[UPDATE] Pascal-Roundup: GeForce GTX 1070 und GeForce GTX 1080 im Vergleich

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Die Zotac GeForce GTX 1080 AMP! Extreme ist wie bei jeder Modellreihe immer die Speerspitze dessen, was Zotac für den jeweiligen Chip im Portfolio hat.

Die Konzentration auf weniger Modelle, die dafür jedoch deutlichere Alleinstellungsmerkmale besitzen, ist sicher keine schlechte Idee, denn in der näheren Vergangenheit führte zu große Fragmentierung oft zu mangelnder Übersicht bei den Kunden.

Mit der Zotac GeForce GTX 1080 AMP! Extreme will man nun wieder ganz vorn mitmischen – und zumindest beim gehaltenen Boost-Takt gelingt dies auch recht ordentlich. Doch leider gibt es da, wo es viel Licht gibt, auch Schatten – und das gilt auch hier. Doch der Reihe nach, denn neben der ärgerlichen Sache mit den Lüftern ist es eher etwas Kleinkram, der die Euphorie am Ende dann doch etwas dämpft.

Mit seiner neuen „Firestorm“-Software bietet Zotac dem Besitzer der Karte übrigens alle Features für die Takt- und Lüftersteuerung sowie passende Optionen für die LED-Beleuchtung.

Wir messen und bewerten Grafikkarten generell „out of the box“, also ohne zusätzlich installierte Hersteller-Software und somit absichtlich auch mit den Default-BIOS-Vorgaben.

Viele der Tools sind nur für Windows verfügbar und erschweren zudem einen direkten Vergleich, weil ja jede Karte modifizierbar ist. Somit zählt nur der reine Auslieferungszustand.

Äußerer Aufbau und Anschlüsse

Die Kühlerabdeckung besteht komplett aus Leichtmedall, das mit Applikationen in Carbon-Optik abgesetzt ist (Carbon auf rauem Anthrazit). Die immerhin 1350 g schwere Karte ist satte 32,5 cm lang (Slot-Blende bis Kartenende), 12,5 cm hoch (Oberkante Mainboard-Slot bis Kartenoberkante) und 5,3 cm tief (PCB + Kühleraufbau).

Diese Länge resultiert überwiegend aus der Anordnung der drei Lüfter mit jeweils 8,5 cm Rotorblatt-Durchmesser und der oberen Abdeckung – und es ist nicht ganz einfach, diese überlange Karte im Gehäuse zu platzieren.

Die Rückseite der Platine ist von einer einteiligen, fast schon U-Schalen-artigen Backplate verdeckt. Sie übt zwar keinerlei aktive Kühlfunktion aus, aber behindert den Kühlprozess aufgrund von Öffnungen und einem ausreichenden Abstand auch nicht. Außerdem sind Teile der seitlichen Abdeckung noch Bestandteil dieses Gehäuseteils.

Man muss durch diese Backplate zudem weitere fünf Millimeter Tiefe auf der Rückseite einplanen, was für Multi-GPU-Systeme gegebenenfalls wichtig sein könnte. Für den Einsatz in SLI-Systemen, bei denen es auf jeden Millimeter mehr Abstand zwischen den Karten ankommnt, ist die Karte nicht wirklich geeignet, denn bei einem Betrieb ohne Backplate leidet die Stabilität extrem.

Die Oberseite der Karte ist vom mittig platzierten, farbig leuchtenden Zotac-Schriftzug in einer eingelassenen Acryl-Fläche geprägt, dessen Farbe und Beleuchtungseffekt über die Software gesteuert werden können. Die beiden 8-poligen PCIe-Spannungsversorgunganschlüsse sitzen um 180° gedreht am Ende der Karte. Das Design wirkt trotz der extremen Abmessungen doch eher gedrungen und kompakt, was gefallen kann.

Das Ende der Karte ist komplett geschlossen, da die Lamellen sowieso vertikal ausgerichtet sind und kein Luftstrom in Richtung Kartenende bzw. Slot-Blende geht.

