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

Der Kühler der RTX 5080 Founders Edition

Die GeForce RTX 5070 Founders Edition (FE) zeichnet sich durch ein innovatives Kühldesign aus, das hohe Effizienz mit einer kompakten Bauweise kombiniert. Im Vergleich zum Vorgängermodell, der RTX 4080 Super, die drei Steckplätze beanspruchte, benötigt die RTX 5080 lediglich zwei Steckplätze. Dies wurde durch die Einführung eines doppelseitigen Durchflusskühlsystems erreicht. Zwei axial angeordnete Lüfter saugen kühle Luft von unten an und führen erwärmte Luft nach oben ab. Dieses „Double Flow Through“-Design verbessert den Luftstrom erheblich, was eine gleichmäßigere Wärmeableitung ermöglicht und gleichzeitig die Geräuschentwicklung reduziert.

Das Design der Karte basiert, analog zur RTX 5090, auf einem kurzen PCB, das zentral in der Mitte platziert ist. Diese Positionierung schafft Raum für eine optimierte Anordnung von Heatpipes und großflächigen Kühllamellen. Die von der GPU erzeugte Wärme wird durch die umliegenden Heatpipes effizient abgeleitet, während die Lamellenstruktur den Luftstrom optimal lenkt. Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die Temperatur der Karte gesenkt, sondern auch eine gleichmäßige Kühlung aller kritischen Komponenten sichergestellt.

Zusätzlich wurde das Lüfterdesign überarbeitet, um die Kühlleistung weiter zu steigern. Die axialen Lüfter sind so gestaltet, dass sie bei geringer Geräuschentwicklung einen hohen Luftdurchsatz gewährleisten. Das Zusammenspiel aus zentraler PCB-Positionierung, innovativen Heatpipes und dem verbesserten Lüfterdesign ermöglicht es, die hohe Leistungsaufnahme der Karte stabil zu halten, ohne dass es zu Überhitzung oder einem signifikanten Anstieg der Lautstärke kommt, wie gleich noch zu sehen ist. Trotzdem wirkt das Ganze reichlich “overengineered” und macht die Karte eher zu einem Sammlerstück. Aber die Spaltmaße sind schon geil, auch wenn es alles nur simples und oberflächenbehandeltes Aluminium ist.

Temperaturverläufe und Takt

Die Temperaturkurve einer GPU variiert stark, je nachdem, ob sie in einem konstanten Stresstest oder in einem Gaming-Szenario mit stark wechselnden Lasten betrieben wird. Diese Unterschiede sind auf das komplexe Power-Management moderner GPUs zurückzuführen, das durch Technologien wie Power Gating, separate Power Rails und Accelerated Frequency Switching, die in der NVIDIA-Blackwell-Architektur integriert sind, ermöglicht wird. Während eines konstanten Stresstests arbeitet die GPU unter gleichbleibender Volllast, was zu einer konstanten Energieaufnahme und einer stabilen Wärmeentwicklung führt. In diesem Szenario bleibt die Temperaturkurve relativ glatt, da alle Funktionseinheiten der GPU dauerhaft aktiv sind und die Energieeinsparungsmechanismen kaum zum Einsatz kommen. Die gleichmäßige Wärmeentwicklung resultiert aus einer konstanten Energiezufuhr und einer stabilen Wärmeableitung durch das Kühlsystem.

Gaming-Szenarien hingegen sind durch dynamische Lastwechsel geprägt. Einige Frames erfordern intensive Berechnungen, während andere weniger anspruchsvoll sind. Technologien wie Power Gating erlauben es der GPU, ungenutzte Einheiten selektiv abzuschalten, wodurch der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung in weniger fordernden Phasen reduziert werden. Separate Power Rails stellen sicher, dass kritische Komponenten wie der Speicher durchgehend versorgt bleiben, während die GPU-Kerne bei Leerlaufzeiten nahezu vollständig deaktiviert werden können. Diese gezielte Steuerung führt zu Temperaturschwankungen, da sich die GPU ständig an die wechselnden Leistungsanforderungen anpasst.

Ein zentraler Mechanismus dabei ist Accelerated Frequency Switching. Diese Technologie ermöglicht der GPU, ihre Taktfrequenz und Spannung innerhalb von Mikrosekunden an die jeweilige Arbeitslast anzupassen. Dies optimiert den Energieverbrauch erheblich, erzeugt jedoch eine unregelmäßige Wärmeentwicklung. Wenn die GPU in kurzer Zeit mehrfach zwischen niedrigen und hohen Frequenzen wechselt, spiegeln sich diese dynamischen Änderungen in einer stark variierenden Temperaturkurve wider. Solche Schwankungen entstehen, da die Wärmeentwicklung direkt auf die abrupten Änderungen in der Energieaufnahme reagiert. Diese Unterschiede in der Temperaturkurve zwischen konstanten und dynamischen Lasten verdeutlichen die Effizienz und Komplexität moderner Power-Management-Technologien. Während konstante Lasten eine hohe thermische Stabilität begünstigen, zeigen dynamische Szenarien die Fähigkeit der GPU, sich flexibel und energieeffizient an variable Anforderungen anzupassen – ein wesentlicher Faktor für die Leistungsfähigkeit und Langlebigkeit moderner GPUs.

