Testberichte

Die BIOS-Tragik-Komödie der GeForce GTX 1070 Ti

Was macht man, wenn ein Leistungssportler zu gut ist? Man kippt ihn etwas in den Tee oder klaut ihm die Schnürsenkel. Bei Grafikkarten wie der GeForce GTX 1070 Ti verbleibt dem Hersteller immer noch das BIOS, um unerwünschte Ergebnisse zu verhindern. ...

Was macht man, wenn ein Leistungssportler zu gut ist? Man kippt ihn etwas in den Tee oder klaut ihm die Schnürsenkel. Bei Grafikkarten wie der GeForce GTX 1070 Ti verbleibt dem Hersteller immer noch das BIOS, um unerwünschte Ergebnisse zu verhindern. Doch so ganz geht der Plan diesmal nicht auf, denn irgendwie lief so ziemlich alles schief, was nur schiefgehen konnte.

Doch kommen wir erst noch einmal kurz zurück zum Grafik-Chip, der einfach zu gut ist, um sich folgenfrei in die enge Lücke zwischen der GeForce GTX 1070 und 1080 zu quetschen. Mit 2432 Shadern liegt die GeForce GTX 170 Ti weit über den 1920 Shadern der GeForce GTX 1070 und nur knapp unterhalb der GeForce GTX 1080 mit den 2560 Shadern. Da somit auch nur 8 TMUs fehlen, muss man schon zusehen, wie man den Neuankömmling künstlich ausbremst. Werfen wir zunächst einen Blick auf das Package und den Chip, bei dem wir auch einmal kurz die Beschriftung erklären möchten:

Farbe
Beschreibung
Weiß
Product Part Number (Chip)
Gelb
Plant Identifier (Package)
A = ASE (Taiwan)
S = SPIL (Taiwan)
SCC = STATSChipPAC (China)
Pink
Herkunftsland CCO (Country of Origin)
Blau
Produktionsdatum JJ/WW
1734 = 2017, 34. Kalenderwoche
Rot
Masken-Revision
Grün
Wafer Fab Lot Number
P = TSMC Fab 14

Soviel zum Chip. Mit diesem Grundwissen ausgestattet, können wir uns nun auf Spurensuche begeben.

BIOS hin, BIOS her

Im BIOS hinterlegt Nvidia in der Firmware die finalen Taktraten für den Basis- und den Boost-Takt für jeden der neun einzelnen Schritte, wobei ja letzterer auf einem Offset basiert. Diesen Teil der Vorgaben kann aktuell auch kein Editor überschreiben, denn das sogenannte Source-BIOS ist seit Pascal geschützt wie Fort Knox. Will man die Taktvorgaben (und damit auch die finale Performance) ändern, muss Nvidia genau hier ansetzen.

EEPROM einer GeForce GTX 1070 Ti mit Single BIOSEEPROM einer GeForce GTX 1070 Ti mit Single BIOS

Wir vermuten, dass das allererste Source-BIOS, das Nvidia an die Boardpartner verteilt hat, intern mit der hauseigenen Founders Edition ausgeknobelt wurde. Nur lief ja auch die GeForce GTX 1080 FE bereits ins thermische Limit, so dass sie nie ihre volle Performance ausspielen konnte, wenn man nicht gerade die Lüfter manuell voll durchstarten ließ. Da man bei der GeForce GTX 1070 Ti FE das gleiche Verhalten beobachten konnte, könnte hier auch der Grund für die nun folgende Tragik-Komödie der BIOS-Umtauschaktionen liegen.

Um als Boardpartner ein BIOS nutzen zu können, muss dieses, natürlich basierend auf dem unveränderbaren Source-BIOS, zunächst im eigenen Haus Nvidias sogenanntes “Green Light”-Prüfung absolvieren. Hier wird in Abhängigkeit von Chip-Typ die Leistungsaufnahme, die Temperatur- und Geräuschentwicklung, sowie das Power Limit und die resultierende Performance standardisiert gemessen und mit der Nvidia-Software bewertet. Erst dann kann später die Freigabe eines solchen BIOS für die Produktion seitens Nvidia erfolgen.

First BIOSFirst BIOS

Da man ja eine industrielle Produktion nach einem genau abgesteckten Plan vorbereiten und starten muss, kamen die ersten offiziellen Bestätigungen der Firmware für viele Boardpartner gerade recht. Aber: mit ihren ursprünglich 1620 MHz Basis- und 1709 MHz Boost-Takt waren die deutlich besser gekühlten Boardpartnerkarten plötzlich in absoluter Schlagdistanz zur GeForce GTX 1080 FE und manuell übertaktet sogar stellenweise deutlich schneller!

Nur beim Speicher besitzt die GeForce GTX 1080 durch den GDDRX5 einen gewissen Vorteil, der sie dann auch beim 3DMark Fire Strike Extreme knapp vor der Blamage rettet.

Grund genug für Nvidias PR-Abteilung, hier sofort die Reißleine zu ziehen. Ungünstig: einige Hersteller hatten nicht nur bereits ihre OC-Varianten fertig entwickelt und passende Verpackungen herstellen lassen, sondern es wurde auch bereits Zehntausende produzierte Karten ausgeliefert – herstellerübergreifend wohlgemerkt. Genau diesem Umstand ist es auch zu verdanken, dass wir die aus verschiedenen Quellen stammende Hardware, als auch die Firmware vergleichen konnten. Denn auch dann, wenn die Hersteller alles nachträglich angepasst hatten, fanden sich noch vereinzelt alte Firmware-Versionen in einigen Dual-BIOSen oder man erwischte gleich eine Karte aus der ersten Produktionswoche.

Doch der Weg bis zum finalen BIOS führte über verschiedene Stufen und über die Hektik und Verdrossenheit in so mancher R&D-Abteilung wollen wir höflich schweigen. So gab Nvidia nämlich nicht nur einen niedrigeren Takt vor, sondern reduzierte zwischenzeitlich auch noch das Power Target von 180 Watt (manuell erweiterbar um 20% auf 216 Watt bzw. auf maximal 133% und 240 Watt) auf die 150 Watt der GeForce GTX 1070 (150 bis 180 Watt). Nur dass es sich als zu wenig erwies, da viele Boardpartner-Karten der GTX 1070 weitaus höhere Werte besitzen und somit die Gefahr der Kannibalisierung von unten bestand. Man kann es drehen und wenden wie man möchte – es ist eigentlich nicht wirklich genügend Platz für ein sinnvoll platziertes Modell vorhanden.

Step
Base Clock MHz
Boost Clock  MHz
Ratio
1
149315821.060
2
150616071.067
3
151816201.067
4
153116321.066
5
154416451.065
6
155616571.065
7
156916701.064
8
158216831.064
9
159416951.063

Letztendlich entschied man sich bei Nvidia, auf die ursprünglichen 180 Watt zurückzukehren und stattdessen die Ratio zwischen Basis- und Boost-Takt zu verringern, den Offset somit zurückzunehmen und außerdem noch den Basis-Takt etwas zu verringern. Out-of-the-Box kommt das dann zwar in ungefähr auch so hin, lässt aber genügend Spielraum für manuelle Übertaktungsversuche.

Latest BIOSLatest BIOS

Was jedoch keine der ganzen BIOS-Versionen jemals freigab, war die kleine Spannungsspitze, die man mit geeigneten Tools sonst noch neben dem stark erhöhten Power Target verabreichen konnte. Das fehlte mit Absicht von Anfang an.

Damit ergeben sich für die aktuelle Tabelle dann folgende Boost-Steps:

Step
Base Clock MHz
Boost Clock  MHz
Ratio
1
160716831.047
2
162017081.054
3
163217211.055
4
164517331.053
5
165717461.054
6167017591.053
7
168317711.052
8
169517841.053
9
170817971.052

Es trifft die Boardpartner, nicht die Kunden

Für die Boardpartner war die Situation am Ende mehr als ärgerlich, denn diese wackelige Balance funktioniert nämlich nur, wenn man keinerlei Werks-Übertaktungen mehr zulässt. Und genau so kam es dann auch. Allerdings kann man nunmehr als Boardpartner nicht mehr ganz das verkaufen, was man sonst eigentlich gewohnt ist. Ohne Werks-Übertaktung ergeben jedoch bestimmte OC-Modelle oder gleich ganze Produktlinien, wie z.B. Gigabytes Aorus-Karten oder Palits GameRock Premium Edition, überhaupt keinen Sinn mehr.

Dann stuft man die GeForce GTC 1070 Ti notgedrungen von einer Aorus zu einer G1 Gaming herunter und quetscht den langen Kühler der G1 Gaming samt viel zu langer Backplate auf die viel kürzere Aorus-Platine. Sieht komisch aus, muss aber so funktionieren. Dabei steckt die neuentwickelte Platine nebst des um 90° gedrehten Chips voller interessanter Ideen. Oder man macht bei Gainward aus einer GeForce GTX 1070 Ti Phoenix Golden Sample (GS) eine einfache Phoenix ohne GS. Die ersten Kisten sind auch noch mit GS-Signet, -Box sowie -Siegeln im Handel und den Käufer freut der kostenlose optische Pep bestimmt. Man kann nun einmal als Hersteller nicht alles wegwerfen, nur weil die Vorgaben des Chipanbieters zum Kugelblitz im Koordinatensystem mutieren.

Andere schnappen sich das OC-Kürzel im Namen und ersetzen es auf der Homepage und der Kiste mit kreativen Phantasienamen wie z.B. xxx Top statt xxx OC. Diese Reihe ließe sich herstellerweit übrigens beliebig fortsetzen.

Ärgerlich für die Boardpartner ist diese künstliche Bremse allemal, für den Kunden spielt sie nur eine untergeordnete Rolle, wenn er mit geeigneten Tools Takt und Power Target wieder dorthin setzt, wo die Karte am schnellsten arbeitet. Wir werden gleich noch zeigen, warum dieser ganze Hickhack an Widersinnigkeit kaum noch zu überbieten ist.

Den Kunden freut es

Der Käufer ist am Ende der lachende Dritte, denn die Karte rennt mit Luftkühlung sowieso irgendwann in irgendwelche Limits, seien es nun Spannung oder Power. Der Basis- oder Boost-Takt ab Werk sind dabei uninteressant wie eine Zeitung von letzter Woche. Wir haben das erste und das aktuelle BIOS auf maximale Grenzen hin ausgelotet und bei allen getesteten Karten exakt die gleiche Obergrenze feststellen können, die bei ca. 2038 bis 2063 MHz lag, um Witcher 3 auch über längere Zeit hin stabil zu betreiben.

Wir können zur Freude der Interessenten feststellen, dass es für eine manuelle Übertaktung beim Kunden einfach keine Rolle spielt, ob man nun das erste BIOS oder das jetzt veröffentlichte benutzt – das Ergebnis wird identisch ausfallen. Statt 100 bis 150 mehr Basis-Takt, nutzt man in Tools wie dem Afterburner einfach 150 bis 200 MHz und erhöht das Power Target auf das Maximum von 120% bzw. 133%, je nach Karte. Nvidia hat die Obergrenze bei 240 Watt gezogen und damit auch einen Wert genutzt, den man praktisch eh nie erreichen kann.

Fertig ist quasi die neue “7900 GTO”, die ja damals auch keine richtige GTX sein durfte. Mit der manuell übertakteten GeForce GTX 1070 Ti knackt man stellenweise jedoch die Performance einer nicht bzw. nur leicht übertakteten GeForce GTX 1080. Über den potentiellen Schnäppchen-Faktor wird am Ende aber der Straßenpreis entscheiden müssen.

Lassen wir uns einfach überraschen, denn der als UVP angesetzte Preis von 469 Euro liegt auf dem Niveau der günstigsten Geforce GTX 1080 und damit eigentlich viel zu hoch. Bei 430 Euro und darunter sehen wir aber eine echte Alternative zur GeForce GTX 1080. Für die GeForce GTX 1070 wird man am Ende wohl ein extra Programm auflegen müssen, denn deren aktuelle Preise werden in dieser Form auch nicht mehr zu halten sein.

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About the author

Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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