Die Slot-Blende bietet insgesamt die gewöhnten fünf Ausgänge, von denen maximal vier gemeinsam betrieben werden können (Multi-Monitor-Setup). Neben dem Dual-Link-DVI-D (kein analoges Signal durchgeschleift!) finden sich auf der Rückseite noch ein HDMI-2.0-Ausgang sowie drei DisplayPort-1.4-Anschlüsse. Der Rest der Slot-Blende ist mit einigen Öffnungen für den Luftauslass versehen, die jedoch keine echte Funktion haben.

Platine und Bestückung

Die GPU sitzt bei Zotac innerhalb eines modifizierten Sockels mit einer Randüberhöhung. Das ergibt bei solch schweren Kühlern, die ordentlich Druck ausüben können, durchaus eine willkommene Entlastung im Ernstfall, auch wenn im normalen Betrieb eigentlich kaum etwas schiefgehen sollte. Da sich Zotac mit der Karte aber auch an Übertakter und andere spiel- und modifizierfreudige Zielgruppen wendet, ist diese eingebaute Sicherheit nur zu begrüßen.

Beim Speicher kommen – wie auch auf der Referenzkarte – GDDR5X-Module von Micron zum Einsatz, die zusammen mit der GPU von Nvidia an die jeweiligen Board-Partner verkauft werden. Ingesamt acht dieser mit 1251 MHz (Basis) getakteten Speicherchips vom Typ MT58K256M32JA-100 sind an einem 256 Bit breiten Speicher-Interface angebunden, was eine theoretische Bandbreite von 320 GByte/s ergibt. Dabei setzt man auf ein 170-Pin-Package (statt 190 Pins bei DDR5).

Zotac setzt auf den µP9511P von uPI Semiconductor Corp als PWM-Controller für die GPU-Phasen, wobei es sich hierbei ja eigentlich um ein 6+2-Phasen-Modell handelt. Der Trick besteht nun wie schon bei Gigabytes Xtreme Gaming darin, die Phasen für die GPU und den Speicher voneinander unabhängig zu regeln.

Somit kann Zotac alle acht Ausgänge für die CPU-Phasen nutzen, die auf der Low-Side mit jeweils zwei N-Channel Enhancement Mode MOSFETS SM4502NHKP von Sinopower bestückt sind (100A, besonders niedriger Innenwiderstand) und auf der High-Side mit je einem SM4502NHKP (60A).

Der Speicher wird von einem kleineren uP1666 von uPI Semiconductor Corp gesteuert und läuft über zwei einzügige Phasen, die auf die gleiche Dreierkombination aus N-Channel-MOSFETs setzen wie auch die GPU-Phasen.

Als Choke setzt Zotac jedoch auf automatisiert verlötete No-Name Clone von Foxconns Magic-Reihe, während die AIO-Chokes manuell (und ziemlich unordentlich) eingesetzt werden müssen. Wie schon auf älteren Karten sind diese Exemplare nicht wirklich leise, jedoch immer noch besser als so manche Billigspule.

Bemerkenswert ist auch die Lastverteilung, denn nur eine der beiden Phasen für den Speicher wird vom Mainboard-Slot gespeist, die andere hängt an den PCIe-Anschlüssen. So ähnlich sieht es auch bei den GPU-Phasen aus, bei denen ebenfalls nur eine aus dem PEG gespeist wird. Rechnet man das Power Target hoch und zieht den Speicher ab, dann müssen die insgesamt acht Phasen ja 270 Watt stemmen, was etwa 34 Watt pro Phase ausmacht.

Somit hätte man entweder den kompletten Speicher auf den PEG legen können oder aber je eine Phase der RAM- und GPU-Versorgung (wie hier praktiziert), um die Vorgaben der PCI SIG einzuhalten. Das liefert uns ganz nebenbei auch die Begründung, warum manche Hersteller das Power Traget so rigoros begrenzen und keinerlei BIOS-Updates nachschieben können (bzw. wollen).

Unterhalb der GPU ebenfalls zwei Kondensatoren aufgelötet, die Spannungsspitzen abfangen und glätten sollen. Der sehr große und auch durch eine Aussparung in der Backplate sichtbare „Power-Boost“-Kondensator ist in der Praxis hingegen wohl eher ein nettes Marketing-Konstrukt und eigentlich funktionslos.

