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

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Die Galax GeForce GTX 1070 EX, die in Europa aus markenrechtlichen Gründen unter dem Brand KFA² verkauft wird, ist mittlerweile eine der günstigsten – wenn nicht sogar die preiswerteste – GeForce GTX 1070 auf dem deutschen Markt.

Das weckt natürlich unser ganz besonderes Interesse, denn wir sind schon gespannt, ob und welche Abstriche man gegebenenfalls hinnehmen muss – oder eben auch nicht.

Der deutsche Distributor HMC, der auch die teureren Versionen in Form der „Hall of Fame“-Editionen (HoF) vertreibt (ebenfalls hie rim Roundup vertreten), positioniert diese Karte bewusst um unteren Ende der Preisskala, wobei auf den ersten Blick kaum zu erkennen ist, wo eigentlich gespart wurde.

Nun ist es ja leider so, dass die Hersteller bzw. Distributoren gern ihre Flaggschiffe bemustern, um vor allem die Image-Träger in den Medien zu präsentieren. Wir gehen diesmal einfach den umgekehrten Weg und haben uns eine einfachere Karte – so, wie sie gerade hier angeboten wird – direkt aus Hong Kong besorgt.

Micron-Speicher, BIOS-Update & kostenloses Upgrade

Die Karte nutzt statt Samsung-Modulen den seit einiger Zeit auf den GeForce GTX 1070 ebenfalls verbauten Speicher von Micron. Mittlerweile bietet Galax/KFA² auf der eigenen Homepage ein passendes BIOS-Update all denjenigen an, die diese Karte bereits erworben haben. Neuere Modelle, die jetzt ausgeliefert werden, haben diese Modifikation bereits ab Werk. Uns gelang es nach dem BIOS-Update, den Speicher stabil um rund 400 MHz zu übertakten, was vor dem Flash überhaupt nicht ging.

Was aber für den einen oder anderen Käufer interessant sein könnte: Man kann die EX-Karte auf diesem Wege zum Nulltarif auf die nächsthöhere EXOC-Stufe „aufwerten“, da beide Modelle bis auf eben dieses BIOS absolut baugleich sind. Hier kann man somit zusätzlich noch einmal etwas Leistung mitnehmen bzw. den Aufpreis für das etwas schnellere Modell einsparen, wenn man sich den BIOS-Flash zutraut.

Äußerer Aufbau und Anschlüsse 

Die Kühlerabdeckung besteht aus mattscharz lackiertem Leichtmetall, was uns aufgrund des niedrigen Einstiegspreises positiv überrascht. Nach dem Unboxing ist der erste optische und haptische Eindruck völlig in Ordnung, von Cost-Down ist jedenfalls bisher keine Spur zu finden.

Die Karte ist mit ihren 839 Gramm kein echtes Schwergewicht, was dem Einbau naürlich entgegen kommt. Die Länge von 28,4 cm geht ebenfalls noch in Ordnung. Die eigentliche Karte wäre auch locker mit 27 cm ausgekommen, hätten nicht die Designer an der oberen Abdeckung noch einen optischen Satz Schwanzfedern angesetzt, der eigentlich völlig überflüssig ist und die Karte nur unnötig verlängert. Die Höhe von 12,2 cm ist Durchschnitt und die Einbautiefe von 3,5 cm typisch für ein Dual-Slot-Design.

Die Rückseite der Platine ist von einer einteiligen, geschwärzten Aluminium-Backplate verdeckt, die über diverse Lüftungsschlitze und Öffnungen verfügt. Man muss durch diese Backplate mindestens weitere fünf Millimeter Tiefe auf der Rückseite einplanen, was für Multi-GPU-Systeme wichtig sein könnte.

Die Oberseite der Karte trägt einen „GeForce GTX“-Schriftzug samt LED-Hintergrundbeleuchtung sowie einen 8-poligen und einen 6-poligen PCIe-Spannungsversorgunganschlüsse am Ende der Grafikkarte.

Das Ende der Karte zeigt wie ihre Unterseite, dass die Lamellen horizontal ausgerichtet sind und somit der Luftstrom in Richtung Kartenende bzw. Slot-Blende geht. Der Vorteil dieser Aktion liegt auf der Hand, denn es wird trotz Axiallüfter-Konstruktion ein nicht unerheblicher Anteil der Abwärme auch über die Slot-Blende auf direktem Weg an die Umwelt entsorgt und das Mainboard zudem merklich thermisch entlastet.

Die Slot-Blende trägt insgesamt fünf Ausgänge, von denen maximal vier gemeinsam betrieben werden können (Multi-Monitor-Setup). Neben dem Dual-Link-DVI-D-Port (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 reichlich Öffnungen für den Luftauslass versehen, die ihre Funktion recht gut erfüllen.

Platine und Bestückung

KFA²/Galax setzt auch bei der „Einstiegskarte“ auf ein eigenes Platinen-Design, über das es sich auch detaillierter zu schreiben lohnt, weil trotz erkennbarer Sparzwänge eigentlich mehr geliefert wird, als wir erwartet hätten.

Beim Speicher kommen mittlerweile ebenfalls GDDR5-Module von Micron zum Einsatz. Die acht Module besitzen eine Kapazität von jeweils acht Gigabit (32x 256 MBit), die je nach abgefordertem Takt mit Spannungen zwischen 1,305 und 1,597 Volt betrieben werden können. Der dazu passende BIOS-Flash steht für ältere Karten mittlerweile auf der Homepage zum Download bereit (siehe Einleitung).

Doch zurück zur Platine und der Spannungsversorgung: Der Hersteller setzt auf ein völlig ausreichendes 5+2-Phasen-Design, wobei die fünf Phasen für die GPU von einem der üblichen uP9511 von uPI Semiconductor Corp versorgt werden.

Als Gate-Driver dient ein uP1982 vom gleichen Hersteller und die High-Side wird mit einem MDU1514 realisiert, einem N-Channel Trench MOSFET. Zur Verringerung der Innenwiderstände und damit auch zur Minimierung der Verluste dient die gefächerte Low-Side, bei der zwei MDU 1511 parallel betrieben werden. Dies hat zusätzlich den Vorteil, dass die Hotspots der Abwärmeeinwicklung etwas in die Breite gebracht und somit auch die Density verringert werden kann, da man eine größere Kühl- bzw. Wärmeübertragungsfläche erreichen kann.

Die zwei Phasen für den Speicher sowie separate Einzelphasen für weitere Komponenten werden durch einige PWM-Controller mit dem Aufdruck 7J=3G bereitgestellt, die schon Nvidia auf der Referenzplatine verwendet hat. Als Induktivität in den Wandlerzügen für GPU und Speicher kommen einfache, gekapselte Schalenkernspulen zum Einsatz, die maschinell verlötet wurden. Hier ist die Qualtät eher im unteren Preissegment anzusiedeln.

Mit dem INA3221 realisiert Galax – wie alle anderen Hersteller auch – das Current-Monitoring für die Überwachung der fließenden Ströme. Unterhalb der GPU sind dann die üblichen beiden Kondensatoren aufgelötet, die Spannungsspitzen abfangen und glätten sollen.

Taktraten, Spannungen und Leistungsaufnahme

Bevor wir zur Leistungsaufnahme kommen, betrachten wir noch die Verläufe von Boost-Takt und anliegender GPU-Kernspannung, die wir wegen ihrer großen Ähnlichkeit bewusst untereinander gestellt haben. Man sieht hier sehr schön den Zusammenhang von Taktfrequenz und Spannung, wobei das von KFA²/Galax verwendete relativ hohe Power Target von reichlich 200 Watt für einen relativ konstanten Boost-Takt sorgt, der lediglich durch die Temperaturentwicklung etwas einbricht. Die Spannung verhält sich analog dazu.

Während sich der Boost-Takt nach Erwärmung und unter wechselnden Lasten (Gaming) von anfänglich 1898 MHz bei konstanten 1835 MHz einpendelt, fällt er bei Dauerlast im Stresstest auf immer noch beachtliche 1734 MHz ab. Dies sieht auch bei den Spannungswerten sehr ähnlich aus: Werden anfangs noch bis zu 1,062 Volt erreicht, sinkt diese Spannung dann später auf 1,031 Volt, was ein guter Wert ist.

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 etwas an, denn der niedrigste GPU-Takt liegt bei 164,5 MHz.

Die Folgen davon zeigt die Tabelle:

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

Im direkten Zusammenhang zur aufgenommenen Leistung steht natürlich die erzeugte Abwärme, für deren optimale Abführung die Kühllösung verantwortlich ist. Die Backplate kann da sogar aktiv weiterhelfen, denn sie dient nicht nur der Optik und Stabilisierung der Karte, sondern ist über ein Wärmeleitpad unterhalb der VRM mit der Rückseite der Platine verbunden. Das ist wirkungsvoll, wie unsere Infrot-Messungen gleich noch belegen werden.

KFA² hat die Backplate innen ebenfalls schwarz beschichtet, so dass die abgestrahlte Wärme besser aufgenommen und einem Hitzestau entgegengewirkt wird. Oberhalb der VRM sehen wir einen einfachen Rippenkühlkörper aus Aluminium-Strangprofil, der nicht direkt von den Lüftern angeblasen wird, sondern per Abdeckung am großen Lamellenkühler der GPU in das horizontale Airflow-Konzept eingebunden wird.

Betrachten wir nun diesen Kühler einmal genauer. Neben dem einfach gehaltenen Kupfer-Heatsink für die GPU sind zwei zentrale 8-mm-Heatpipes und zwei außen liegende 6-mm-Heatpipes, die aus vernickeltem Kompositmatrial bestehen, für den Transport der Abwärme von der GPU zu den einzelnen Bereichen des Lamellenkühlers verantwortlich.

Wir sehen auch, dass oberhalb des separaten VRM-Kühlers ein Gummistreifen aufgeklebt wurde, der lediglich als eine Art Airshield dient. Wir haben dieses Konzept beibehalten, jedoch selbst noch einmal die Kühl-Performance etwas verbessert. Dazu haben wir den Gummistreifen abgezogen und durch ein ultrasoftes, zwei Millimeter dickes Wärmelitpad in der passenden Größe ersetzt, das wir primär über den Bereich der fünf GPU-Phasen gelegt haben.

Wir möchten an dieser Stelle darauf hinweisen, dass wir alle Werte in den Diagrammen den Messungen im Originalzustand entnommen haben. Der Umbau wird später lediglich im Bereich der Infrarot-Messungen noch einmal thematisiert.

Der Kühler ist deutlich leichter als das Gegenstück auf der gewaltigen „Hall of Fame“-Grafikkarte, erledigt seine Arbeit aber immer noch souverän und erstaunlich leistungsstark. Mit 74°C im Gaming-Loop bzw. 75 °C im Stresstesst ist alles noch im grünen Bereich – zumal der Hersteller die Lüfter nur sehr dezent einsetzt, was der Geräuschmession stark entgegenkommt. Doch wir wollen nicht vorgreifen.

Betrachtet man zusätzlich noch die die Infrarot-Bilder der Platine, dann sieht man erstmals extrem deutlich, was eine sehr gute und durchdachte Kühlung der Spannungswandler und Speichermodule bringen kann, auch ohne dass man extra Heatsinks bauen muss. Wir vergleichen zunächst einmal die Bilder mit der Backplate vor und nach dem Thermal-Mod beim Gaming Loop.

Leider lassen uns die kleinen Aussparungen nicht direkt an den Bereich unterhalb der Low-Side heran, so dass wir die Pins der Spulen der Wandlerzüge messen. Hier stellen wir allein durch den Einsatz des Pads oberhalb noch einmal eine Verbesserung von etwa zwei Kelvin fest, was sich durchaus gelohnt hat.

Nach dem Abnehmen der Backplate verzeichnen wir erstaunt, was allein der Einsatz des originalen Wärmeleitpads zwischen Platine und Backplate bereits gebracht hat: Der Hersteller bekommt die Platine allein schon durch diesen Trick um rund 14 Kelvin kühler! Mit unserem kleinen Mod sind es dann noch einmal drei Kelvin weniger, bei montierter Backplate immerhin noch die bereits erwähnten zwei Kelvin.

Beim Torture-Loop müssen noch einmal einige Wattt mehr abgeführt werden, was natürlich zu höheren Temperaturen führt. Aber auch jetzt ist mit etwa 89°C als Spitzenwert noch alles im grünen Bereich – Kompliment!

Darüber hinaus ist es natürlich noch erwähnenswert, dass der verbaute Speicher in keinem der Szenarios auch nur ansatzweise in Temepraturbereiche kommt, die gefährlich werden könnten.

Geräuschentwicklung

Der Hersteller bietet im Rahmen der BIOS-Updates natürlich auch die implementierte Start-Stop-Automatik an, was nichts weiter als die gut bekannte Semi-Passiv-Steuerung ist. Die Hysterese tut was sie soll, denn die verbauten Lüfter mit einem Rotor-Durchmesser von 9,2 Zentimetern sind deutlich leiser als die Gegenstücke auf den HoF-Modellen des gleichen Herstellers!

Unsere Tests haben ergeben, dass die Lüfter sogar noch bei ca. 300 U/min weiterlaufen, wenn sie einmal in Schwung sein. Die sichere Anlaufdrehzahl von etwas über 500 U/min ist auch in Ordnung, so dass später auch noch genügend Luft bei einer möglichen Alterung der Lager bleibt.

Mit 35,9 dB(A) bei Volllast liegt die Galax-Karte im guten Mittelfeld. Betrachtet man jedoch die Analyse des Frequenzspektrums, dann sieht man schnell, wo die eigentlichen Spitzen der Messung liegen. Die Lüfter erzeugen nur ein sehr geringes Lagergeräusch, dafür jedoch ein eher gleichmäßiges Rauschen, was man rein subjektiv weniger störend empfindet als tiefere Töne bei Karten mit nominell geringerer db(A)-Zahl im Ergebnis.

Was uns etwas irritiert ist das Maximum bei etwa 19 KHz, was wir auf sogenannte „elektrische“ Geräusche aus dem Spannungswandlerbereich schieben würden. Klebt man nämlich den Bereich oberhalb der Spulen mit dicken Pads ab, verringert sich dieser Frequenzanteil fast schon dramatisch. Hören können wir es natürlich nicht, weshalb wir diese Eigenart auch nicht weiter negativ bewerten wollen.

Technische Daten und Zwischenfazit

Betrachten wir nun noch einmal zusammenfassend die technischen Daten und individuellen Details der Grafikkarte: