NVIDIA GeForce RTX 5080 Founders Edition im Test – GeForce RTX 4080 Ti Super mit Blackwell-Genen

1 - Einführung und Details zur Blackwell GB203-400-A1 GPU 2 - Testsystem und Equipment 3 - Gaming: Full-HD 1920x1080 Pixels (Rasterization Only) 4 - Gaming: WQHD 2560x1440 Pixels (Rasterization Only) 5 - Gaming: Ultra-HD 3840x2160 Pixels (Rasterization Only) 6 - Gaming: WQHD 2560x1440 Pixels, Supersampling, RT & FG 7 - Gaming: Ultra-HD 3840x2160 Pixels, Supersampling, RT & FG 8 - DLSS4 und MFG: Cyberpunk 2077 im Detail 9 - DLSS4 und MFG: Alan Wake 2 im Detail 10 - PCIe 5 Probleme, Leistungsaufnahme in Theorie und Praxis 11 - Lastspitzen nativ vs. DLSS4, Netzteilempfehlung 12 - Kühler, Temperaturen, Thermografie, Geräuschentwicklung 13 - Zusammenfassung und Fazit

Spannungsversorgung und Platine

Auch wenn ich heute noch keinen Teardown mache, will ich doch an dieser Stelle noch kurz auf den Artikel morgen verweisen, wo ich einen kompletten Teardown einer Boardpartnerkarte machen werde, der zumindest die Art der Spannungsversorgung als Parallele zur FE-Karte näher beleuchten wird. Da bitte ich noch etwas um Geduld.

Probleme bei der Messung der Leistungsaufnahme mit Riser-Karten

Erst einmal gar nichts, denn PCIe 5.0 stellt durch seine hohen Datenübertragungsraten erhebliche Herausforderungen an die Signalintegrität, insbesondere in Verbindung mit zusätzlichen Komponenten wie Riser-Kabeln oder internen Verbindungen innerhalb der Grafikkarte. Während frühere Generationen von PCIe toleranter gegenüber Signalstörungen waren, erfordert PCIe 5.0 aufgrund der Verdopplung der Datenrate auf 32 GT/s eine deutlich präzisere Signalübertragung. Jede zusätzliche Verbindung – sei es ein Riser-Kabel oder ein internes Verbindungskabel zwischen der Hauptplatine der Grafikkarte und ihrem PCIe-Anschluss – kann potenzielle Signalverluste, Reflektionen oder Verzerrungen verursachen, die die Stabilität beeinträchtigen.

Ein häufig auftretendes Problem ist, dass solche Verbindungen die Impedanz des Signalsystems verändern. Diese Veränderungen führen zu einer verminderten Signalqualität, insbesondere bei längeren oder schlecht abgeschirmten Kabeln. Ein weiteres Problem ergibt sich aus der potenziellen Einführung von Crosstalk zwischen parallelen Leitungen, wenn diese nicht ausreichend isoliert sind. In der Praxis äußern sich solche Störungen in Instabilitäten, wie etwa Bootproblemen, unerwarteten Abstürzen oder der Unfähigkeit des Systems, die Grafikkarte korrekt zu initialisieren.

In der Diskussion um Riser-Kabel und -Adapter zeigt sich, dass nicht nur Anwender, sondern auch Entwicklerteams wie NVIDIA mit der Komplexität dieser Thematik zu kämpfen haben. Die Erfahrungen mit Bootproblemen bei der RTX 5090 in Verbindung mit Riser-Kabeln oder sogar NVIDIAs PCAT-Adapter der ersten Generation (der neue tat es bisher) verdeutlichen, wie kritisch die Signalintegrität für die korrekte Funktion dieser Hardware ist. Das Problem wird durch die Tatsache verschärft, dass die Founders Edition intern eine Kabelverbindung zwischen der Hauptplatine der Karte und ihrem PCIe-Anschluss nutzt, was zusätzlichen Widerstand und mögliche Signalverluste einführt. Diese Designentscheidung kann zwar aus ästhetischen Gründen getroffen werden, führt jedoch zu einer erhöhten Anfälligkeit für Störungen.

Dies führt zu einer grundlegenden Debatte über die Priorisierung von Design gegenüber Funktion. Während ansprechende Optik und innovative Formfaktoren wichtig sind, sollte „Form follows Function“ oberste Priorität haben. Technisch gesehen bedeutet dies, dass die Hardware so konzipiert sein muss, dass sie eine optimale Leistung unter realen Betriebsbedingungen erbringt, bevor ästhetische Aspekte berücksichtigt werden. Ein Design, das zugunsten von optischen oder mechanischen Stunts Kompromisse bei der Signalintegrität eingeht, ist nicht nachhaltig und kann die Benutzererfahrung erheblich beeinträchtigen. Ich musste mir am Ende eine neue Lösung zusammenlöten, aber was macht der Normaluser, der seine Karte vielleicht senkrecht stehend im Gehäuse verbauen und ein zusätzliches Riser-Kabel nutzen will?

Workaround: Man setzt die PCIe-Version im BIOS auf Gen3 oder Gen 4 und nutzt dafür zum Bootvorgang entweder die iGPU oder eine ältere Karte. Die Leistungseinbußen liegen bei Gen 3 ungefähr bei 10 bis 15 Prozent (indiskutabel) und bei Gen 4 zwischen 0 und 4 Prozent. Oder man taktet den Bus um 1 bis 2 MHz runter.

Gesamtleistungsaufnahme und Normeinhaltung in der Praxis

Die Leistungsaufnahme im Idle-Betrieb von etwa 13 bis 14 Watt zeigt, dass NVIDIA seine Treiber weiter optimiert hat. Besonders bemerkenswert ist die Reduktion bei der RTX 5090, deren Idle-Verbrauch von vormals 34 Watt auf etwas über 20 Watt gesenkt wurde. Unter Last bewegen sich die gemessenen Werte im erwarteten Rahmen. In einigen anspruchsvollen Spielen erreicht die maximale Leistungsaufnahme bis zu 330 Watt, bleibt dabei jedoch unterhalb des TDP-Limits.

Interessant ist, dass die Leistungsaufnahme in niedrigeren Auflösungen wie Full-HD und QHD nochmals sparsamer ausfällt. Dies könnte auf eine verbesserte Effizienz bei der Ressourcennutzung in diesen Modi hindeuten, da die GPU weniger Rechenaufwand für die Verarbeitung der geringeren Pixelanzahl benötigt. Zusätzlich trägt der Einsatz von DLSS, insbesondere in Kombination mit Multi-Frame-Generation (MFG), dazu bei, den Energieverbrauch weiter zu senken. Durch die gezielte Reduzierung der Renderlast mittels KI-gestützter Technologien wird die GPU spürbar entlastet, ohne dass die Bildqualität signifikant leidet.

Die Bedeutung von Lastspitzen, die in einigen Szenarien über die genannten Werte hinausgehen können, erfordert eine detaillierte Analyse. Solche kurzfristigen Leistungsspitzen könnten wertvolle Einblicke in den Energiebedarf bei spezifischen grafischen Anforderungen liefern und dabei helfen, Optimierungspotenziale für zukünftige Treiberversionen und Hardwaredesigns zu identifizieren. Eine präzisere Betrachtung dieser Spitzenbelastungen und deren Auswirkungen auf die Gesamteffizienz wird im weiteren Verlauf näher beleuchtet.

Der Mainboardslot, auch bekannt als PCIe-Steckplatz (PEG: PCI Express Graphics), ist gemäß der PCI-SIG-Norm für eine maximale Stromstärke von 5,5 Ampere bei einer Spannung von 12 Volt ausgelegt. Dies entspricht einer maximalen Leistungsaufnahme von 66 Watt, die direkt über den Slot bereitgestellt werden kann. Die PCI-SIG-Norm dient als Grundlage, um eine einheitliche und zuverlässige Energieversorgung über den Mainboardslot sicherzustellen und dabei die Systemstabilität zu wahren. Der spezifizierte Grenzwert von 5,5 Ampere berücksichtigt auch kurzzeitige Spitzenlasten, die bei abrupten Lastwechseln auftreten können. Diese Lastspitzen dürfen das System jedoch weder überlasten noch andere Komponenten durch Spannungsschwankungen beeinträchtigen.

Ein zentraler Vorteil dieser Norm ist die Sicherstellung der Interoperabilität und Kompatibilität zwischen Mainboards und Grafikkarten unterschiedlicher Hersteller. Klare Vorgaben zur maximalen Belastung verhindern potenzielle Schäden an Leiterbahnen und Steckverbindern des Mainboards, die durch übermäßige Ströme entstehen könnten. Durch die moderate Beanspruchung des Slots wird nicht nur die Systemstabilität gewährleistet, sondern auch die Langlebigkeit der betroffenen Hardwarekomponenten erhöht.

Ein weiterer Vorteil dieser Begrenzung ist die Möglichkeit, zusätzliche Stromversorgung über externe Anschlüsse bereitzustellen, um die Anforderungen leistungsstarker Grafikkarten zu erfüllen. Bei der betrachteten Grafikkarte, die selbst bei der Verwendung des modernen 12V2X6-Stromsteckerdesigns die Grenzen der Stromversorgung nicht ausreizt, zeigt sich eine besonders effiziente Lastverteilung. Der PEG-Slot wird hierbei lediglich mit maximal 0,8 Ampere belastet, was weniger als 10 Watt entspricht. Diese minimale Beanspruchung des Mainboardslots unterstreicht die Effizienz der Karte und reduziert potenzielle thermische Belastungen oder Schäden am Mainboard erheblich. Damit trägt die Karte nicht nur zur Systemstabilität bei, sondern zeigt auch ein durchdachtes Energiemanagement, das die Last zwischen verschiedenen Stromquellen optimal verteilt.