Die Speichertemperaturen der GeForce RTX 5080 bleiben dank der Kühlkonstruktion bemerkenswert konstant, selbst bei den dynamischen Lastwechseln, die durch die GPU verursacht werden. Diese Stabilität wird durch eine getrennte Spannungsversorgung über separate Power Rails gewährleistet, die sicherstellt, dass der Speicher kontinuierlich mit einer stabilen Energiezufuhr versorgt wird, unabhängig von den Schwankungen der GPU-Last. Ein weiterer entscheidender Faktor ist die zentrale Platzierung der Platine (PCB), die von groß dimensionierten Heatpipes und einem effizient gestalteten Kühllamellen-Array umgeben ist. Diese Komponenten ermöglichen eine gleichmäßige Wärmeableitung und tragen dazu bei, thermische Hotspots im Speicherbereich zu vermeiden. Während der GPU-Kern aufgrund seiner dynamischen Anpassung an Lastwechsel deutliche Temperaturschwankungen aufweist, bleibt der Speicherbereich durch die konstante Energieversorgung und die optimierte Luftzirkulation thermisch stabil.

Die Kühlkonstruktion der RTX 5080 minimiert Temperaturschwankungen im Speicherbereich effektiv, selbst unter anspruchsvollen Bedingungen wie intensivem Gaming oder Workloads mit hoher Speichernutzung. Mit maximalen Speichertemperaturen von unter 76 °C während des Spielbetriebs bleibt die Karte problemlos innerhalb eines thermisch sicheren Bereichs. Diese effiziente Kühlung sorgt nicht nur für eine hohe Stabilität und Langlebigkeit der Speicherchips, sondern trägt auch zur Gesamtleistung und Zuverlässigkeit der Karte bei, selbst in Szenarien mit stark schwankenden Leistungsanforderungen.

Die Taktraten liegen unter voller Gaming-Last bei maximal 2670 MHz und erreichen nur bei minimalster Last auch schon einmal fast die 2900 MHz Marke. Ich bin mir sehr sicher, dass Boardparterkarten diese Werte locker übertreffen dürften.

Thermografie beim Lastbetrieb

Die Thermografie mit der Optris PI 640 ermöglicht auch bei einer nicht zerlegten GeForce RTX 5080 präzise Temperaturmessungen und liefert detaillierte Einblicke in die Wärmeverteilung auf der Kartenoberfläche. Diese kompakte Infrarotkamera bietet eine hohe optische Auflösung von 640 x 480 Pixeln und eine thermische Empfindlichkeit von unter 75 mK, wodurch selbst kleinste Temperaturunterschiede sichtbar gemacht werden können. Dank der metallischen und gut beschichteten Oberfläche der Grafikkarte lassen sich die Temperaturen zuverlässig erfassen, sofern die Emissionsgrade korrekt eingestellt werden. Das Gehäusematerial besitzt definierte Emissionswerte, die eine genaue Messung ermöglichen, wenn zuvor Vergleichsmessungen mit hochwertigen K-Typ-Sensoren durchgeführt wurden. Mit einer sorgfältigen Kalibrierung des Kamerasystems lässt sich der Wärmefluss präzise abbilden, wodurch Hotspots sowie Bereiche mit gleichmäßiger Wärmeabfuhr deutlich identifizierbar werden.

Die „Double Flow Through“-Kühlkonstruktion der GeForce RTX 5080 sorgt für eine effiziente und gleichmäßige Ableitung der entstehenden Wärme. Diese Eigenschaft zeigt sich in der Thermografie durch homogene Temperaturzonen, die eine effektive Verteilung der Abwärme bestätigen. Trotz der nicht geöffneten Karte verdeutlichen die Messungen, dass die Kühlstruktur der Karte in ihrer Gesamtheit hervorragend arbeitet. Besonders die GPU und die Spannungswandler, die als Bereiche mit höherer Wärmeentwicklung identifiziert wurden, zeigen moderate, gut kontrollierte Temperaturspitzen. Die Speichertemperaturen hingegen bleiben stabil und weisen eine gleichmäßige Verteilung auf, was die Effizienz des Kühlsystems weiter unterstreicht. Die Optris PI 640, die mit einer Bildfrequenz von bis zu 32 Hz arbeitet, erlaubt zudem die Erfassung dynamischer Temperaturveränderungen, was ideal für Szenarien wie Gaming- und Stresstests ist. Die Karte wurde in drei Szenarien untersucht: im Idle-Zustand, beim Gaming-Betrieb und während eines Torture-Tests, jeweils nach 30 Minuten Laufzeit.

