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

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Auch bei der GeForce GTX 1080 Gaming X 8G wird MSI wohl den gleichen konservativen Weg beschreiten, den man schon bei der GeForce GTX 1070 Gaming X 8G eingeschlagen hat. Dies ist alles andere als nachteilig, weil man seit Jahren auf eine solide, wenn auch nicht extrascharfe Werksübertaktung achtet und dafür den Fokus auf andere Eigenschaften legt.

MSI setzt zudem mit der hauseigenen, deutlich aufgewerteten Lightning-Serie stets noch einen oben drauf – so wie viele andere Anbieter mit ihren Premium-Varianten auch. Wobei es ja auch bei MSI noch deutlich einfacher geht, weil man mit der Armor 8G und Aero 8G gleich zwei doch deutlich einfacher gehaltene Karten im Portfolio hat. Da wir wollen natürlich wissen, wo sich die Gaming X genau positioniert.

Wir testen ein Presse-Sample mit dem von MSI ausgelieferten BIOS, bei dem standardmäßig der OC-Mode aktiviert ist, was zusätzlich ca. 20 MHz mehr Basis- und Boost-Takt bringt.

Da die in der Praxis auftretenden Unterschiede vor allem bei voll aufgewärmter Karte nicht wirklich ins Gewicht fallen, haben wir die Karten vor dem Test nicht auf das Retail-BIOS umgeflasht sondern nutzen lediglich den Standard- anstelle des OC-Modus über die beiliegende Software.

Die von uns getestete Karte entspricht also den Taktungen der Retail-Version.

Äußerer Aufbau und Anschlüsse

Die Kühlerabdeckung besteht wie bei den meisten Mitbewerbern komplett aus relativ dünnem Kunststoff, jedoch sorgt ein sehr massiver Montage-Frame unter dem Deckel für mehr Stabilität.

Die Karte ist mit 1101 Gramm kein Leichtgewicht – immerhin noch einmal 20 Gramm schwerer als die kleinere Schwester – und misst 28,4 x 13,5 x 3,5 cm (LxHxT), belegt also zwei volle Slots. Die zwei Rotorblätter des doppelt kugelgelagerten Lüfters besitzen einen Durchmesser von 9,5 Zentimetern, was den sehr hohen Aufbau der Karte erklärt.

Die Rückseite der Platine wird von einer einteiligen Backplate verdeckt, die zwar Lüftungsöffnungen besitzt, jedoch mangels mit Wärmeleitpads angebundenen Bereichen kühltechnisch absolut funktionslos ist. Man muss auch bei dieser Backplate noch weitere fünf Millimeter Tiefe auf der Rückseite einplanen, wenn man ein Multi-GPU-System aufsetzen möchte.

Ein Betrieb ohne Backplate gestaltet sich wie schon bei der MSI GeForce GTX 1070 Gaming X 8G äußerst schwierig, da sie über fest integrierte Abstandshalter verfügt und zudem mit Schrauben befestigt ist, deren Gewindeanteil  zu kurz ist, um den mit ihnen auf der Vorderseite gemeinsam gehaltenen Frame sowie den VRM-Kühler ohne die Backplate richtig zu befestigen.

Dies ist auch der Grund, warum wir aus Sicherheitsgründen auf einen Betrieb ohne Backplate verzichtet haben (IR-Messung).

Die Oberseite der Karte ist von einem leuchtenden MSI-Schriftzug und drei sichtbaren Heatpipes geprägt (zweimal sechs und einmal acht Millimeter), die zwei  PCIe-Spannungsversorgunganschlüsse (je einmal 8- und 6-polig) sitzen um 180° gedreht am Ende der Karte. Das Design folgt farblich MSIs Corporate Identity in Schwarz und Signalrot und die generelle Formgebung kennen wir bereits so ähnlich schon von älteren MSI-Grafikkarten.

Das Ende der Karte ist völlig offen, da die Lamellen horizontal ausgerichtet sind und somit der Luftstrom in Richtung Kartenende bzw. Slot-Blende geht.

Das ist insofern vorteilhaft, weil einerseits ein nicht unerheblicher Teil der Abwärme bereits über die Slot-Blende aus dem Gehäuse geführt wird und sich zudem der Airflow im Gehäuse mit etwas Überlegung gezielt nutzen lässt, um einen möglichen CPU-Luftkühler nicht indirekt gleich mit aufzuheizen.

