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

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Weißes Ei vor weißer Wand? Die in Deutschland als KFA² GeForce GTX 1080 Hall of Fame vertriebene Karte wird international unter dem Brand Galax vermarktet, wobei es sich um exakt die selbe Karte handelt.

Die augenscheinlichste Besonderheit dieser Karte sind das weiße Cover und die beidseitig auch weiß lackierte Platine – ein Fest für alle Case-Modder (und Fotografen).

Dass sich diese Grafikkarte auch sonst noch in so einigen Belangen überwiegend positiv (aber in wenigen Punkten eben auch negativ) vom Durchschnitt abhebt, wollen wir in diesem Test detailliert zeigen.

Ein gewisses Alleinstellungsmerkmal ist allein schon der Lieferumfang, zu dem neben eher nebensächlichen Gimmicks auch eine zusätzliche Stütze für die extrem schwere Grafikkarte gehört.

Äußerer Aufbau und Anschlüsse 

Die Kühlerabdeckung besteht aus blendend weißem Kunststoff samt Aluminium-Applikationen, die durchaus optische Akzente setzen können. Insgesamt setzt KFA² auf eine eher martialische Erscheinung mit vielen Sicken und Kanten, was durchaus poarisierend sein kann.

Die Karte ist mit ihren 1315 Gramm sehr schwer, was dann auch den Grafikkartenhalter im Lieferumfang erklärt. Die Länge von 31,7 cm dürfte den Einbau in so manch kleinere Gehäuse verhindern und die 13,5 cm ab Oberkante Mainboard-Slot sind auch nicht zimperlich. Bezüglich der Einbautiefe handelt es sich zwar um eine Dual-Slot-Karte, aber einige Applikationen stehen noch knapp zwei Millimeter über, so dass das Ganze auf 3,7 Zentimeter hinausläuft.

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

Von einem Betrieb ohne Backplate raten wir aufgrund des extremen Gewichtes dringend ab, da hier die Stabilität trotz frontseitigem Montage- und Kühlrahmen deutlich leiden würde!

Die Oberseite der Karte trägt den auffälligen „Hall of Fame“-Schriftzug samt individueller LED-Hintergrundbeleuchtung sowie die beiden weißen 8-poligen PCIe-Spannungsversorgunganschlüsse am Ende der Karte. Ob man diesen dicken optischen Auftrag am Ende wirklich mag, sei jedem selbst überlassen. Auffallen wird man damit auf jeden Fall.

Das Ende der Karte zeigt wie die Unterseite, dass die Lamellen vertikal ausgerichtet sind und somit kein Luftstrom in Richtung Kartenende bzw. Slot-Blende geht. Der Taster an der Slot-Blende lässt die Lüfter auf Maximaldrehzahlen laufen, hat aber sonst keinerlei Bedeutung und ist definitiv kein BIOS-Umschalter.

Die Slot-Blende trägt insgesamt fünf Ausgänge, von denen maximal vier gemeinsam betrieben werden können (Multi-Monitor-Setup). Neben dem Dual-Link-DVI-D-Ports (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 wirkliche Funktion erfüllen.

Platine und Bestückung

KFA²/Galax setzt auf ein eigenes und sehr eigenwilliges  Platinen-Design, über das wir einige Worte verlieren möchten, weil es sehr deutlich von den anderen Karten abweicht.

Beim Speicher ist zumindest noch alles beim Alten, denn es kommen GDDR5X-Module von Micron zum Einsatz, die zusammen mit der GPU von Nvidia an die Board-Partner verkauft werden. Ingesamt acht dieser mit 1251 MHz (Basis) getakteten Speicherchips 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).

Bei der Platine wird es nun aber schon deutlich interessanter: Der Hersteller wirbt erst einmal Marketing-gerecht stolz mit 12+3 Phasen, was technisch gesehen natürlich absoluter Humbug ist, sich aber gut verkaufen lässt. Wie aber kommt man nun auf diese Zahl?

Betrachten wir zunächst die Spannungsregelung für die GPU. Hier setzt man – abweichend von fast allen anderen Herstellern – auf einen „guten alten“ IR 3595A von International Rectifier, den wir früher (nicht nur) auf fast allen größeren AMD-Grafikkarten finden konnten. Dieser Chip kann entweder als Single- oder Dual-Loop-PWM-Controller genutzt werden. Im Single-Loop-Betrieb ist die Ansteuerung als 8-Bit PVID, PWM VID or I2CSetpoint Control möglich. Man nutzt alle sechs Phasen, die der IC im Loop 1 bietet für die GPU, der Rest wird anderweitig geregelt.

Die Gründe, warum KFA² den IR3595A nutzt, dürften darin begründet sein, dass er, obwohl er noch VRM11 und nicht OVR4 nutzt,  den Programmierern der Firmware deutlich mehr angepasste Möglichkeiten und somit eine vollständige Kontrolle über die Spannungsregulierung gibt und außerdem deutliche Vorteile beim Extrem-OC hat, da man auf zusätzliche Erweiterungen setzen kann. Das hat also Vorteile, kollidiert aber ggf. auch mit den Sensor-Loops von Drittanbieter-Tools wie GPU-Z, wenn man das Monitoring aktiviert.

Doch woher kommen dann die 12 Phasen im Marketing-Sprech? Auf der Platine findet sich ein kleiner IR3599, der als sogenannter Doubler arbeitet und jede Phase noch einmal in zwei einzelne Wandlerzüge aufsplittet. Somit sind es also sechs Phasen oder korrekterweise 12 Wandlerzüge.

Dieser Kniff ist nicht neu und hilft, die fließenden Ströme besser aufzuteilen und eine größere Kühlfläche für die MOSFETs zu schaffen. Außerdem sinkt der Innenwiderstand durch die Parallelschaltung.

Da derartig viele Wandlerzüge jedoch auch zu einem Platzproblem werden können, setzt man auf einen hochintegrierten IR3555, der sowohl die beiden High- und Low-Side-MOSFETS als auch Gate-Driver und Schottky-Diode in einem Chip vereint und damit Platz spart. Dass dieses Konzept im Vergleich zur EVGA GeForce GTX 1080 auch kühltechnisch voll einschlägt können wir an dieser Stelle gern schon einmal vorab spoilern.

Um insgesamt 15 Spulen auf der Platine unterzukriegen (12 für die GPU und drei für Speicher und Speicher-Controller), weicht man hier auf vertikal gepackte und mit einem Ferritrahmen gekapselten Spulen aus, die jedoch ziemlich schwingungsanfällig sind und fröhlich (mehr oder weniger leise) vor sich hin schnarren. Doch dazu später mehr.

Für Speicher und Speicher-Controller stehen insgesamt drei Phasen zur Verfügung, die auf konventionelle N-Channel-MOSFETS für High-Side (MDU 1514) und Low-Side (MDU 1511) sowie einen externen Gate-Driver setzen. Die drei Phasen (2+1) werden hier zusätzlich noch durch einen als PWM-Controller arbeitenden uP9509 bereitgestellt. Die Spulen sind dann wieder die gleichen wie schon bei der GPU.

Mit dem INA3221 realisiert KFA² – 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. Wir sehen auch sehr schön den Zusammenhang von Taktfrequenz und Spannung, wobei das von KFA²/Galax verwendete sehr hohe Power Target 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 2025 MHz bei konstanten 1987 MHz (!) einpendelt, fällt er bei Dauerlast im Stresstest auf immer noch beachtliche 1923 MHz ab. Dies sieht auch bei den Spannungswerten sehr ähnlich aus: Werden anfangs noch bis zu 1,062 Volt erreicht, fällt diese Spannung dann später auf 1,043 Volt ab, was ein vorzüglicher 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 unverhältnismäßig stark an, denn der niedrigste GPU-Takt liegt bei immerhin 278 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 nicht aktiv weiterhelfen, denn sie ist eigentlich Optik und dient lediglich Stabilisierung der Karte. Aber wir werden gleich noch sehen, dass die Kühlung auch so völlig ausreichend ist.

KFA² hat die Backplate innen schwarz beschichtet, so dass die abgestrahlte Wärme besser aufgenommen und einem Hitzestau entgegengewirkt wird. Der auf der Oberseite der Platine angebrachte Montage- und Kühlrahmen aus Aluminium-Spritzguss bildet durch die Verschraubung mit der dicken Backplate eine nahezu monolithische Einheit um die mittige platzierte Platine herum. Die Kühlung der Spannungswandler und der Speichermodule wird mittels Wärmeleitpad gleich mit übernommen.

Warum aber funktioniert ein Konzept mit den vielen Wandlerzügen und der größeren Oberfläche der heißen Komponenten auf dieser Karte so hervorragend und auf der EVGA GeForce GTX 1080 FTW nicht? Betrachten wir die Oberseite des Frames, dann sehen wir eine größere Anzahl von Kühlfinnen, die die Oberfläche einerseits vergrößern und andererseits den Airflow dankbar ausnutzen.

Der Kühler selbst ist neben dem der Palit- und Gainward-Karten (Game Rock bzw. Phoenix) so ziemlich das Schwerste und Größte, das man aktuell bekommen kann. Allerdings hat man hier noch eine Schippe draufgelegt und nicht nur gekleckert, sondern richtig geklotzt.

Der Kühler setzt auf einen Kupfer-Heatsink mit einer 6-mm- und vier großen 8-mm-Heatpipes. Die Kühl-Performance ist beim Gaming mit 66°C (geschlossenes Gehäuse 68 bis 69 °C) wirklich gut, jedoch fordert das sehr hohe Power-Target im Stresstest bei rund 240 Watt Leistungsaufnahme mit 72°C (geschlossenes Gehäuse 74°C) ein wenig seinen Tribut. Doch wer spielt schon Furmark…?

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. Allerdings passt der massive Montage- und Kühlframe auch nicht auf filigranere Karten…

Ganze 68°C unterhalb der wahren VRM-Armada sind ein Rekordwert, der uns mehr als nur positiv überrascht hat. Die GPU wird ebenfalls gut gekühlt, so dass der Sockel am Ende heißer ist als die GPU im Inneren.

Beim Torture-Loop müssen bis zu 46 Watt mehr abgeführt werden, was natürlich zu höheren Temperaturen führt. Aber auch jetzt ist mit etwa 75°C noch alles im dunkelgrünen Bereich – Kompliment!

Geräuschentwicklung

An dieser Stelle müssen wir ein wenig weiter ausholen, denn nach einigen ersten Messergebnissen haben wir uns bereits im Juli 2016 direkt mit dem Hersteller in Verbindung gesetzt und danach zusammen mit der R&D-Abteilung, dem Distributor und dem Lüfterhersteller nach einer optimalen Lösung gesucht, die alles Bemängelte möglichst optimal beseitigen soll.

Die nach unseren Hinweisen und Vorschlägen geänderten Karten werden seit August 2016 auch in der Massenproduktion so gefertigt, so dass der Endkunde mit ziemlicher Sicherheit bereits die verbesserten Karten im Handel finden wird.

Betrachten wir zunächst die Lüfterkurve, die uns zeigt, dass sich KFA²/Galax bewusst gegen einen semi-passiv-Modus entschieden hat. Was beim Original jedoch störte, war die Mindestdrehzahl von 33 Prozent – doch betrachten wir zunächst die Kurve:

Mit 33,6 dB(A) ist das Ganze nicht wirklich als leise zu bezeichnen, zumal eine erste Lüftersteuerung-Anpassung auf 28 Prozent mit dann noch 32,6 db(A) nicht ganz den gewünschten Erfolg brachte. Vor allem die sehr tieffrequenten Spitzen klangen eher aufdringlich und übertrugen sich von der fest verschraubten Karte stellenweise auch aufs Gehäuse.

Bei Volllast liefen die Lüfter dann zur Höchstform auf, was vor allem beim Stresstest mit bis zu knapp 38 dB(A) bereits hörbar auffiel. Mit 36,1 dB(A) beim Gaming-Loop kann man hingegen leben, wobei auch hier der tieffrequente Anteil im Betriebsgeräusch das eher tolerierbare Rauschen überlagerte.

Der Hersteller hatte bereits im Juli 2016 nach den ersten Tests dem Lüfterproduzenten unsere Messergebnisse übergeben, eine Stellungnahme erbeten und Verbesserungen angemahnt. Den Werdegang hat dieser Hersteller am Ende noch einmal für die Beteiligten zusammengefasst, wobei wir uns aufs Wesentliche beschränken:

Die Lüftermodule werden bei fast allen Karten egal welches Herstellers fast immer direkt auf den Rahmen der Lüfterabdeckung geschraubt. Je nach Resonanzfrequenz dieses Aufbaus kann es natürlich vorkommen, dass die tieferfrequenten Motorgeräusche zusammen mit dem Cover eine akustisch verhängnisvolle Allianz eingehen. Um dem vorzubeugen, werden die einzelnen Module nunmehr entkoppelt eingebaut.

Eigene Messungen des Herstellers haben nicht nur unsere Einwände bestätigen können, sondern auch das Ergebnis der Verbesserung belegt, wozu auch ein Blindtest gehörte, der mit Mitarbeitern und Außenstehenden vorgenommen wurde.

Vertrauen ist gut, Kontrolle aber stets besser. Deshalb haben wir uns bemüht, sowohl für die KFA²/Galax GeForce GTX 1080 Hall of Fame und die KFA²/Galax GeForce GTX 1070 Hall of Fame die jeweils aktuellen Modelle zu erhalten, um dies selbst noch einmal zu messen. Wir werden das Ergebniss dann in einem Update natürlich auch noch nachreichen.

Technische Daten und Zwischenfazit

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