AMD Radeon RX 580: Chip-Kosmetik oder echter Zugewinn?

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Spannungsversorgung und Layout

Die Platine ist ein 8-Layer-Eigendesign von Sapphire und weicht vom alten Layout der Radeon RX 480 deutlich ab. Wir betrachten nun die Platine einmal genauer und sehen auf den ersten Blick sofort die im Marketing beworbenen sechs Versorgungs-Phasen für die GPU. Zumindest glaubt man dies – wenn man nicht doch genauer hinschaut und das Beworbene genauer hinterfragt. Sappphire setzt an den kritischen Stellen der VR zudem durchgängig auf Polymerkondensatoren, allerdings in Becherform.

Als PWM-Controller kommt ein NCP81022 von ON Semiconductor zum Einsatz. Doch stopp! Dabei handelt es sich um einen Dual-Output-Controller, der selbst nur 4+1 Phasen steuern kann und nicht sechs. Dass Sapphire nur auf ganze drei Phasen für die GPU setzt, zeigen auch die verbauten 10-A-Sicherungen, von denen drei auf der rechten PCB-Hälfte für die drei GPU-Phasen und eine vierte für den Speicher in der Nähe der Slotanschlüsse auf der linken Seite gedacht sind.

Drei Sicherungen, die den Maximalstrom auf insgesamt 30 Ampere begrenzen, was einer Maximalleistung von ca. 360 Watt entsprechen würde, sind für die GPU sogar schon extrem überdimensioniert. Das mit den Sicherungen kann man allerdings so oder so sehen, denn auch wenn es notfalls vorm totalen Platinen-Blackout bewahrt, ein Fall für die RMA bleibt es trotzdem. Ein INA3221 samt Notabschaltung übers Netzteil hätte es sicher auch getan.

Doch wie kommt man jetzt auf die beworbenen sechs Versorgungsphasen? Eigentlich gar nicht, denn es sind nun mal keine sechs Phasen im herkömmlichen Sinne, sondern insgesamt drei Phasen mit jeweils zwei parallelen Spannungswandlern pro Phase. Das Ganze nennt sich Phase-Doubling und wird über drei NCP81162 von ON Semiconductor auf der Platinenrückseite realisiert. Somit sehen wir insgesamt sechs echte Regelkreise, von denen aber jeweils zwei parallel laufen.

Mehr Phasen sind fürs Balancing zwar immer hilfreich, aber da alle drei Phasen direkt von den beiden PCIe-Buchsen gespeist werden, kann man das durchaus vertreten. Für die High- und Low-Side einer jeden der sechs Versorgungsschienen (nicht Phasen!) dient jeweils ein SIC632 von Vishera. Diese sogenannte Power-Stage-Lösung vereint die MOSFETs für die High- und Low-Side, den nötigen Gate-Treiber, sowie die Schottky-Dioden in einem einzigen, dafür aber hochintegrierten Package.

Das spart Platz und am Ende auch Kosten. Der Chip selbst kann bis zu 50 Ampere auf der 12V-Seite schaffen, in der Praxis sind es allerdings etwas weniger. Damit ergibt sich dann auch eine abzuführende Verlustleistung von maximal sechs bis acht Watt pro Chip, womit diese Lösung maximal 50 Watt Abwärme produziert. Wie das gelöst wird, sehen wir gleich noch. Die verwendeten Spulen sind gekapselte Ferritkernspulen, die Sapphire als „Black Diamond Choke“ bezeichnet.

Die Spannungsversorgung des Speichers ist im direkten Vergleich dazu recht simpel gelöst. Mit dem Single-Buck-Converter APW8722 von Anpec steuert man die betreffenden Spannungswandler, die auf der High-Side aus einem und auf der Low-Side aus jeweils zwei 4C10N N-Channel MOSFETS von ON Semiconductor bestehen. Die Speisung erfolgt ausschließlich über den Mainboard-Slot, während die GPU hier außen vor bleibt.