Taktraten, Spannungen und Leistungsaufnahme

Bevor wir zur Leistungsaufnahme kommen, betrachten wir noch die Verläufe von Boost-Takt und anliegender GPU-Kernspannung. Die Karte läuft bereits „out of the box“ mit 2025 MHz Boost-Takt im Gaming-Loop NACH der Aufwärmung, was ein wirklich guter Wert ist.

Die Gründe dafür sind einerseits der mit 319 MHz bereits sehr hoch angesetzte erste Taktschritt sowie andererseits die relativ gute GPU-Kühlung und das recht hohe Power-Target von maximal 270 Watt (siehe Stresstest). Mit allen Vorgaben auf Maximum waren etwas über 2100 MHz beim Übertakten mit der hauseigenen Software möglich, jedoch war dann der Kühler bereits extrem laut.

Während der Boost-Takt nach Erwärmung im Gaming-Loop auf 2025 MHz fällt, sind es im Stresstest dann stellenweise sogar nur noch 1936 MHz. Für die Spannungen bedeutet dies dann 1,05 bzw. 0,962 Volt.

Aus diesen Spannungsverläufen und den fließenden Strömen ergibt sich dann auch die Leistungsaufnahme, die wir mit unserem exakten Equipment sehr gut an allen Anschlüssen messen können.

Da die Hersteller auf Grund von Nvidias Restriktionen auf die unterste mogliche Taktrate verzichten, um durch diesen Kunstgriff quasi einen Boost-Step mehr zu erhalten, steigt die Leistungsaufnahme im Idle leider an. Der niedrigste GPU-Takt liegt wie eben schon erwähnt bei stolzen 319 MHz.

Die Folgen davon zeigt die Tabelle:

Leistungsaufnahme
Idle	15 Watt
Idle Multi-Montor	16 Watt
Blu-ray	17 Watt
Browser-Games	115 bis 136 Watt
Gaming (Metro Last Light 4K)	207 Watt
Torture (Furmark)	272 Watt

Natürlich wollen wir euch auch die gewohnten Detailgrafiken der Leistungsaufnahme im Idle, beim 4K-Gaming und beim Stresstest nicht vorenthalten, die sowohl die Lastverteilung auf den einzelnen Spannungs- und Versorgungsschienen abbilden, als auch einen guten Überblick über die anfallenenden Lastschwankungen und Leistungsspitzen geben:

Kühlsystem und Temperaturen

Zotac setzt bei der Kühllösung auf einen massiven Kupfer-Heatsink, vier 8-mm- und zwei 6-mm-Heatpipes aus Kupfer-Kompositmaterial sowie auf eine große Basisplatte aus Aluminium, die gleichzeitig die Speichermodule und die beiden Spannungswandler-Phasen für den Speicher kühlt.

Die insgesamt 24 MOSFETS der acht Phasen der GPU-Versorgung liegen unter einem albernen Passivkühler, der durch den Luftstrom von oben gekühlt werden soll. Warum wir hier „albern“ schreiben, wird gleich augenscheinlich werden. Denn Zotac ist dann doch etwas zu optimistisch an die Sache herangegangen – vor allem wenn man 270 Watt zulässt und per Regler am Ende sogar noch mehr (was wir aber nicht gemacht haben).

Die mit einigen zuätzlichen Schrauben auch von oben befestigte Backplate ist rein optischer Natur und hilft nicht beim Kühlen, sondern dient ausschließlich der Stabilisierung des gesamten Aufbaus.

Die verbaute Kühllösung und die Lüfterkurve der Standard-Einstellung sorgen zumindest beim Gaming-Loop mit den gemessenen 70°C bei der GPU nicht für Aufregung und beim Stresstest sind die maximal 74°C auch noch keine Katastrophe (im Gehäuse 73°C bzw. 78°C). Allerdings trifft diese Aussage nur für die GPU selbst zu, den Rest zeigen uns gleich die Infrarot-Bilder.

Die 69°C im GPU-Sockel liegen ziemlich gleichauf mit dem, was der Sensor der GPU-Diode liefert. Die 89°C der Spannungswandler sind jedoch aufgrund der thermischen Ausbreitung ihrer Abwärme quer über die Platine schon eher kritisch, wobei die 84°C unterhalb des im Weg liegenden Speichers gerade so noch so in die Spezifikation passt.

