NVIDIA Turing アーキテクチャ (2018年)（エヌビディアチューリング）
NVIDIA Turingは2018年8月NVIDIA発表のTU102/TU104 GPU (GeForce RTX 2080 Ti/2080) で初登場した12nm FFN採用アーキで世界初のRT Core (リアルタイムレイトレーシング専用ユニット) 採用しゲーミングGPU にレイトレーシング革命を起こした。
NVIDIA Turing アーキテクチャ (2018年)
概要
NVIDIA Turingは2018年8月20日NVIDIA発表のTU102/TU104 GPU (GeForce RTX 2080 Ti/RTX 2080) で初登場した12nm TSMC FFN採用アーキで世界初のRT Core (リアルタイムレイトレーシング専用ユニット・BVH探索ハードウェア化) ・第2世代Tensor Core (FP16/INT8/INT4 対応・DLSS 対応) 採用しゲーミングGPU にレイトレーシング革命を起こした記念碑世代。RTX 2080 Ti (TU102・4352 CC・544 Tensor・68 RT Core・11GB GDDR6・250W $1,199) ・RTX 2080 (TU104・2944 CC・8GB GDDR6・215W $699) ・RTX 2070/2060 (TU106・TU116) ラインナップ。DLSS (Deep Learning Super Sampling) でAI 超解像技術を初導入しNVIDIA がゲーミングGPU で再び業界主導権を確立した世代。Ampere (2020) へ世代交代。
主な特徴・仕組み
- 発表: 2018年8月20日NVIDIA・コードネーム「TU102」(RTX 2080 Ti) ・「TU104」(RTX 2080) ・「TU106」(RTX 2070)
- アーキテクチャ: SM 改良 (64 CC/SM + 8 Tensor Core/SM + 1 RT Core/SM)
- CUDA Core: 4352 (RTX 2080 Ti・68 SM×64) →2944 (RTX 2080・46 SM×64)
- Tensor Core: 544 (RTX 2080 Ti・68 SM×8) →368 (RTX 2080・46 SM×8)
- RT Core: 68 (RTX 2080 Ti・各 SM 1基) →46 (RTX 2080)
- L2 キャッシュ: 5.5MB (TU102) ・4MB (TU104)
- メモリ: 8-11GB GDDR6・256-352bit (民生) ・48GB GDDR6 (Quadro RTX 8000)
- メモリ帯域: 448 GB/s (RTX 2080) →616 GB/s (RTX 2080 Ti)
- DirectX: DirectX 12 Ultimate (DXR・Mesh Shader・Variable Rate Shading 対応)
- OpenGL: 4.6
- CUDA Compute: 7.5
- TDP: 215W (RTX 2080) →260W (RTX 2080 Super) →250W (RTX 2080 Ti)
- プロセス: 12nm TSMC FFN (Volta と同一)
- トランジスタ: 186億 (TU102) ・136億 (TU104)
- 発売価格: GeForce RTX 2080 Ti $1,199・RTX 2080 $699・RTX 2070 $499・RTX 2060 $349 (発売時)
Turing 世代別製品
| GPU | 年 | プロセス | CC | RT Core | Tensor Core | メモリ | TDP | 価格 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| **TU102 (RTX 2080 Ti) ** | 2018 | 12nm | 4352 | 68 | 544 | 11GB GDDR6 | 250W | $1,199 |
| TU102 (Titan RTX) | 2018 | 12nm | 4608 | 72 | 576 | 24GB GDDR6 | 280W | $2,499 |
| TU104 (RTX 2080 Super) | 2019 | 12nm | 3072 | 48 | 384 | 8GB GDDR6 | 250W | $699 |
| **TU104 (RTX 2080) ** | 2018 | 12nm | 2944 | 46 | 368 | 8GB GDDR6 | 215W | $699 |
| TU106 (RTX 2070 Super) | 2019 | 12nm | 2560 | 40 | 320 | 8GB GDDR6 | 215W | $499 |
| TU106 (RTX 2070) | 2018 | 12nm | 2304 | 36 | 288 | 8GB GDDR6 | 175W | $499 |
| TU106 (RTX 2060) | 2019 | 12nm | 1920 | 30 | 240 | 6GB GDDR6 | 160W | $349 |
| TU116 (GTX 1660 Ti) | 2019 | 12nm | 1536 | なし | なし | 6GB GDDR6 | 120W | $279 |
RT Core 革新 (リアルタイムレイトレーシング)
2018年Turing で世界初・ハードウェアレイトレーシング:
- 動作: BVH (Bounding Volume Hierarchy) 探索とレイトライアングル交差を専用HW処理
- 速度: ソフトウェア実装比10倍以上・1080p 30-60FPS リアルタイムレイトレ実現
- 対応API: Microsoft DXR (DirectX Raytracing・2018年10月) ・Vulkan RT (2020) ・OptiX (NVIDIA)
- 対応ゲーム: Battlefield V (2018年11月初対応) ・Metro Exodus・Cyberpunk 2077・Quake II RTX 等
- 後継: RT Core 2nd gen (Ampere 2020) ・3rd gen (Ada Lovelace 2022) ・4th gen (Blackwell 2024)
DLSS (Deep Learning Super Sampling)
2018年Turing で初導入・AI 超解像技術:
- 動作: 低解像度レンダリング+Tensor Core でAI 超解像→高解像度出力
- DLSS 1.0 (2018): 性能向上のみ・画質劣化評価
- DLSS 2.0 (2020): 画質大幅改善・1440p→4K で2-3倍 FPS
- DLSS 3.0 (2022 Ada Lovelace): フレーム生成 (Frame Generation) 追加・4-5倍 FPS
- DLSS 4.0 (2024 Blackwell): マルチフレーム生成・8倍 FPS
第2世代Tensor Core
Volta (2017) からの改良:
- 対応データ型: FP16 (Volta) +INT8/INT4 (Turing 新規) ・推論最適化
- 理論性能: FP16 で113 TFLOPS (RTX 2080 Ti) ・INT8 で227 TOPS
- 応用: DLSS 推論・OBS NVENC AI 配信・OpenAI Whisper 音声認識・Stable Diffusion 推論
採用システム (2018-2021年)
- 自作PC: ASUS/EVGA/MSI/Gigabyte RTX 2080 Ti/2080/2070 でハイエンド・¥100,000-200,000帯
- Dell Alienware Aurora R9: ゲーミングデスクトップ
- HP Omen 45L (2021): ゲーミング
- MSI Stealth/Razer Blade: RTX 2080 ノートPC
- NVIDIA Quadro RTX 8000: プロワークステーション 48GB・$10,000
- DGX Station (2019): V100 後継・RTX Server 採用一部
関連技術との違い
| 項目 | Volta (2017) | Turing (2018) | Ampere (2020) |
|---|---|---|---|
| プロセス | 12nm FFN | **12nm FFN (継承) ** | Samsung 8nm |
| RT Core | なし | **あり (1st gen 世界初) ** | 2nd gen (2倍性能) |
| Tensor Core | 1st gen (FP16) | **2nd gen (FP16+INT8/INT4) ** | 3rd gen (TF32/BF16) |
| DLSS | なし | 1.0/2.0 (2020) | 2.0/2.1 |
| メモリ | HBM2 | GDDR6 (民生) /HBM2 | GDDR6X (民生) /HBM2 (A100) |
| Compute Capability | 7.0 | 7.5 | 8.0-8.6 |
よくある質問 (FAQ)
Q1: RTX 2080 Ti の現代相当は？ A: 2018年フラグシップ ¥160,000・3DMark Time Spy 約13,000・RTX 4070 (¥80,000) ・RTX 4070 Ti (¥120,000) と同等・RTX 5070 (Blackwell ¥150,000 2025) の70%程度。中古¥40,000-60,000で1440p ゲーミング/AI 推論 (Stable Diffusion XL) 実用可能。
Q2: なぜ Turing が「賛否分かれる世代」か？ A: 賛: RT Core・DLSS・第2世代Tensor Core で技術革新。否: (1) Pascal 比性能向上 30-40%程度・価格40%上昇 (RTX 2080 Ti $1,199 vs GTX 1080 Ti $699) ・コスパ低下・ (2) RTX 2080 が GTX 1080 Ti と同等性能で価格据置 (GTX 1080 Ti $699 → RTX 2080 $699) ・新規購入魅力薄。
Q3: GTX 1660 Ti は Turing か？ A: はい・TU116 はTuring アーキだがRT Core/Tensor Core 削除版 (コスト削減) 。レイトレーシング/DLSS 非対応だが Turing 12nm のシェーダ改良の恩恵で同価格GTX 1060 比+40%性能向上。
まとめ
- 2018年NVIDIA発表・TU102 (RTX 2080 Ti)
- 12nm FFN・世界初RT Core (リアルタイムレイトレーシング)
- 第2世代Tensor Core・DLSS 初対応
- RTX 2080 Ti (250W $1,199) ・RTX 2080 (215W $699)
- ゲーミングGPU レイトレーシング革命起点