Coole Sache: GeForce GT1080 Ti unter Wasser bei 2,1 GHz

1 - Umbau zur wassergekühlten GeForce GTX 1080 Ti 2 - Übertaktung, Effizienz, Temperaturen und Fazit

Übertaktung und Stabilitätstests

Wir waren erstaunt, dass wir die Grenze von 2,1 GHz erreichen konnten. Ob unser Sample ein besonders ausgesuchtes war, oder man diesen Takt auch mit normalen Retail-Karten so einfach erreichen kann, sei mal dahingestellt. Allerdings setzt ja Boost die Taktraten das erste Mal schon beim Erreichen der 40er-Marke bei den Temperaturen einen Schritt zurück. Wir haben deshalb zunächst die Kühlung so eingestellt (Lüfter, Pumpendruck), dass wir die 45°C-Marke immer unterschreiten konnten. Doch zu den Temperaturen kommen wir gleich noch.

Wir haben etwas experimentiert und getestet, wie hoch die Karte mit dieser Kühlung bereits standardmäßig taktet, und dann den Basistakt Schritt für Schritt angehoben, damit bei ca. 30°C ein Boost von knapp oberhalb der 2,1-GHz-Marke erreicht werden konnte. Das soll uns später garantieren, diese Marke auch bei 40 bis 44°C noch zu erreichen, solange nichts anderes limitiert.

Wir haben für die Spannungsanhebung von 0,1 Volt eine Version des MSI-Afterburners verwendet, die wir uns speziell haben freischalten lassen. Wer diese Möglichkeit nicht hat, kann dies auch manuell vornehmen, indem er den MSI Afterburner über Einträge in der Third-Party-Database selbst dazu bringt, exakt dies zu tun. Anleitungen dafür gibt es im Internet zuhauf und der benötigte Schlüssel lautet: VEN_10DE&DEV_1B06&SUBSYS_120F10DE&REV_??.

Das Power Limit haben wir auf 120 Prozent gesetzt. Aber wir werden gleich noch sehen, dass Nvidia auch hier eine künstliche Bremse eingebaut hat. Keine Übertaktung nützt einem etwas, wenn sie nicht stabil und dauerhaft läuft. Deshalb haben wir einen einstündigen Probelauf mit Metro Last Light in 4K-Auflösung absolvieren lassen, Geralt von Riva nicht nur ein paar Minütchen durch den Wald bei Skellige laufen lassen (The Witcher 3, WQHD), mit Ghost Recon: Wildlands einen anderen Titel in Ultra-HD getestet sowie Stabilitätstests durch größere Renderaufgaben (3ds Max, Nvidia Iray), Luxrender und den Stresstest Furmark (60 Minuten) durchgeführt

Wenn wir einen Blick auf die 112 Prozent in der Anzeige für das ausgereizte Power Target werfen, müssen gleich noch einmal einige Fragen genauer beantwortet werden, denn so ganz konstant verlaufen beim Test weder der Takt noch die Leistungsaufnahme.

Tatsächlich erreichte Taktraten und Leistungsaufnahme

Die üblichen Overlays der Testprogramme geben Werte meist nur im Sekundenintervall aus – zu groß für eine exakte Einschätzung. Deshalb haben wir mit Metro Last Light in Ultra-HD das Spiel mit der höchsten konstanten Last gewählt, da zwar die extrem kurzzeitigen Spitzen in The Witcher 3 noch etwas höher ausfallen können, der Durchschnittswert einer längeren Messung jedoch etwas niedriger. Metro Last Light ist als selbst ablaufender, gescripteter Loop zudem relativ stabil, was die Ergebnisse betrifft, und heizt die Karte für ein Spiel maximal auf.

Wir erreichen – wie in The Witcher 3 auch – die 2101 MHz durchaus immer wieder einmal, jedoch schwankt dieser Boost-Takt lastabhängig schon ein wenig und geht auch schon mal auf 2088 MHz und in Extremfällen bis auf rund zwei Gigahertz zurück, um sich dann sofort wieder zu berappeln. Wenn wir uns nun den Taktverlauf der protokollierten acht Loops einmal ansehen und diesen mit der Kurve der Leistungsaufnahme vergleichen, sehen wir zum Teil bei letzterer extreme Unterschiede!

Ziehen wir nun noch die parallel protokollierte Limitierung bzw. das jeweils erreichte Power-Limit zu Rate, dann sehen wir schnell, dass die Vorgabe von 120 Prozent lediglich ein Maximalwert ist, der faktisch nie erreicht wurde. Die Spitzen schnellen kurzzeitig für Sekundenbruchteile auf bis zu 119 Prozent hoch, nur um dann sofort auf 110 bis 112 Prozent abzusinken (siehe zweite Grafik von oben). Im Mittel ergibt sich bereits bei dieser Bewertung ein Durchschnittswert von 114 bis 115 Prozent, nicht mehr

Das entspricht dann auch ziemlich deckungsgleich unserem Messwert von 287 Watt, den wir als Durchschnittswert über die vollen acht Durchläufe ermittelt haben. Um die Datenmenge für diesen Zeitraum etwas einzugrenzen, haben wir unsere Messungen mit einem intelligenten Tiefpassfilter sowie einem speziellen Resampling versehen, denn bis zu 6000 Einzelwerte pro Sekunde hätten Excel sicher explodieren lassen.

