Temperaturverläufe und Takt
Erinnern wir uns an meinen Materialtest: Das in diesem Fall eingesetzte PTM-Pad unterscheidet sich in mehreren Aspekten deutlich von herkömmlichen Wärmeleitmaterialien. Besonders auffällig ist das sogenannte Burn-In-Verhalten, welches sich im ersten thermischen Durchlauf durch eine stark ausgeprägte Einlaufphase zeigt (Grüne Kurve). Dieses Phänomen lässt sich durch eine allmähliche Anpassung der Materialstruktur an die spezifische Oberflächentopografie und den mechanischen Druck zwischen GPU und Kühlkörper erklären. Während dieser Phase verändert sich die effektive Wärmeleitfähigkeit des Pads signifikant, was zu einer charakteristischen Krümmung im Verlauf der Temperaturkurve führt. Erst nach einer gewissen Betriebsdauer erreicht das Material seinen optimalen Zustand, in dem die Wärmeleitung auf stabilem Niveau erfolgt.
Moderne NVIDIA-GPUs nutzen eine Vielzahl effizienter Steuerungstechnologien, die das thermische Verhalten stark vom jeweiligen Lastprofil abhängig machen. Während ein konstanter Stresstest eine gleichmäßige Temperaturentwicklung bewirkt, da Energieaufnahme und Kühlung stabil bleiben, zeigen sich in realen Anwendungsszenarien deutlich dynamischere Verläufe. Technologien wie Power Gating schalten ungenutzte Recheneinheiten ab, während separate Power Rails die Stromversorgung einzelner Chipbereiche unabhängig regeln.
Dies reduziert den Energieverbrauch situativ und verhindert unnötige Wärmeentwicklung. Besonders relevant ist das Accelerated Frequency Switching, bei dem Taktfrequenz und Spannung innerhalb von Mikrosekunden angepasst werden. Diese schnelle Reaktion verbessert die Energieeffizienz, führt jedoch zu leicht fluktuierenden Temperaturen. Die daraus resultierende Temperaturkurve ist in dynamischen Anwendungen weniger gleichmäßig, spiegelt jedoch die hohe Anpassungsfähigkeit der Architektur wider. Entscheidend ist, dass die GPU trotz wechselnder Last weit unterhalb ihres thermischen Limits arbeitet – ein Zeichen für die Effektivität des Kühldesigns und der internen Steuerung.
Die Speichertemperaturen bleiben dank der effizienten Kühlkonstruktion selbst bei dynamischen Lastwechseln konstant. Eine getrennte Spannungsversorgung über separate Power Rails stellt eine stabile Energiezufuhr sicher, unabhängig von GPU-Schwankungen. Die zentrale Platzierung der Platine in Kombination mit groß dimensionierten Heatpipes und einem optimierten Kühllamellen-Array sorgt für eine gleichmäßige Wärmeableitung und verhindert thermische Hotspots im Speicherbereich. Während der GPU-Kern deutliche Temperaturschwankungen aufweist, bleibt der Speicher durch die konstante Energieversorgung und optimierte Luftzirkulation stabil. Selbst unter hoher Last erreicht die Speichertemperatur maximal 61 °C, was eine sehrt gute Performance und lange Lebensdauer der Speicherchips gewährleistet. Auch hier sehen wir, dass das schmelzende PTM gleichzeitig auch die Auflagekraft auf die Speichermodule erhöht, weil der Spalt geringer wird. Das habe ich zum ersten Mal so ausgeprägt gesehen.
Die Taktraten liegen unter voller Gaming-Last bei maximal 2848 MHz und erreichen nur bei minimaler Last auch schon einmal fast die 2900 MHz Marke. Wie man noch mehr hinbekommt, zeigt unser OC-Special (siehe Link unten). Diese Karte hier schaffte immerhin reichlich 3.1 GHz und beim Speicher knapp die 3000 MHz, solange man die Lüfter etwas schneller stellt. Die Kühlung der MSI-Karte lässt hier ordentlich Übertaktungsreserven zu.
Thermografie beim Lastbetrieb
Die Thermografie mit der Optris PI 640 ermöglicht präzise Temperaturmessungen und liefert detaillierte Einblicke in die Wärmeverteilung. Mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln und einer thermischen Empfindlichkeit unter 75 mK macht die Kamera selbst kleinste Temperaturunterschiede sichtbar. Die korrekte Emissionsgradeinstellung, basierend auf Vergleichsmessungen mit K-Typ-Sensoren, gewährleistet genaue Ergebnisse. So lassen sich Hotspots und Bereiche mit effizienter Wärmeabfuhr zuverlässig identifizieren.
Die Kühlkonstruktion sorgt für eine einigermaßen gleichmäßige Wärmeableitung, was sich in der Thermografie durch homogene Temperaturzonen zeigt. GPU und Spannungswandler weisen noch gut kontrollierte Temperaturspitzen auf, während die Speichertemperaturen stabil bleiben. Dank einer Bildfrequenz von bis zu 32 Hz kann die Kamera auch dynamische Temperaturveränderungen erfassen. Die Messungen wurden in drei Szenarien durchgeführt: im Idle-Zustand (siehe oben), beim Gaming-Betrieb und unter Volllast, jeweils nach 30 Minuten Laufzeit. Mit fast 80 °C auf der Platine beim Gaming-Loop im Bereich der zuführenden Strom-Tracks liegt man recht hoch, was auf das kompakte Design und das Platinenlayout zurückzuführen ist.
Der Stresstest geht fast in Richtung 88 °C und es zeigt sich, dass MSI auch hier das Pad auf der Backplate zur thermischen Entlastung der Platine (mal wieder) auf die falsche Stelle geklebt hat (GPU-Sockel). Ich war so frei, das bei der späteren Montage an die richtige Stelle zu kleben.
- 1 - Einführung und Details zur Blackwell GB205-300 GPU
- 2 - Testsystem und Equipment
- 3 - Teardown: Platine und Kühler
- 4 - Materialanalyse und Wärmeleitmaterialien
- 5 - Gaming Performance Rastergrafik
- 6 - Gaming Performance Supersampling, RT & FG
- 7 - Leistungsaufnahme, Lastspitzen und Netzteilempfehlung
- 8 - Temperaturen, Taktraten und Thermografie
- 9 - Lüfterdrehzahlen und Geräuschentwicklung
- 10 - Zusammenfassung und Fazit
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