Geräuschemissionen (“Lautstärke”) und Lüfterdrehzahlen

Die Analyse der Lüfterkurven der GeForce RTX 5080 und deren Zusammenhang mit den Audiomessungen in einer akustischen Messkammer liefert wertvolle Einblicke in die Optimierung der Geräuschentwicklung der Karte. Die Lüfterkurven der RTX 5080 sind so konzipiert, dass sie eine ausgewogene Balance zwischen Kühlleistung und Lautstärke gewährleisten. Dies wird durch das doppelseitige Durchflussdesign der Lüfter unterstützt, das einen effizienten Luftstrom bei relativ moderater Drehzahl ermöglicht. Trotzdem ist der Kühler der GeForce RTX 5080 FE deutlich weniger leistungsfähig als der auf der RTX 5090. Das veranschaulichen auch die gemessenen Lüfterdrehzahlen in den jeweiligen Lastszenarien:

Die Messungen in der akustischen Kammer zeigen, dass die Geräuschentwicklung der GeForce RTX 5080 maßgeblich von der Lüftergeschwindigkeit und der allgemeinen Auslastung abhängt. Bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen bleibt die Geräuschkulisse noch akzeptabel, was auf die aerodynamisch optimierten Lüfterblätter und die vibrationsarme Lagerung zurückzuführen ist. Diese Optimierungen reduzieren Luftverwirbelungen und mechanische Resonanzen effektiv. Unter intensiver Last, wenn höhere Lüftergeschwindigkeiten notwendig werden, steigt die Lautstärke dann allerdings an.

Ein spezifisches akustisches Merkmal der RTX 5080 FE ist ein leichtes Humming bei etwa 200 Hz, das in den Tests festgestellt wurde. Dieses Humming entsteht durch minimale Vibrationen oder Resonanzen, die bei bestimmten Drehzahlen der Lüfter oder durch die Spannungswandler im Bereich der Stromversorgung ausgelöst werden können. Es ist charakteristisch für eine tiefe, summende Frequenz, die zwar wahrnehmbar ist, jedoch für die meisten Nutzer nicht störend sein dürfte. Resonanzen dieser Art treten häufig bei festen Drehzahlbereichen oder gleichbleibenden Lastzuständen auf, da mechanische und elektronische Komponenten bestimmte Eigenfrequenzen erreichen.

Das Spektrogramm, das die Geräuschfrequenzen über den Zeitverlauf visualisiert, zeigt deutlich die Präsenz dieser 200-Hz-Komponente. Interessanterweise ist die Kurve der Peak-Frequenz im Zeitverlauf partiell unterbrochen, was darauf hindeutet, dass das Humming bei variierender Lüftergeschwindigkeit nicht durchgehend auftritt (Oszillieren). Die gemessenen Geräuschpegel in dB(A) korrelieren eng mit den Temperaturverläufen, was darauf hinweist, dass die Lüfterkurven der RTX 5080 gezielt auf eine Balance zwischen effizienter Kühlung und minimaler Lärmbelastung ausgelegt wurden. Trotz der Wahrnehmbarkeit des Hummings bleibt die Gesamtgeräuschentwicklung auch unter Last gerade noch angenehmen, aber es ging auch schon einmal leiser. Knapp 38 dBA sind fast schon zu viel.

Das Phänomen des Spulenfiepens bei der GeForce RTX 5080 tritt bei der RTX 5080 FE etwas weniger auf und lässt sich indirekt auch auf die Lastwechsel zurückführen. Die Spulengeräusche entstehen durch mechanische Schwingungen in den Induktionsspulen der VRMs, die durch die schnellen Änderungen im Stromfluss verursacht werden. Die Intensität des Spulenfiepens hängt somit stark von der Lastsituation der GPU ab. Unter hohen Lasten, insbesondere bei Anwendungen mit sehr hohen Bildwiederholraten (FPS), steigt die Stromaufnahme der GPU signifikant an. In solchen Szenarien arbeiten die Spannungswandler auf maximaler Effizienz, was die Schaltfrequenzen konstant hoch hält und die mechanischen Vibrationen in den Spulen verstärkt. Dadurch werden die Geräusche wahrnehmbarer, insbesondere bei offenen Gehäusen oder in sehr leisen Umgebungen.

Interessant ist, dass die Verwendung der Multi-Frame-Generation (MFG), einer Technologie der NVIDIA Blackwell-Architektur, die Spulengeräusche reduziert. MFG ermöglicht es der GPU, mehrere Frames gleichzeitig zu verarbeiten, wodurch die Lastspitzen abgeflacht werden. Dies führt zu einer weniger abrupten Stromaufnahme und gleichmäßigeren Betriebsbedingungen für die Spannungswandler, wodurch die Intensität der Spulengeräusche deutlich abnimmt. Diese Technologie trägt dazu bei, nicht nur die Leistung der GPU zu steigern, sondern auch das akustische Nutzererlebnis zu verbessern.  Natürlich könnt Ihr Euch das jetzt auch noch anhören (leicht verstärkt):

Hier noch einmal der direkte Vergleich zur leicht fiependen RTX 5090 FE: