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MSI RTX 2060 Gaming Z im Test – mehr Muckis ab Werk und schneller als die FE | igorsLAB

Die neue MSI RTX 2060 Gaming Z spielt als gut gelungenes Herstellerdesign eigentlich in einer anderen Liga als die eher einfach gehaltene Founders Edition von Nvidia. Sowohl die Performance, als auch die Optik stimmen. Nur für den Preis kann MSI erst einmal weniger, auch wenn diese Karte aufwändiger geraten ist, als sie es hätte sein müssen. Wir testen den Stand der Massenproduktion mit neuem BIOS...

Tear Down und Platinenanalyse

MSI setzt für diese Karte auf ein Eigendesign, mittlerweile sogar in Revision 4. Das bedeutet allerdings aber auch, dass es keine Neuentwicklung auf Basis des PG161-Layouts ist, welches Nvidia für die RTX 2060 im „Base Design Kit“ spezifiziert und das auf eine 6-Layer-Platine setzt. Auf die verwendete 8-Layer-Platine im PG160-Layout könnte man auch locker noch ein Spannungswandler-Phase für die GPU mehr draufsetzen, aber genau das spart man sich. Keine Besonderheit in dieser Leistungsklasse ist der einzelne 8-Pin ATX-Spannungsversorgungsanschluss.

Die beiden 12V-Rails (also auch die Speisung aus dem Mainboard-Slot), wurden mit jeweils einer 330-mH-Spule (ATX) und einer 1μH-Spule (PEG) für die Glättung möglicher Spikes versehen und führen über jeweils einen eigenen Shunt für die Überwachung des Stromflusses. Zusätzlich verbaut MSI noch Schmelzsicherungen für jede Stromschiene.

Beginnen wir mit der Phasenaufteilung. Ein NCP81610 Multi-Phase Buck Controller von On Semiconductor (On Semi) übernimmt die Aufgabe des PWM-Controllers, der speziell für die Bereitstellung hochpräziser Ausgangsspannungssysteme für GPUs der neuesten Generation entwickelt wurde. Er unterstützt NVIDIA Open Voltage Regulator Typ 4i+ mit PWMVID-Funktion. Die integrierte SMBus-Schnittstelle bietet genug Flexibilität, die Leistung und Effizienz zu optimieren und auch die passende Software anzubinden.

Der NCP81610 liefert die insgesamt 5 Phasen für die GPU, die mit Hilfe eines NCP81158 (Synchronous Buck MOSFET Driver) jeweils zwei FDPC5018SG (Asymmetric Dual N-Channel PowerTrench Power Clip MOSFET) pro Phase zusammen ansteuern (beide von On Semi). Diese Dual-MOSFETS vereinen jeweils den MOSFET für die High- und die Low-Side und die Schottky-Diode in einem Package. Somit kann die GPU auf insgesamt 5 Phasen zurückgreifen, bei denen aber jeweils ein potentes Dual-MOSFET-Pärchen parallelgeschaltet arbeitet, um die Ströme paritätisch aufzusplitten.

Die Speichermodule werden über zwei Phasen versorgt, wobei die Aufgabe des PWM-Controllers ein uP1660Q von UPI Semiconductor übernimmt. Da hier deutlich weniger Leistung benötigt wird, da nur sechs statt acht Speichermodule verbaut werden, reicht auch ein Dual-MOSFET pro Phase. Und man sieht erneut sehr deutlich, dass es eben keine spezielle und exklusive Platine für die GeForce RTX 2060 ist und man den Spar-Effekt nur über das Weglassen einiger Bauelemente realisieren kann

Das Weglassen von Phasen (z.B. nur 5 statt 6), hat allerdings auch diverse Probleme beim Balancing zur Folge, was ein sehr gefühlvolles Feintuning voraussetzt, um genau diese zu vermeiden. Das Balancing hatte ich ja bereits in meinem Artikel „Wenn der Redakteur zum Entwickler wird“ erklärt, einschließlich möglicher Unwägbarkeiten und Ursachen eines Ungleichgewichts. Im Gegensatz zu den größeren Karten setzt man bei dieser Platine nicht auf die Smart Power Stages (SPS), sondern auf die beschriebene Lösung aus Einzelkomponenten.

