5090架构详细分析

快速总结

摩尔定律已经失效，老黄这次没活了.

炼丹用

和上一代4090的Ada Lovelace架构所带来的性能提升相比，这次5090的Blackwell(GB202)架构带来的性能提升，更多的是通过优化芯片设计而带来的。 虽说在Die外通过更换内存，提升L3总线宽度和加大内存所带来了一些L3的带宽提升，不过真的会有人用5090跑训练吗？至于TensorCore的FP4？ 还是要看工业界用的如何。

游戏用

往好处想想，这一次5090虽然炼丹性能没有特别大的提升，可是游戏性能提升了很多！(特指DLSS4), 再加上内存和位宽都提升了很多，只能说老黄的刀法还是精湛！

渲染用

至于对于渲染用来说，新增加的 Mega Geometry 和 AMP 技术, 以及新一代的RT Core/NVENC/NVDEC 大大加强了渲染性能。

架构与制程：通过设计来增加SM数量

• 架构升级：从Ada Lovelace到Blackwell，SM（treaming Multiprocessors ）数量从128个提升至170个，晶体管数量达922亿（RTX 4090为763亿），为复杂计算任务提供更强动力。

• 延续TSMC 4nm 4N定制工艺，通过优化设计实现更高能效比，在相同功耗下性能显著提升。

总结: BlackWell 没有任何制程上的改变，依旧使用和上一代一样的制程。通过改变设计来增加SM数量提升性能

计算核心: 新增加的Tensor Core FP4/FP6支持

• CUDA Core：虽然GPC的数量不变，依旧是8个，但是通过在每个GPC中增加了2个TPC，现在CUDA Core总共达到21760（RTX4090为16384），提升了33%。不过看满血的GB202为12 * 8 * 2 * 128=24576 个CUDA Core，看起来依旧是为了良品率，reserve了总计11个TPC。

• SM架构优化: 和上一代fp32 cores和int32 cores 分开不同，这一代把fp32 cores和int32 cores统一了，这其实是满常见的业界做法，可以统一fp32/int32的性能，小幅提升die size的利用率，毕竟同一个cycle内要同时算fp32和int32的场景真的不太多。

• Tensor Core：第五代Tensor Core数量增加到680个（RTX 4090为512个），并且 新增支持FP4/FP6精度，AI推理速度提升2倍以上。例如，FP4量化下，Stable Diffusion等大模型推理速度从15秒缩短至5秒, 但是具体效用如何，还需要看工业界如何使用。

• RT Core：第四代光追核心数量增至170个（RTX 4090为128个），光线追踪性能达317.5 RT TFLOPS（提升66%），支持Mega Geometry技术，可实时渲染数十亿三角形场景。

总结: 只有FP4/FP6的支持是亮点。

内存与带宽: GDDR7上线！

• 显存容量：32GB GDDR7（RTX 4090为24GB GDDR6X），满足8K纹理、AI大模型训练等高负载需求。

• 显存带宽：通过新的技术，把内存带宽从22.4Gbps提升到了28Gbps, 现在5090的L3带宽是1,792 GB/s（提升78%），搭配512-bit超宽接口，彻底释放GPU性能。

• 缓存优化：L2缓存扩容至96MB（RTX 4090为72MB），减少数据延迟，提升光线追踪与AI计算效率。

总结: 1.7TB/S 快媲美前几代HBM的带宽了。

核心技术：重新定义图形与AI的边界

• AI Management Processor (AMP): 新增加了一个RISC-V的计算核心，用于GPU上下文的调度，减少调度的最小粒度，并且可以进一步摆脱对于CPU的依赖，并且在同时进行打游戏和渲染这种多任务的场景时，提升显卡整体的利用率。

• DLSS 4：多帧生成与Transformer模型
  • 多帧生成（MFG）：单次渲染生成最多3帧，帧率提升2倍，配合Flip Metering技术优化显示时序，消除画面卡顿。
  • Transformer架构：取代传统CNN模型，超分辨率（SR）与光线重建（RR）质量显著提升，动态场景细节更稳定，光线噪点减少50%以上。
• Mega Geometry：复杂场景的终极解决方案
  • 通过Cluster BLAS加速结构，将三角形集群作为光线追踪基本单元，减少BVH构建开销，支持Unreal Engine 5 Nanite技术实现全细节光追。
• 第四代RT Core：光线追踪的质变
  • 新增 线性扫掠球体（LSS）硬件加速，优化毛发、粒子等精细几何渲染，性能比传统三角形网格（DOTS）提升2倍，显存占用降低5倍。

总结: 硬件没活了，只能从软件想办法提升利用率了。

能效优化：性能与功耗的平衡

• Max-Q技术：

  • 动态电源门控：按需关闭闲置模块，功耗降低20%。

  • 加速频率切换：响应速度比前代快1000倍，瞬时提升频率应对突发负载。

  • 低延迟睡眠：深度睡眠状态进入时间缩短10倍，待机功耗降低50%。

• 独立电源轨设计：GPU核心与显存供电分离，优化电压控制，能效比提升15%。

总结: 如果你的代码没有碰到功耗墙，那么只有IDC需要关心这个。

视频与显示：专业级创作与沉浸体验

• 编码性能：第九代NVENC支持4:2:2 H.264/HEVC编码，AV1超高质量模式画质提升15%，导出速度比RTX 4090快50%。

• 解码能力：第六代NVDEC支持4:2:2格式，H.264解码速度翻倍，助力8K视频实时剪辑。

• 显示输出：DP 2.1b UHBR20接口支持8K@165Hz（需DSC压缩）与4K@480Hz，为未来高刷显示器铺路。

总结: 拿来打游戏和渲染的人可能会比较高兴。

总结

RTX5090目前来看，在硬件上已经没办法拿到制程收益的情况下，老黄从软件想办法的提升整卡的利用率，但是对于炼丹来说，看起来还是没有太大的吸引力。不过对于游戏佬和渲染来说，它是AI与图形融合的里程碑，凭借Blackwell架构的暴力硬件、GDDR7的带宽革命，以及DLSS 4、Mega Geometry等黑科技，这张卡真的是强而有力口牙！

详细参数

参考：

1. “nvidia-rtx-blackwell-gpu-architecture” nvidia, https://images.nvidia.com/aem-dam/Solutions/geforce/blackwell/nvidia-rtx-blackwell-gpu-architecture.pdf