Der Speicher kommt diesmal von Hynix und wird von AMD, ähnlich wie es auch Nvidia handhabt, gleich im Bundle mit der GPU geliefert. Damit haben die Boardpartner keinen eigenen Spielraum mehr, denn beim H5GQ8H24MJR handelt es sich um 8-GBit-Module (32x 256 MBit), die je nach abgefordertem Takt mit Spannungen von bis zu 1,55 V betrieben werden können und, wie auch die K4G80325FB-HC25 von Samsung, maximal 2000 MHz erreichen. Es liegt somit nicht im Ermessen der Boardpartner, hier andere Module zu nutzen. Man erkennt den zertifizierten Maximaltakt an der Kennung R4C.

Sapphire setzt bei der Radeon RX 580 Nitro+ in beiden Ausführungen auf ein Dual-BIOS, das sowohl einen Silent-Mode (Default), als auch einen Boost-Mode mit mehr Takt beinhaltet (Optional). Auch hier hat man aus den Fehlern der eigenen Radeon RX 480 gelernt, bei der der Boost-Modus ab Werk eingestellt war – mit all seinen thermischen und akustischen Folgen. Aber auch der Kühler wurde deshalb noch einmal komplett überarbeitet, wie wir gleich sehen werden.

Das Kühlkonzept im Detail

Nimmt man das Gesamtkonstrukt, muss der Kühler genügend Sicherheiten und Reserven bieten, um mindestens 250 Watt an Abwärme sourverän wegzuschaffen. Unter der Abdeckung befinden sich zwei PWM-geregelte Axiallüfter von Dongguan Champoin Electronics Technology Inc., was die Lieferwege auf ein innerstädtisches Minimum verkürzt.

Mit maximal 3250 bis 3300 U/min liegen diese doppelt kugelgelagerten Lüftermodule, deren Rotoren einen Durchmesser von 95 mm aufweisen und die insgesamt 9 Rotorblätter besitzen, noch im guten Mittelfeld. Sie sind nicht auf statischen, direkten Druck, sondern eher auf einen breit gefächerten Airflow hin ausgelegt.

Doch kommen wir noch einmal zurück zu den Spannungswandlern und der Lösung mit den hochintegrierten Power Stages. Die Wärmedichte (Density) steigt natürlich deutlich, wenn nur wenige Komponenten alles allein stemmen müssen. Es entstehen somit sechs echte Hotspots und bis zu 50 Watt Abwärme – das ist allein an dieser Stelle schon eine Hausnummer.

Saphire nutzt deshalb auch die Backplate aktiv zur Kühlung. Dabei wird nicht auf ein extrem dickes, aber ineffizientes Wärmeleitpad, sondern eine kleinen Aluminium-Heatsink gesetzt, der direkt unterhalb auf der Rückseite der Platine sitzt. Das verwendete Pad kann dafür sehr dünn gehalten werden.

Mittels Wärmeleitpaste hat dieser Heatsink direkten Kontakt zur Backplate, was die Kühlperformance dramatisch verbessert. Man hätte hier allerdings die Kosten minimieren können, indem man an dieser Stelle einfach eine Vertiefung eingepresst hätte. Wir sehen links daneben auch noch einmal die drei Chips für die Phasenverdopplung (Phase-Doubling).

Der Kühler selbst wiegt nur 451 Gramm und verfügt über je zwei 8-mm- und zwei 6-mm-Heatpipes aus vernickeltem Kompositmaterial, die hinter dem Kupferheatsink eingepresst wurden. Die umlaufende Leichtmetallplatte für die Speicherkühler hat direkten Kontakt zu Heatsink und Kühlerboden.

Für die Spannungswandler setzt man bei Sapphire auf einen im Kühler direkt integrierten Heatsink, was bei der auftretenden Verlustleistung sehr hilfreich ist. Außerdem ist genau dieser Bereich besonders gut im Airflow positioniert. Das lässt schon mal hoffen.

Obwohl der Kühler nicht übermäßig groß (und damit auch nicht so schwer) ausfällt, macht das Design an sich keinen schlechten Eindruck. Die Finnen stehen zwar sehr eng, sodass eine größere Oberfläche entsteht, dafür sind sie aber auch nicht zu tief, als dass man einen großen statischen Druck bräuchte. Das wiederum schont die Ohren. Der Kühler ist somit ein gut gelungener Kompromiss aus allem.

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