischer Navi 31 bei gleichen Taktraten immer noch schneller wäre. Das ist der Nachteil, den GPU-Chiplets zurzeit mit sich bringen.

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Dual-Issue und mehr für mehr Leistung pro CU

Der GCD besteht bei Navi 31 im Vollausbau aus insgesamt 96 Compute-Units, was nur eine geringe Steigerung gegenüber dem Vorgänger Navi 21 ist. Um ein größeres Leistungsplus als 20 Prozent zu erhalten, hat AMD die FP32-Einheiten nun als „Dual-Issue“ ausgelegt. Sie können also zwei Rechenaufgaben zur selben Zeit durchführen. Theoretisch wird damit die Rechenleistung verdoppelt, wobei AMD nicht umsonst auf die Nennung von 12.288 FP32-ALUs (96 CUs × 64 FP32-ALUs × 2) verzichtet und stattdessen von 6.144 FP32-ALUs spricht.

Das ist mit Sicherheit ehrlicher, denn AMD ist einen möglichst ressourcenschonenden Weg gegangen, um Transistoren zu sparen. Der Treiber-Compiler kann schließlich nur bestimmte Befehle zusammenlegen, die dann schneller berechnet werden können. Ist dies dagegen nicht möglich, werden quasi nur 6.144 FP32-ALUs genutzt. Nun ist es die Aufgabe des Treiber-Compilers, möglichst viele Befehle Dual-Issue-tauglich zu machen – und deswegen spricht AMD auch davon, dass in Zukunft mehr Programme doppelt so schnell ausgeführt werden als aktuell. Damit hat das Treiberteam aber auch mehr Arbeit mit RDNA 3 als noch mit RDNA 2. Nvidia ist bereits bei Ampere mit doppelt ausgeführten FP32-Einheiten einen sehr ähnlichen Weg gegangen, der nochmal etwas weitergeht als der von AMD – allerdings vermutlich auch mehr Transistoren kostet.

Um zusätzlich mehr Leistung aus den Rechenwerken zu holen, hat AMD die Compute-Units darüber hinaus weiter verbessert, obschon der eigentliche Aufbau gleich geblieben ist. So wurden die Cache-Größen deutlich angezogen, der L2-Cache ist mit 6 MB nun 50 Prozent größer, der L1-Cache mit insgesamt 3 MB 300 Prozent größer und der L0-Cache mit ebenso 3 MB um 240 Prozent gewachsen. Des Weiteren wurden die Vector-Register vergrößert und beschleunigt, sodass AMD bei gleichem Takt bei RDNA 3 von durchschnittlich 17,4 Prozent mehr Performance pro CU als bei RDNA 2 spricht.

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Raytracing macht einen großen Sprung, aber …

Darüber hinaus führt RDNA 3 die zweite Generation an Raytracing-Einheiten ein, die immer noch genauso aufgebaut ist wie bei RDNA 2 und damit auch in den Textureinheiten beheimatet ist – aber es soll deutlich schneller werden. So sollen die RT-Einheiten von RDNA 3 längst nicht mehr jeden RT-Strahl verfolgen müssen, sondern können nicht weiter benötigte auch abbrechen und vor allem in komplexen Szenarien soll die „Strahlenverfolgung“ nun deutlich schneller funktionieren. Generell soll jeder einzelne Strahl schneller ins Ziel geführt werden können als bei RDNA 2. Was RDNA 3 jedoch anders als Nvidia-GPUs immer noch nicht kann, ist eine beschleunigte Erstellung der BVH-Struktur – das machen nach wie vor die FP32-Einheiten – und anders als bei Lovelace können auch keine Shader für optimiertes Raytracing neu sortiert werden.

AMD spricht bei RDNA 3 von einer bis zu 80 Prozent besseren RT-Performance bei hoher RT-Last. Hierbei gibt es aber eine Besonderheit zu bedenken. So gibt es bei RDNA 3 wie auch beim Vorgänger pro Compute-Unit eine RT-Einheit. Da die Anzahl der Compute-Units jedoch eben nur um 20 Prozent steigt und die neuen Dual-Issue-ALUs keine Hilfe beim Raytracing sind, wenn die speziellen Einheiten limitieren, macht die RT-Leistung zumindest in der Theorie trotz bis zu 80 Prozent mehr Leistung pro RT-Einheit keinen überproportionalen Sprung. Dazu hätte es mehr RT-Einheiten pro CU gebraucht. So steigen die Rasterizer- und die RT-Leistung vergleichbar an.

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RDNA 3 mit separaten KI-Einheiten – so halbwegs

Eine Premiere bei RDNA 3 sind separate KI-Beschleuniger, die auf Navi 31 ein physischer Bestandteil der GPU sind. 192 gibt es davon auf Navi 31, pro Compute-Unit sind also deren 2 vorhanden. Sie unterscheiden sich jedoch grundsätzlich von Nvidias Tensor-Kernen und sind nicht ansatzweise so schnell. Hinzu kommt, dass sie selbst offenbar gar keine Matrizen berechnen können, sondern stattdessen einfach deutlich schneller als zuvor Vorbereitungen für die Matrizenberechnungen treffen können, die dann aber wiederum von den normalen FP32-ALUs berechnet werden. Entsprechend soll die Matrix-Leistung auf Navi 31 auch „nur“ um den Faktor 2,7 auf RDNA 3 ansteigen. Nvidia nennt bei den eigenen GPUs deutlich höhere Zugewinne.

AMD hat das Speicherinterface auf Navi 31 von 256 auf 384 Bit erweitert. Es ist nicht Teil des GCD-Chips, sondern setzt sich aus den sechs MCD-Chiplets zusammen. Pro Chiplet gibt es vier 16 Bit breite Speicherkanäle, was auf der Radeon RX 7900 XTX mit allen sechs Chiplets 384 Bit ergibt und auf der Radeon RX 7900 XT mit fünf Chiplets (plus einem Dummy-Chiplet für eine bessere Stabilität des Kühlers) 320 Bit. Entsprechend steigt auch der Speicherausbau auf 24 respektive 20 GB des Typs GDDR6 an.

Infinity-Cache zweiter Generation wird deutlich schneller

Außerdem befindet sich die zweite Generation des Infinity-Caches auf den MCDs, pro MCD sind 16 MB Cache verbaut, 96 MB also auf dem Flaggschiff und 80 MB auf der kleineren Variante. AMD will den Infinity-Cache gegenüber der Urversion optimiert haben, sodass er weniger oft Daten hin und her schicken muss, um Energie zu sparen und so auch die verkleinerte Kapazität gegenüber den 128 MB von RDNA 2 zu kompensieren. Darüber hinaus hat AMD die Performance des Infinity-Caches verdoppelt, der bei RDNA 3 eine Bandbreite von 2,5 TB/s beisteuert, während der von RDNA 2 „nur“ 1,2 TB/s geliefert hat.

	RX 7900 XTX	RX 7900 XT	RX 6900 XT	RTX 4080
Architektur	RDNA 3		RDNA 2	Ada Lovelace
GPU	Navi 31		Navi 21	AD103
Design	Chiplet 1 × GCD + 6 × MCD	Chiplet 1 × GCD + 5 × MCD	Monolithisch
Fertigung	TSMC N5 (GCD) TSMC N6 (MCD)		TSMC N7P	TSMC N4
Transistoren	57,7 Mrd		26,8 Mrd.	45,9 Mrd.
Chipgröße	300 mm (GCD) 37 mm (1 × MCD)		519 mm²	379 mm²
CU/SM	96	84	80	76
FP32-ALUs	6.144/12.288	5.376/10.752	5.120	9.728
RT-Kerne	96, 2nd Gen	84, 2nd Gen	80, 1st Gen	76, 3rd Gen
KI-Kerne	192, 1st Gen	168, 1st Gen	Nein	304, 4th Gen Tensor
Game/Base-Takt	2.300 MHz	2.000 MHz	2.015 MHz	2.210 MHz
Boost-Takt	2.500 MHz	2.400 MHz	2.250 MHz	2.510 MHz
FP32-Rechenleistung	61,4 TFLOPS	51,6 TFLOPS	23,0 TFLOPS	48,8 TFLOPS
FP16-Rechenleistung	122.9 TFLOPS	103,2 TFLOPS	46,1 TFLOPS	48,8 TFLOPS
Textureinheiten	384	336	320	304
ROPs	192		128	112
L2-Cache	6.144 KB		4.096 KB	65.536 KB
Speicher	24 GB GDDR6	20 GB GDDR6	16 GB GDDR6	16 GB GDDR6X
Speicherdurchsatz	20 Gbps		16 Gbps	22,4 Gbps
Speicherinterface	384 Bit	320 Bit	256 Bit
Speicherbandbreite	960 GB/s	880 GB/s	512 GB/s	717 GB/s
Infinity-Cache	96 MB, 2nd Gen	80 MB, 2nd Gen	128 MB, 1st Gen	Nein
IC-Bandbreite	2,5 TB/s	2,0 TB/s	1,2 TB/s	Nein
Slot-Anbindung	PCIe 4.0 ×16
TDP	355 Watt	315 Watt	300 Watt	320 Watt

RDNA 3 hat zwei verschiedene Takt-Domänen

Interessantes gibt es noch bei den Taktraten. Nicht so beim Speicher, der arbeitet mit 20 Gbps, also mit 10.000 MHz. Bei der GPU selbst hat AMD den „Primär-Takt“ nun aber auf zwei verschiedene Takt-Domänen aufgeteilt, den Front-End-Takt und den Shader-Takt. So taktet auf der Radeon RX 7900 XTX das Front End mit 2,5 GHz und die eigentlichen Shader-Einheiten nur mit 2,3 GHz. Durch Letzteres soll die Leistungsaufnahme um bis zu 25 Prozent reduziert werden. Bei der Radeon RX 7900 XT beträgt der Takt 2,0 respektive 2,2 GHz.

Wird die Grafikkarte nun übertaktet, werden beide Domänen um das eingestellte Plus angehoben. Wer zum Beispiel den Takt bei der Radeon RX 7900 XTX um 100 MHz erhöht, erhält einen Front-End-Takt von 2,6 GHz und einen Shader-Takt von 2,4 GHz. An Tools (externe und im eigenen Treiber) gibt AMD dabei nur den Front-End-Takt weiter, der Shader-Takt lässt sich zumindest aktuell nicht auslesen. Wie gewohnt ist die Anzeige ein Durchschnittswert innerhalb eines gewissen Zeitrahmens.

Die RX 7900 XT darf ein wenig mehr Energie nutzen

Dann noch etwas zur Leistungsaufnahme. Die Radeon RX 7900 XTX weist eine „Typical Board Power“ von 355 Watt auf, die Radeon RX 7900 XT eine von 315 Watt. Wer bei Letzterem nun stutzt, hat gut aufgepasst, denn bei der Ankündigung wurde die Radeon RX 7900 XT noch mit 300 Watt genannt. AMD will zwischenzeitlich jedoch herausgefunden haben, dass nur durch die zusätzlichen 15 Watt die gewünschte Performance auf allen GPUs gewährleistet werden kann. Der Hersteller hat sich dann für diesen Weg entschieden, anstatt die Leistung minimal zu beschneiden. Auf sonstige Eigenschaften der Grafikkarte soll dies keine Auswirkungen haben.

Mit DisplayPort 2.1 und AV1-Codec

RDNA 3 bietet als erste Architektur überhaupt DisplayPort 2.1 in der Ausführung „UHBR13.5“ als Monitorausgang an. Das ist nicht die größte Ausbaustufe, erlaubt aber dennoch eine maximale Bandbreite von 54 Gbps und damit bei aktivierter DSC-Kompression zum Beispiel 4K-Auflösung bei 480 Hz, 8K bei 165 Hz oder WQHD bei 900 Hz. Darüber hinaus wird eine Farbwiedergabe mit 12 Bit pro Kanal unterstützt. Anfang 2023 sollen entsprechende DP-2.1-Monitore erscheinen. Mit derselben Bandbreite kann auch der verbaute USB-C-Anschluss umgehen. Darüber hinaus steht noch HDMI 2.1 zur Verfügung.

Des Weiteren hat RDNA 3 eine neue Media-Engine bekommen beziehungsweise gleich zwei davon, sodass zwei H.264- oder H.265-Streams gleichzeitig en- oder decodiert werden können. Obendrein kann RDNA 3 mit dem AV1-Codec umgehen, hier ist 8K60 beziehungsweise 4K240 die maximal mögliche Auflösung beziehungsweise Framerate. Genauere Details dazu zeigt folgende Tabelle.

	H.264 (AVC)	H.265 (HEVC)	AV1	VP9
Encodieren	4K330 4:2:0, 8 Bit	4K210 8K48 4:2:0, 8/10 Bit	4K240 8K60 4:2:0, 8/10/12 Bit	4K210 8K48 4:2:0, 8/10 Bit
Decodieren	4K180 4:2:0, 8 Bit	4K180 8K48 4:2:0, 8/10 Bit	4K240 8K60 4:2:0, 8/10 Bit	–

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