Richtig bedenklich wird es jedoch, wenn die Spannungsversorgung mehr als 220 Watt stemmen muss. Bei den 270 Watt des voreingestellten Power Targets (das ist der Default-Wert, wohlgemerkt!), gibt es mangels ausreichender Kühlung nicht nur knapp 107°C unter den MOSFETs zu vermelden (was noch hinnehmbar wäre), sondern auch 95°C unterhalb dreier Speichermodule, die dem Hotspot am nächsten liegen.

Diese Temperatur ist weit oberhalb der Spezifikation und Grund genug, nicht noch weiter am Power Target zu drehen.

Geräuschentwicklung

Betrachtet man das nachfolgende Diagramm, würde man wohl auf den ersten Blick auf eine schlampig integrierte Hysterese tippen, denn das sich im Gaming-Loop über fast 12 Minuten hinziehende An/Aus/An/Aus nervt extrem. Spielt man in niedrigeren Auflösungen weniger fordernde Spiele (z.B. Fallout 4 in WQHD), dann begleitet einen das Lüftergehoppel in einer Endlosschleife, weil sich die Karte nie deutlich über 64 bis 66°C erwärmt.

Jetzt könnte man meinen, dies ließe sich mit der beigelegten Software oder Tools wie dem MSI Afterburner lösen – aber da liegt man leider falsch.

Die Qualität der verbauten Lüftermodule sollte seitens Zotac dringend hinterfragt werden. Denn wenn der hinterste Lüfter, von dem das Tachosignal an den Controller geführt wird, bereits unterhalb von 900 U/min stehen bleibt, bleibt auch die logische Folge nicht aus, da der der Hold-Wert von ca. 700 U/min für diese Lüftermodule zu niedrig liegt.

Die Firmware versucht im Gegenzug den Lüfter ständig neu zu starten, wenn er von sich aus stehen bleibt und forciert das Ganze mit 1300 U/min für alle Module.

Wir konnten diese Rumhopserei mit konstanten 900 U/min als Mindestwert zwar einigermaßen entschärfen, aber einen echten Silent-Mode mit anschließender moderat ansteigender Kurve bekommt man so nicht hin. Die Serienstreuung der verbauten Module liegt dabei bei unserem Sample zwischen ca. 820 und 900 U/Min als Mindestdrehzahl bis zum Stehenbleiben.

Die Geräuschentwicklung im Idle ist auf Grund des semi-passiven Modus nicht messbar, so dass wir auf diese Messung gleich ganz verzichtet haben.

Bei lang anhaltender Volllast ist die Karte aufgrund der konstanten Drehzahlen von ca. 1200 U/min zwar mit reichlich 34 db(A) nominell leise, aber die sehr tieftonlastigen und schmalbandigen Lager- und Motorogeräusche sind deutlich hörbar und übertragen sich zudem auch als Körperschall ans Gehäuse, was mögliche Resonanzen und Vibrationen nicht ganz ausschließt.

Kommen wir nun zum Gaming-Loop bei dem wir auf dem Spektrum sehr gut sehen können, wie die Lüfter anlaufen und wieder ausgehen. Vor allem der Breich zwischen ca. 80 bis 250 Hz zeigt sehr schön die Frequenzänderung vom Startimpuls (messbar bis ca. vier KHz) und dem anschließenden Drehzahlabfahll bis hin zum Stehenbleiben. Durch die Drehzahlspitzen von bis zu 1300 U/min steigt der Durchschnitsswert nun auf 35 dB(A) an, wobei wir Spitzen von fast 37 dB(A) messen mussten.

Der eine „Aussetzer“ im Hochtonbereich, den wir hier als schmalen horizontalen, eher blauen Streifen sehen ist genau der Moment, wo ein Loop endet und der nächste startet. Somit wissen wir nun auch, wo die Frequenzen der Geräuschemissionen der Spannungswandler liegen, die ebenfalls nicht zu überhören sind.

So brachial der Kühler auch wirken und so viel Potenzial er auch besitzen mag: Er wird durch die verwendeten Lüftermodule schlechter gemacht als er in Wirklichkeit ist. Hier sollte und muss Zotac ein paar Cent mehr in die Hand nehmen und ordentliche Lüfter mit Doppelkugellager und deutlich niedrigeren Anlaufdrehzahlen verbauen.