Die Slot-Blende trägt insgesamt fünf Ausgänge, von denen maximal vier gemeinsam im Rahmen eines Multi-Monitor-Setup genutzt werden können. Neben dem Dual-Link-DVI-D (ein analoges Signal wird nicht 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. Hätte man den meist überfüssigen DVI-Anschluss gleich ganz weggelassen und optional einen Adapter beigelegt, dann hätte man die Wirksamkeit der Entlüftung sicherlich noch stiegern können.

Platine und Bestückung

Ein Blick auf die Platine zeigt uns eine sehr aufgeräumt wirkendes Board-Layout. Jedoch unterscheiden sich beide Platinen der GeForce GTX 1080 (Version 3.0) und 1070 (Version 5.0) GaminX 8G in einigen wenigen Details voneinander, wobei auf der Version 5.0 einige Baugruppen gestrafft bzw. zusammengefasst wurden.

Beim Speicher kommt im Gegensatz zur kleineren Schwester GDDR5X-Speicher von Micron zum Einsatz, der von Nvidia zusammen mit dem Chip an die Board-Partner verkauft wird. Ingesamt acht dieser mit 1251 MHz (Basis) getakteten Speicherchips vom Typ MT58K256M32JA-100 sind an einem 256 Bit breiten Speicher-Interface angebunden, was eine theoretische Bandbreite von 320 GByte/s ergibt.

Das 8+2-Phasen-System setzt wie Nvidias Referenzkarten und die kleine Schwester GeForce GTX 1070 Gaming X 8G auf einen kaum dokumentierten µP9511P als PWM-Controller, der im Vergleich zur Referenz von der Rück- auf die Vorderseite gewandert ist.

Da der PWM-Controller die MOSFETs der einzelnen Spannungswandler-Phasen nicht direkt ansprechen kann, setzt auch Gigabyte auf passende PWM-Treiber (gate driver) für die Ansteuerung der platzsparenden Dual-Channel-MOSFETs für den DC/DC-Spannungswandlerbereich. Die Spulen sind als SFC ausgelegt (Super Ferrite Chokes), was zumindest etwas hochwertiger ist als die üblichen Verdächtigen auf den Referenzdesigns.

Unterhalb der GPU sind zwei Kondensatoren aufgelötet, die Spannungsspitzen abfangen und glätten sollen – genau das gleiche Prinzip wie bei Nvidias Refrenz.

Taktraten, Spannungen und Leistungsaufnahme

Bevor wir zur Leistungsaufnahme kommen betrachten wir noch die Verläufe von Boost-Takt und anliegender GPU-Kernspannung. Man sieht hier sehr schön den Zusammenhang von Taktfrequenz und Spannung, wobei die Taktkurve beim Gaming durch das sehr hoch angesetzte Power Target auch bei voll aufgewärmter Karte nicht signifikant einbricht. Übrigens passen auch hier Taktraten und Spannungen als Kurvenverläufe schön schwesterlich zusammen.

Während der Boost-Takt nach Erwärmung und unter Last stellenweise bis auf einen Wert von 1936 MHz fällt, sieht es auch bei den Spannungswerten ähnlich aus. Werden anfangs noch bis zu 1,062 Volt erreicht, fällt diese Spannung dann später auf konstante 1,05 Volt, wobei der Verlauf wie schon beim Takt auffällig ausgeglichen bleibt.

Die größere GeForce GTX 1080 Gaming X 8G agiert dabei sogar noch etwas souveräner als die kleine Schwester, da das Power Target deutlich großzügiger bemessen ist.

Aus diesen Spannungsverläufen und den fließenden Strömen ergibt sich dann die Leistungsaufnahme, die wir mit unserem exakten Equipment sehr gut an allen Anschlüssen messen können.

Da die Board-Partner 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. Der niedrigste GPU-Takt liegt wiederum bei 253 MHz.

Die Folgen für die Idle-Werte zeigt die Tabelle nur zu deutlich:

Leistungsaufnahme
Idle 15 Watt
Idle Multi-Montor 17 Watt   
Blu-ray 18 Watt
Browser-Games 114 bis 142 Watt
Gaming (Metro Last Light 4K) 220 Watt   
Torture (Furmark) 251 Watt

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 können:

Kühlsystem und Temperaturen

MSI hat auch bei der größeren GeForce GTX 1080 Gaming X 8G den fokus auf die Kühlung gelegt und hat hier folgerichtig einiges zu bieten. Der sehr massive Montage- und Kühlrahmen bedeckt fast die komplette Platine – zumindest den Teil, der nicht die Spannungswandlerkühlung trägt, die ebenfalls als großflächige Platte mit angedeuteten Kühlfinnen umgesetzt wurde. Ob diese flache Lösung für die anfallenden Wandlerverluste ausreicht, werden wir gleich noch sehen.

