Test de la GeForce RTX 5090 : Blackwell et son neural rendering sont-ils révolutionnaires ?

Spécifications

Avant d'aborder les spécifications des différentes cartes lancées, un mot rapide sur les GPU et procédés de fabrication associés. Commençons par Intel qui se contentait de 2 GPU jusqu'à peu : l'ACM-G10 pour les solutions moyen de gamme et performance (ARC A770/750 et théoriquement A5xx que nous n'avons jamais vues) et l'ACM-G11 pour l'entrée de gamme (ARC A3xx). Intel est un fondeur, mais plutôt que de faire appel à ses propres capacités de production, il sous-traite la gravure de ces 2 puces à TSMC via son procédé de fabrication N6, une optimisation du nœud 7 nm. Clairement dépassé en termes de densité ou de performance par le 5 nm (et maintenant 3 nm) du géant taïwanais des semiconducteurs, ce procédé de fabrication à l'avantage d'être bien moins cher. ACM-G10 est une puce plutôt conséquente, avec un peu plus de 400 mm² de surface et pas moins de 21,7 milliards de transistors. Son petit frère se contente de 157 mm² pour 7 milliards de transistors. À cela s'ajoute à présent BMG-G11, utilisant cette fois le même node que la concurrence, à savoir le N5 de TSMC et que l'on retrouve sur la B580 et maintenant B570. De quoi caser 19,6 milliards de transistors sur 272 mm². La densité progresse, mais reste bien moindre que celle de la concurrence, et ce même si les méthodes de comptages peuvent différer. Elle résulte probablement d'un design moins optimisé et de davantage d'interfaces moins denses.  

NVIDIA utilise de son côté le 4N de TSMC, une déclinaison "personnalisée" du très performant 5 nm, sur l'intégralité de sa série RTX 40, mais aussi 50. Pas moins de 8 GPU différents ont été conçus, allant de GB202 intégrant plus de 92 milliards de transistors sur une superficie de 750 mm² et animant la RTX 5090, au petit AD107 se contentant de 159 mm² pour presque 19 milliards et affecté cette fois à la RTX 4060. Entre ces 2 extrêmes se trouvent les puces AD 102 (RTX 4090),  AD103 RTX (RTX 4070 Ti SUPER / RTX 4080 / RTX 4080 SUPER), GB203 (RTX 5080 / 5070 Ti), AD104 (RTX 4070 Ti / RTX 4070 / RTX 4070 SUPER), GB205 (RTX 5070) et AD106 (RTX 4060 Ti) par ordre décroissant de superficie et complexité. Ces 8 références monopolisent le haut du classement en matière de densité de transistors par mm², multipliant pratiquement par trois cette valeur en comparaison du précédent N8 de Samsung utilisé par la génération Ampere (RTX 30). Il existe donc une différence très conséquente entre ces 2 nœuds de gravure, et ce contrairement à ce que laisseraient penser leurs nomenclatures commerciales respectives. Le N8 est en fait une optimisation du node 10nm, NVIDIA "enjambant" donc le 7 nm pour passer directement au 5 nm, soit un saut de 2 générations. On notera tout de même que la génération Blackwelle est légèrement moins dense qu'Ada Lovelace, du fait de différences de design.

AMD a, lui, opté pour un "en même temps" au moyen de chiplets, en attendant sa nouvelle génération prévue pour mars 2025. Le N5 de TSMC est donc dévolu aux GCD, alors que les MCD doivent de leur côté se contenter du N6, tout comme Navi 33. Ce dernier, purement monolithique, mesure 204 mm² pour 13,3 milliards de transistors et se charge d'animer les RX 7600 et RX 7600 XT. À l'autre bout de la gamme, les 6 MCD plus le GCD d'un Navi 31 complet occupent une superficie totale de presque 530 mm², pour 57,7 milliards de transistors. La densité est donc légèrement moindre que sur les puces intégralement en 4N du caméléon, mais finalement pas si éloignée malgré le mix des nœuds de gravure. Cela tendrait à corroborer l'assertion d'AMD quant aux faibles gains (en densité au moins) à attendre d'une gravure plus fine pour certains éléments constitutifs d'un GPU. Les RX 7900 XTX / 7900 XT et 7900 GRE emploient un tel GPU. Enfin, Navi 32 des RX 7700 XT et 7800 XT couple un GCD de 200 mm² gravé en 5 nm, à 4 MCD gravés en 6 nm par TSMC. La partie logique étant fortement réduite sur ce nouveau GCD, la densité va finalement se positionner entre celle de Navi 33 et Navi 31.

Détaillons à présent les caractéristiques des cartes employant ces GPU en comparaison d’un certain nombre de cartes des segments haut de Enthusiast et Haut gamme des générations actuelles et précédentes.

Rappelons qu'il est très difficile d'inférer les performances pratiques d'une carte graphique sur la seule base des valeurs brutes annoncées. Plusieurs raisons à cela, dont les fréquences réellement appliquées (qui diffèrent plus ou moins largement de celles officielles), mais aussi les subtilités architecturales quant aux conditions d'exécution de certaines unités ou l'impact par exemple des larges caches sur la bande passante mémoire effective. Toujours est-il que la GeForce RTX 5090 devance de presque 27 % en puissance de calcul et 78 % en bande passante mémoire le précédent vaisseau amiral des verts. Il ne faut pas oublier non plus que le cache L2 progresse d'un tiers, ce qui va mécaniquement lui donner un avantage encore plus important lors de certains scénarios. Mettons donc à l'épreuve les valeurs théoriques en exécutant quelques tests synthétiques de bas niveau.

Tests synthétiques

Nous utilisons la suite de tests Geeks 3D pour estimer les performances synthétiques de la nouvelle venue, lors de l’exécution de certaines tâches particulières. Ainsi, PixMark Julia FP32 permet de mesurer la puissance de calcul brute en simple précision (FP32) et le fillrate qui en découle. Il dépend donc à la fois des unités de calcul et des ROP. Le test GiMark, s’attache de son côté à évaluer les performances de nos cartes au niveau de la géométrie (génération de primitives 3D). Enfin, TessMark permet de son côté de mesurer les capacités en tessellation des différentes cartes. Ces tests étant relativement brefs et spécifiques (n’utilisant donc qu’une partie des ressources totales des GPU), ils permettent aux modèles limités par leur température et/ou puissance électrique maximale autorisée, de conserver des fréquences plus élevées que lors d’une session de jeu par exemple.

Tests synthétiques - RTX 5090 FE

En matière de puissance de calcul brute, nous ne retrouvons dans notre test "que" 14 % d'avance pour la RTX 5090 sur la 4090, soit la moitié de ce que l'on pouvait espérer. Toutefois, les ROP n'évoluant pas entre les deux références, une limitation côté fillrate peut en découler. Qui plus est, rien ne dit que nous ne soyons pas non plus limités par le CPU lors de ce test basique. En matière de géométrie, l'écart est encore moindre, puisque se limitant  à 12 %. Finissons par la tessellation, qui montre cette fois un écart de 17 % entre les vaisseaux amiraux des deux générations. Des écarts somme toute modestes, mais gardez toutefois à l'esprit que ces tests utilisent des scènes avec des charges très spécifiques, ne correspondant pas vraiment à l'usage typique d'un rendu 3D complet. Qui plus est, ils s'appuient sur OpenGL, une API commençant à sérieusement dater.

Passons à présent à des tests synthétiques issus de 3DMark, en s’attachant à vérifier les capacités des cartes graphiques pour diverses fonctionnalités. DXR, au nom explicite, sollicite de manière intensive les capacités d’accélération du Ray Tracing par le GPU, au travers de l’API de Microsoft. La nouvelle venue se montre 20 % moins rapide que sa devancière dans ce domaine. Il n'y a aucune raison logique à cela, nous penchons donc pour un bug à ce niveau, à voir avec de futures mises à jour. Mesh Shader évalue la capacité de traitement de ces derniers par les GPU modernes. Le test permet de comparer les performances avec et sans Mesh Shaders actifs, mais cette représentation ne permet pas une comparaison pertinente entre cartes. Nous affichons donc les performances de chaque référence avec Mesh Shaders actifs. La RTX 5090 laisse cette fois sa devancière sur le carreau avec une avance de 40 %.

Tests fonctionnalités - RTX 5090 FE

Le test PCIe renvoie lui aussi un résultat incompréhensible, à moins qu'AMD et Nvidia aient intégré la Gen 6 sans nous en avertir... Plus sérieusement il s'agit ici aussi d'un bug à corriger, nous mettrons donc à jour les résultats une fois le logiciel mis à jour. Le test Sampler Feedback mesure de son côté l’impact de cette fonctionnalité introduite (comme la plupart des autres) par les cartes Turing. Cette fois, c'est à nouveau un gain d'une quarantaine de pourcents pour la nouvelle venue sur la RTX 4090. Enfin, le test VRS, abréviation de Variable Rate Shading, permet de mesurer le gain apporté par cette fonctionnalité lorsqu’elle est activée. Là aussi, il s'agit d'une comparaison entre 2 passes, nous préférons donc reporter ici aussi le score atteint par chaque carte une fois la fonctionnalité activée, permettant ainsi une comparaison brute entre elles. La RTX 5090 dispose ici d'un avantage de 24 % sur le précédent vaisseau amiral des verts.