Stichwort DCR (Direct Current Resistance). Dies ist die Basis, um die fließenden Ströme zu kalkulieren. Doch wie erfährt der Controller nun genau, welche Ströme in welchem Regelkreis fließen? Die SPS liefern die sogenannte MOSFET DCR, bei der hier vorliegenden, eher einfachen Schaltung, setzt man auf die Inductor DCR, also eine Strommessung über den induktiven Widerstand der jeweiligen Filterspulen im Ausgangsbereich. Die Genauigkeit dieser Lösung wird vor allem auch durch Schwankungen der Bauelemente-Güte sehr stark beeinflusst.

Lässt man also bei einem solchen Design einfach eine Phase weg, muss man die Last auf weniger Phasen verteilen. Dabei muss man auch berücksichtigen, dass ja eine der Phasen aus dem Mainboard-Slot gespeist wird und dieser bei der zulässigen Stromstärke von Haus aus auf maximal 5.5 Ampere begrenzt ist. MSI hat dieses Ungleichgewicht bei den Retailkarten  besser ausbalancieren können, so dass nun auch kühltechnisch alles im grünen Bereich liegt. Doch das kommt ja noch etwas weiter hinten im Review.

 

GPU-Spannungsversorgung

PWM-Controller NCP81610
ON Semiconductor
5-Phasen genutzt
  
Gate-Treiber 5x NCP81158
ON Semiconductor
Synchronous Buck MOSFET Driver
VRM 10x FDPC5018SG
ON Semiconductor
Asymmetric Dual N-Channel PowerTrench Power Clip MOSFET
Spulen Encapsulated Ferrite Choke
330 mH Ferrite Choke MSI Label

Speicher und -Spannungsversorgung

Module MT61K256M32
Micron
6x 8GB GDDR6 SGRAM-Modules
2 Channels x 256 Meg x 16 I/O
2 Channels x 512 Meg x 8 I/O
14Gb/s
  
PWM-Controller uP1660Q
UPI Semiconductor
2 Phasen
VRM 2x FDPC5018SG
ON Semiconductor
Asymmetric Dual N-Channel PowerTrench Power Clip MOSFET
  Encapsulated Ferrite Choke
330 mH Ferrite Choke

Sonstige Komponenten

Controller 8295FN
ITE
Embedded Controller
BIOS 25WP080
EEPROM
Single-BIOS
Shunts 1x Shunt pro 12v Schiene (2), Spule und Sicherung

Weitere Details

Sonstige
Merkmale
1x 8-Pin PCI-Express Anschlüsse zur Spannungsversorgung

 

Kühler und Backplate im Detail

Auf den Fotos erkennt man, dass MSI (mal wieder) mit teilüberdeckenden Montageframes an der Platinenoberseite arbeitet, bei denen der größere den Speicher kühlen soll. Die Spannungswandler kühlt man separat über einen weiteren, kleineren Kühlframe. Beiden dient als Gegenstück für die die Verschraubung die Backplate.

Im Gegensatz zu den vorab verschickten MVT-Karten für die Presse ist das linke Pad des kleineren Frames (zuständig für die VRMs) in der Serie deutlich aufgewertet worden und besitzt eine um 50% höhere Wärmeleitfähigkeit. Der Rest besteht wie gehabt aus den üblichen Verdächtigen.

Vier 6-mm-Heatpipes verteilen die Abwärme an die Kühlfinnen. MSI verwendet diesmal eine übliche Lüfteranordnung mit zwei nebeneinander liegenden 8,5cm-Lüftern über den beiden Hälften der Kühlblöcke. Wie gut das funktioniert, sehen wir gleich noch. Der Heatsink aus Leichtmetall trägt die vier Gewindehülsen, mit denen der Kühler befestigt wird.

Die gebrushte Backplate aus Aluminium kühlt im Gegensatz zu den MVT-Karten in der Serie nun auch die MOSFETS rückseitig über Wärmeleitpads. Das Bild zeigt den Umbau, der später als Blaupause für die Massenproduktion diente:

Kühlsystem im Überblick
Art des Kühlers: Luftkühlung
Heatsink: Vernickelter Heatsink, GPU
Kühlfinnen: Aluminium, horizontale Ausrichtung
engstehend
Heatpipes 4x 6 mm, vernickeltes Kupfer-Komposit
VRM-Kühlung: 10 GPU-VRM über integrierten Heatsink
2 Speicher-VRM über integrierten Heatsink
RAM-Kühlung über Montageframe
Lüfter: 2x 8,5 cm Lüfter, 14 Rotorblätter
semi-passiv geregelt
Backplate Aluminium
Kühlfunktion

 

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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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