GeForce GPUの特徴とスペックの見方

最終更新日 : 2021/06/03

geforce

一般的にNVIDIA社GeForceのGPUは、AMD社Radeonよりもゲーム向きといわれています。GeForceは3Dグラフィックの処理能力を重視しているからです。

また、多くのPCゲームがRadeonよりもGeForce向けに開発を行っています。NVIDIAのシェアの高さと、ゲーム製作者への協力体制などが理由でしょう。

よって、ゲーム目的であれば、GeForceに分があるといえるのですが、実際は世代により善し悪しがあるので、一概にはいえないところがあります。

ここでは、そんなGeForceブランドのGPUについて、お話ししようと思います。

スペックの見方

まずは、GeForceのGPUのスペックの見方について、お話しします。

GeForce RTX 30シリーズハイエンドGPUGeForce RTX 3090のスペックの一部を以下に挙げます。

GPU名GeForce RTX 3090
開発コードネームGA102-300
コア
CUDAコア数10496
RTコア数82
Tensorコア数328
ベースクロック1400 MHz
ブーストクロック1700 MHz
メモリ
VRAM24 GB
タイプGDDR6X
速度19.5 Gbps
バス幅384 bit
帯域936 GB/s
その他
TDP350 W (8pin x 2)
DirectX12
SLI


データの基本的な見方については、GPU(グラフィックボード)でお話ししていますので、参照してみて下さい。

また、GeForce / RadeonのGPU性能については、GPU比較&ランキングで詳しく知ることができますので、是非チェックしてみて下さい!

GPU名

GPU名は、ある規則に従って付けられています。名前を構成する文字列、数字の意味について、お話しします。

GeForce

GeForce(ジーフォース)は、NVIDIA(エヌヴィディア)社のPC向け / 個人向けのGPUのブランド名です。通称としてゲフォと呼ばれたりもします。

社名もブランド名もあまりなじみがない発音ですから、読みにくいかもしれませんが、しっかりと覚えて帰って頂きたいと思います。


また、NVIDIAには他にもQuadro(クアドロ)というプロ向け / 企業向けのGPUブランドがありますが、ゲーム用途には不向きですので、注意が必要です。

RTX

RTXは、前世代まではGTXと呼ばれていましたが、これはその世代におけるクラスを表す文字列でした。

上位クラスにはGTXが付いて、下位クラスにはGTが付くか、または無印(何も付かない)となります。

しかし、近年は、GTや無印などの下位クラスはほとんど販売されていません。おそらくは、CPU内蔵GPUの性能が向上したため、ロースペックグラフィックボードの需要がなくなりつつあるからかと思われます。


さて、GTXからRTXへ名称が変わったのは、レイトレーシング(Ray Tracing)と呼ばれる技術にハードウェア的に対応したことが理由です。つまり、RはRayの頭文字ということです。

レイトレについては、RTコアを参考にしてみて下さい。

数字

GPU名が持つ数字には、2つの意味が含まれています。

1つは、シリーズ世代といった意味です。以下に、ここ数世代で使われた数字とシリーズ名を示します。

数字シリーズ名
900番台GeForce GTX 900シリーズ
1000番台GeForce GTX 10シリーズ
2000番台GeForce RTX 20シリーズ
1600番台GeForce GTX 16シリーズ
3000番台GeForce RTX 30シリーズ

ご覧の通り、GTX 900シリーズGTX 10シリーズの間で変化が起こっています。1000番台1000シリーズではなく、10シリーズになったからです。

GTX 10シリーズの次は1100番台GTX 11シリーズかと予想されていましたが、上記のように2000番台RTX 20シリーズとなりました。さらに、2000番台と同じ世代で1600番台の数字を持つGTX 16シリーズも登場しましたので、少しややこしくなってしまいました。

そして、現在の最新世代は3000番台の数字を持つGeForce RTX 30シリーズです。


2つ目の意味は、そのシリーズにおける相対的な性能です。シリーズを表す数字を取り除いた下2桁の部分が該当しますが、おおよそのクラス分けをすると、以下のようになります。

スペック文字列数字
ハイクラスRTX, GTXxx70以上
ミドルクラスxx60、xx50
ロークラスGT, 無印xx40以下

これまで長い間、xx80(下2桁が"80")がGeForceの最高クラスGPUに付けられる数字でしたが、RTX 30シリーズでは久々にxx90を付けたモデルが登場しました。よって、現行世代のハイクラスにはxx90 / xx80 / xx70がラインアップされることになります。

xx60xx50は共にミドルクラスですが、世代によっては小さくはない性能差が付くことがあります。よって、xx60は同じミドルクラスでも、やや上のレンジとなるアッパーミドルクラスに分類されることも少なくありません。

そして、クラスを表す文字列に関してですが、これまでの命名規則ではxx50以上の数字が付く製品にはGTXが付いていました。

しかし、前述の通り、近年はロークラスGPUが減っていますので、GTX 10シリーズではGeForce GT 1030だけがGTXの付かないモデルとなっています(1040は存在しません)。

ただ、GT1030はiGPUレベルの性能しかありませんので、軽いゲームなどであっても、少しでも処理能力が欲しい場合は、ミドルクラス以上のGPUを選んでおくことをおすすめしたいと思います。

xx60辺りはやや高めですから、xx50クラスがエントリークラスとして良いでしょう。


また、数字の後ろにTiサフィックス(接尾辞)が付くものがあります(RTX 3080 Ti / RTX 3060 Ti / RTX 2080 Ti / GTX 1660 Ti / GTX 1080 Ti / GTX 1070 Tiなど)。

これはTitanium(チタニウム)の略で、同じ番号のモデルと1つ上のクラスのモデルとの間に収まるようにスペックアップしたものとなっています。強化版といった解釈で良いでしょう。

さらに、サフィックスと呼んで良いのかは分かりませんが、数字の後にSUPERが付くモデルも登場しました(RTX 2080 SUPER / RTX 2070 SUPER / RTX 2060 SUPER / GTX 1660 SUPER / GTX 1650 SUPER)。

これも同じ番号のモデルのパワーアップ版という位置付けなのですが、こちらはどうやら同じ番号のモデルを置き換えていくコンセプトのようですので、SUPERの付かないモデルは徐々に消えていくものと思われます。覚えて帰って頂ければと思います。

ノート向けGPU

ここまでは全てデスクトップ向けGPUに関するものでしたが、最後にノート向けGPUについてお話ししておきます。

GeForce GTX 900シリーズまでのノート向けGPUには、末尾にMが付いていました。GeForce GTX 980Mというようにです。

ノート向けですので、性能はデスク向けには劣るのですが、上位クラスのノート向けGPUは、重いゲームでもそれなりに楽しめるだけの性能を持っていました。


しかし、その次の世代のGeForce GTX 10シリーズからは、末尾のMが消えました。

これは、それまでノート向けGPUの性能は、同じ数字のデスクトップ向けGPUの性能の半分ほどがせいぜいであったのに対して、GTX 10シリーズのノート向けGPUは、ほぼ同等にまで達するようになったからなのです。

つまり、区別する必要がなくなったというアピールでもある訳です(実際はスペックにわずかな違いがあります)。いずれにせよ、凄まじい進化でした。

ちなみに、当サイトではGTX 10シリーズのノート向けGPUをGTX 1080ノートというように、後ろにノートを付けて呼ぶようにしています。また、シリーズ全体はGTX 10シリーズノートブックと呼んでいますので、覚えて帰って下さい。

コア

NVIDIAのGPUコアはCUDA(クーダ)コアと呼ばれます。

GPUとCPUでは仕組みが異なるため、CPUが処理するプログラムをGPUは扱うことができません。

しかし、高性能なGPUの処理能力を何とか活用したいということから、GPUをCPUのように使う技術が開発されました。これをGPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)といいます。

CUDAとは、NVIDIAが開発したGPGPUの環境のことで、NVIDIAのGPUコアは全てこれに対応しているため、コアのことをCUDAコアと呼ぶようになったのです。

難しいので、これ以上はお話ししませんが、言葉自体は覚えて帰って頂ければと思います。

クロック周波数

コアクロックには、通常時のベース(定格)クロックと負荷が掛かった時に自動で引き上げられる時のブーストクロックの2種類があります。

ただし、NVIDIAのブーストクロックとは、このクロックの引き上げが起きた際に平均的に到達するクロックを表す点には注意が必要です。クロックの上限ではないということです。

VRAM

メインメモリ用のDDR4 SDRAMやグラフィックボード用のGDDR6 SDRAM(SGRAM)などは代表的なメモリの規格ですが、各規格には複数のスペックが存在します。そして、後発のものほど高性能化するのが通常です。

速度に関していうならば、GDDR6の前世代であるGDDR5の場合は8Gbps(bit/sec)辺りが上限となりましたが、GDDR6ではその倍の16Gbps辺りまで到達しました。

そして、GDDR6Xメモリは19~21Gbps辺りとなりましたが、GeForce RTX 3090に搭載されているメモリは19.5Gbpsで、これがバス幅 384bitで動作しますから、メモリ帯域(データ転送速度)

19.5 x 384 [Gbit/sec]
= 7,488 [Gbit/sec]
= 936 [GByte/sec]
(1Byte = 8bit)

となる訳です。


さて、VRAMの速度についてお話ししてきましたが、メモリは容量の方が重要です。厳密にいうと、多すぎても無意味だが、足りないと露骨に動作を遅くするのがメモリですから、容量不足だけはどうしても防ぎたいのです。

ただ、基本的には、コア性能に見合った容量と帯域(転送速度)が確保されていますし、そもそもVRAMは増やすことはできませんので、気にしても仕方がないのですが、たまに容量半減モデルがあったりしますので、注意が必要です。

GTX 10シリーズでは、GeForce GTX 10606GBタイプ3GBタイプ5GBタイプなど複数のモデルが存在します。

消費電力

GeForce RTX 3090の消費電力350Wで、補助電源8pin x 2となっています。

PCI-Expressスロット(グラボの取付け口)からは75W6pin補助電源からも75W8pin補助電源からは150Wの電力供給が可能ですので、8pin x 2の場合の電力供給能力は、最大375W(75W + 150W x 2)ということになります。

また、余力を見たり、クロックを引き上げたOC(オーバークロック)モデルなど消費電力が上がったモデルなどもありますので、同じGPUでも必要な補助電源の数や種類は異なることがあります。

RTX3090に関していえば、全く余裕がありませんので、ひょっとすると追加の補助電源が必要になったりする場合もあるかもしれません。


それから、もし補助電源プラグがない電源ユニットを使っているならば、余っている別の種類のプラグを6pinや8pinのプラグに変換できるケーブルも販売されていますので、調べてみると良いでしょう。

SLI

SLI(Scalable Link Interface)とは、複数のグラフィックボードを協調させて、1枚のグラフィックボードとして扱う、NVIDIA社の技術のことです。

AMDも同様の技術を持っており、こちらはCrossFire(クロスファイア)と呼ばれています。


ただし、SLIを構成するには、いくつかの条件を満たさなければなりません。

  • マザーボードやグラフィックボードがSLIに対応している
  • 組み合わせるグラフィックボードのGPUが全て同じ
  • グラフィックボード同士を繋ぐブリッジケーブルが必要

条件はこれだけではありませんが、ハード面の問題をクリアしたとしても、ソフトが対応していなければ、全く性能が発揮されないこともあるなど、SLI/CFはなかなかにクセがすごい技術です。

しかし、しっかりと条件を満たしていれば、枚数倍の性能とまではいきませんが、それに近い性能が引き出せることもあるようです。

最初からSLI構成のPCが売られていたりもしますので、最高スペックを目指したい人は、調べてみるのも良いかもしれません。


さて、GeForce RTX 20シリーズからは、SLIを実現するのにNVLinkという技術が使われるようになりました。2台のGPUを専用のブリッジで繋ぐのです。

これを受けて、SLIをNVLink SLI、グラボ同士を繋ぐブリッジをNVLink SLIブリッジと呼んだりするようですが、定まった呼び方はないようですから、NVLinkというキーワードだけでも覚えて帰って頂ければと思います。


最後に、もう1つ重要なポイントをお話ししておきます。

かつてはグラボ4枚(4-way)を連動させることもできたSLIですが、現在は事実上2枚(2-way)が限度で、なおかつRTX 20シリーズではRTX 2070 SUPER以上、30シリーズではRTX 3090のみのハイスペックGPUのみの対応という制限が掛けられています。

一見改悪のように思えるかもしれませんが、そもそも低性能GPUをSLI動作させても、高性能GPUのシングル動作に及ばないことも多いですから、さほど問題のある制限でもないでしょう。

ただ、率直にいって、マルチGPU自体が下火になりつつあるように感じられます。対応GPUが徐々に減っていっていることが、それを証明しているように思います。

その理由としては、最新ハイエンド級GPUが、シングルで4K: 100fpsに達したことなどが考えられます。つまり、すでに充分な性能があるため、動作を不安定にしてまでパワーアップを図る必要がなくなってきたということです。

どこまで正しいかは分かりませんが、近年のマルチGPUの扱いについては、覚えて帰って頂きたいと思います。

アーキテクチャ一覧

さて、ここからはNVIDIAのGPUアーキテクチャについて、お話しします。概要は、アーキテクチャでお話ししていますので、参照してみて下さい。

以下に、近年のアーキテクチャを記載しますが、プロセスルールについても理解しておいて頂ければと思います。

アーキテクチャ
(読み方)
プロセス
ルール
採用シリーズ
Kepler
(ケプラー)
28nmGeForce GTX/GT 600シリーズ
GeForce GTX/GT 700シリーズ
GeForce GTX TITANシリーズ
Maxwell
(マクスウェル)
28nmGeForce GTX 700シリーズ
GeForce GTX 900シリーズ
Pascal
(パスカル)
16nm
/14nm
GeForce GTX 10シリーズ
Turing
(チューリング)
12nmGeForce RTX 20シリーズ
GeForce GTX 16シリーズ
Ampere
(アンペア)
8nmGeForce RTX 30シリーズ

Keplerアーキテクチャは、GeForce 600シリーズ / 700シリーズ2世代に渡って使用されました。GeForce GTX TITANシリーズを合わせれば3世代となりますが、GTX TITANシリーズはGTX700シリーズのハイエンドシリーズ的な位置付けですので、少し特殊です。

また、次のMaxwellアーキテクチャGeForce GTX 700シリーズGeForce GTX 900シリーズで使用されましたが、実はMaxwellコアは第1世代第2世代の2種類があって、第1世代MaxwellはGTX700シリーズの一部に、第2世代MaxwellはGTX900シリーズに使われていますので、同じアーキテクチャとはいいきれない部分があります。

次のPascalアーキテクチャ1シリーズ1アーキテクチャと分かりやすくなりましたが、その次のTuringアーキテクチャGeForce RTX 20シリーズGeForce GTX 16シリーズに再び分かれてしまったため、また少しややこしくなってしまいました。

そして、現在の最新アーキテクチャは2020年9月に登場したAmpereアーキテクチャで、GeForce RTX 30シリーズに使われています。

開発コードネーム一覧

基本的なことは、開発コードネームでお話ししていますので、分からないことなどは、そちらを参照してみて下さい。


早速、Ampereアーキテクチャとその1つ前の世代であるTuringアーキテクチャデスクトップ向けGPU開発コードネームGPU名をまとめた表をご覧頂きたいと思います。

アーキテクチャ開発コードネームGPU名
AmpareGA102-300GeForce RTX 3090
GA102-225GeForce RTX 3080 Ti
GA102-202
GA102-200
GeForce RTX 3080
GA104-302
GA104-300
GeForce RTX 3070
GA104-202
GA104-200
GeForce RTX 3060 Ti
GA106-302
GA106-300
GeForce RTX 3060
TuringTU102-400NVIDIA TITAN RTX
TU102-300GeForce RTX 2080 Ti
TU104-450GeForce RTX 2080 SUPER
TU104-400GeForce RTX 2080
TU104-410GeForce RTX 2070 SUPER
TU106-400GeForce RTX 2070
TU106-410GeForce RTX 2060 SUPER
TU106-300GeForce RTX 2060

GeForce GTX 10シリーズまでの開発コードネームは、頭にG("Game"か"Graphics"か"GeForce"の頭文字?)、その次にアーキテクチャ名の頭文字が付いて、その後に3桁の数字が続くという形でした。

例えば、PascalアーキテクチャであればGPxxxという命名規則になっていたのです。

それがTuring世代ではGが外れてアーキテクチャ名から2文字を取る形式に変わったのですが、Ampere世代では再び以前のような形式となってGAxxxという規則になっています。


次に、アルファベットの後の3桁の数字の意味についてですが、これも最上位桁の数字が世代を表しています。先程Maxwellアーキテクチャは2世代存在するとお話ししましたが、実際MaxwellコアにはGM1xxGM2xxの2系統があるのです。

つまり、GA1xxTU1xxはそれぞれAmpereアーキテクチャやTuringアーキテクチャの第1世代という意味になる訳です。

さらに、下2桁の数字でスペックの違いを表していますが、伝統的に数字の小さいものほど高性能になっています。


さて、これでアルファベット2文字 + 数字3文字の意味がお分かり頂けたかと思いますが、基本的にこの5文字が同じGPUは、全て同じチップを使っている双子、三つ子の関係にあることを覚えて帰って下さい。

実は、CPUやGPUなどは、同じ半導体チップを使いながら、品質チェックの結果、求める水準を超えられなかったものなどは、特定の機能を削ることでスペックを落とされて、異なるCPU / GPUとして販売されるのです。

この時、手が加えられず、スペックを落とされなかったチップをフルスペック版と呼んだりします。

ハイフン(-)以下の数字、文字列がその違いを表していますが(細かくいうとさらにバリエーションが存在します)、これまでは伝統的に400が付くものがフルスペックで、それ以下が制限版になってきました。


しかし、RTX 20シリーズのコードネームは非常に複雑になりました。いくつかのモデルはチップが2種類あったり、SUPERの付くモデルは1つ格上のチップを使っていたりと分かりにくくなっているのです。

とはいえ、結局はGPU名の数字の大きさがおおよその性能を表しているのは確かですから、コードネーム自体はそれほど気にする必要はないと思います。


また、仮想通貨マイニング(採掘)にはGPUが使われますが、空前のマイニングブームにより一般向けのGPUが不足し、価格が高騰するという事態が生じました。

これに対しNVIDIAは、GPUのマイニング性能を落とすという策を取ることにしました。コードネームのハイフン以下の数字の末尾が0以外のモデルがそれで、これらはLite Hash Rate(LHR)モデルと呼ばれ、旧モデルを置き換える存在となります。

GeForceゲーミング用途のブランドですから、少なくとも今後しばらくはマイニング性能に制限を掛けることになると思われます。