Eine etwas höher aufgelöste Darstellung eines der acht Durchläufe (Bild unten) zeigt, wie hektisch Boost versucht ist, die Leistungsaufnahme einzubremsen. Während die stark vereinfachte Zusammenfassung (Bild oben) 287,1 Watt ausweist, erhalten wir bei detaillierter Auswertung ohne Resampling 286,9 Watt, also faktisch den gleichen Wert. Das liegt weit unterhalb der Toleranzgrenze und belegt die Richtigkeit des oberen Diagrammes.

Die 300-Watt-Marke wird in als plausibel bewerteten Spitzen zwar locker durchbrochen, aber das Mittel der Leistungsaufnahme bei Spielen liegt bei 290 Watt bzw. ganz knapp darunter. Messungen, die generell Werte von 300 Watt oder mehr ausweisen, ohne dass ein Hardware-Mod durchgeführt wurde, sind schlichtweg falsch.

Effizienz bei unterschiedlichem Takt

Kommen wir auf The Witcher 3 zurück, weil wir immer wieder gebeten wurden, auch einmal ein anderes Spiel als nur immer wieder Metro Last Light für so etwas zu nutzen. Da Probedurchläufe zudem ergeben haben, dass bei höheren FPS-Werten in der WQHD-Auflösung (2560 x 1440 Pixel) eine etwas konstantere Last erzeugt wird, als in Ultra-HD, haben wir uns auf diese Option festgelegt.

Wir absolvieren nun das Ganze in Taktschritten von jeweils 100 MHz für den erreichten Maximaltakt beim Boost. Da jeder Chip eine unterschiedliche Qualität besitzt, haben wir nicht manuell untervoltet, sondern zunächst einen plausiblen Basistakt eingestellt und dann über die Verringerung des Power-Targets den jeweiligen Idealwert herausgefunden, um jeweils einen möglichst konstanten Takt anliegen zu haben.

Dann haben wir für jeden der Taktschritte insgesamt fünf Durchläufe absolviert, von denen wir den besten und schlechtesten gestrichen und die verbleibenden drei Werte kumuliert und als Basis für den Durchschnittswert verwendet haben. Es zeigt sich, dass die Kurve der Leistungsaufnahme mit steigendem Takt etwas steiler ansteigt, während die Kurven für die Durchschnitts- und die Min-FPS immer weiter abflachen. Interessant ist es auch, dass die Kurve der Min-FPS dabei noch einen Tick mehr abflacht als die der Durchschnitts-FPS.

Eines ist aber auch zu sehen: Die Performance steigt auch kurz vor Erreichen der Taktobergrenze noch recht ordentlich an, auch wenn sie nicht mehr ganz so linear zum Takt skaliert. Rein theoretisch ginge da also sicher noch etwas, denn zumindest konstantere Boost-Taktraten wären dann auch wieder ein Garant für (noch) bessere FPS-Ergebnisse. Doch wer traut sich den Shunt-Mod zu, wie er schon für die Titan X (Pascal) veröffentlicht und diskutiert wurde? Da wir aktuell nur ein einziges Sample haben, lassen wir es besser erst einmal.

Temperaturen und Infrarot-Messungen

Noch einmal: Solch hohe Werte beim Boost erreicht man nur, wenn die GPU nicht groß über 40°C erreicht! Und dies geht wiederum nur mit einer echten, potenten Custom-Wasserkühlung. Da bei unserer Lösung ein Delta von nur sieben Kelvin zwischen GPU-Temperatur und Wasserablauf besteht, haben wir auf die von Aquacomputer ebenfalls angebotene aktive Backplate verzichtet. Die Messungen erfolgten nach einer 30-minütigen Aufwärmphase in unserem geschlossenen Benchtable.

Die Messwerte können sich wirklich sehen lassen, denn wärmer als maximal 44°C wird die GPU nie. Stattdessen liegt sie meistens, je nach aktueller Last, sogar noch etwas darunter – trotz maximaler Übertaktung.

Unsere thermografische, mit der Optris PI640 angefertigte Darstellung belegt noch einmal die enorme Kühl-Performance des massiven Wasserblocks aus Kupfer.

Wenn wir dies jetzt noch einmal mit dem luftgekühlten Original vergleichen, dann möchte man gleich gar nicht mehr hin-, sondern nur noch wegschauen:

Fazit

Nvidias GeForce GTX 1080 Ti ist – wie schon die Titan X Pascal – eine richtig fiese Brecherkarte, wenn sie denn auch ordentlich gekühlt ist. Mit Luft kommt man oberhalb der 1,9-GHz-Marke nicht sonderlich weit – und extrem laut wird es dann außerdem. Wer sich für über 800 Euro einen Pixelschubser gönnt, sollte nicht so knickerig sein, sich das Vergnügen einer wassergekühlten Lösung zu versagen.

Auch wenn so ein Wasserblock jedes Mal um die 100 Euro kostet, das Grundgerüst einer Wasserkühlung hat man über Jahre hinweg, wenn man sie entsprechend pflegt und wartet. Komplettbausätze gibt es (ohne VGA-Block) ab rund 250 Euro und dies ist eine einmalige, aber doch äußerst sinnvolle Ausgabe. Wer finanziell kann, der sollte also. Wer nicht, spielt besser mit richtig guten und geschlossenen Kopfhörern.