Wärmeleitpads zwischen den Speichermodulen und diesem Rahmen sowie dem VRM und der Kühlplatte sorgen für die nötige Wärmebrücke zu den kühlenden Flächen – auch wenn wir uns dafür etwas dünnere und effizientere Ausführungen gewünscht hätten, da die Lüfterdrehzahlen und damit der Airflow sehr niedrig ausfallen.

Der massive Kühler ist baugleich zu dem der kleineren Schwester und besitzt somit horizontal ausgerichtete Finnen sowie vier vernickelte 6-mm-Heatpipes und eine mit acht Millimeter Durchmesser. Deren Einbaurichtung ist mehr oder weniger egal, da sie aus gesintertem Kompositmaterial bestehen. Die Zeiten anfälliger Axialrillen oder eingebrachten Gewebes sind schon lange vorbei. MSI setzt zudem auf einen massiven und ebefalls vernickelten Heatsink.

Mit den knapp 70°C beim Gaming Loop (geschlossenes Gehäuse und Stresstest: 72°C) leistet der Kühler bei moderater Lautstärke (wir kommen gleich noch dazu) das, was er leisten muss, ohne wie bei einfacheren Kühllösungen die Lüfter aufheulen zu lassen. Die Performance der Kühllösung ist souverän und völlig ausreichend.

Da sich der Betrieb ohne Backplate wie beschrieben schwierig gestaltet (siehe oben), hatten wir zunächst mit Backplate gemessen. Eine der Öffnungen in der Backplate liegt dabei genau über einem der Speichermodule, das wiederum exakt zwischen den VRM und der GPU liegt. Die gemessenen knapp 86°C sind bereits ein klein wenig grenzwertig, zumal es im geschlossenen Gehäuse noch ein klein wenig wärmer werden dürfte (etwa zwei bis drei Kelvin).

Beim Torture-Loop wird es jedoch mit knapp 97°C schon brenzlig, zumal man dann im Gehäuse die 100°C-Marke knackt. Für das siebente Modul besteht dann bereits so etwas wie Lebensgefahr, weil die Temperaturen weit oberhalb der Specs liegen, was auf Dauer kaum der Haltbarkeit dienen dürften.

Das dürfte dann wohl auch der Grund sein, warum man zwar das neue BIOS mit dem standardmäßig gesetzten OC-Modus auf der Homepage anbietet, dabei aber das Power Target auf deutlich niedrigeren Werten belässt.

Einmal neugierig geworden haben wir uns passende Schrauben aus der Wühlkiste herausgesucht, die Backplate abgenommen und den gesamten Kühleraufbau neu verschraubt. In der nachfolgenden Grafik sehen wir auch, wo der Speicher (M7) liegt und dass die Tempraturen sogar identisch ausfallen:

Das ist gerade noch im vertretbaren Bereich, wird aber spätestens bei Furmark dann doch kritisch, auch wenn die Temperaturen ohne Backplate nun etwas geringer ausfallen:

Natürlich wird niemand stundenlang Furmark “spielen”, aber der Hinweis sollte durchaus ernst genommen werden.

Geräuschentwicklung

Durch das zu hohe Power Target und die damit deutlich höhere Leistungsaufnahme liegen beide Kurven nicht mehr gleichauf, sondern weiter auseinander.

Gut zu beobachten sind auch hier das Anlaufverhalten und die gut implementierte Hysterese, die ein mehrfaches An-/Abschalten beim Erreichen der Einschalttemperatur sicher verhindert. Außerdem ist die Anlaufdrehzahl so gewählt, dass auch gealterte Lüfter noch sicher anlaufen dürften. Das Gleiche gilt auch für das Abschalten der Lüfter nach erfolgter Abkühlung der Karte.

Die Geräuschentwicklung im Idle ist auf Grund des semi-passiven Modus nicht messbar, so dass wir auf diese Messung komplett verzichtet haben.

Da der an sich baugleiche Kühler (im Vergleich zur MSI GeForce GTX 1070 Gaming X 8G) deutlich mehr Abwärme zu handhaben hat, wird es natürlich lüfterbedingt auch mal etwas lauter. Aber nur etwas – denn die gemessenen 34,7 dB(A) sind in jedem Fall noch akzeptabel, wenn auch kein absoluter Spitzenwert mehr wie bei der kleineren Schwester. Da waren es maximal knapp 33 dB(A).

Das Ganze ist von der Geräuschentwicklung her eine echt solide Lösung, die nur bei der Kühlung der Spannungswandler leicht schwächelt. Würde man die Lüfterkurve etwas aggressiver gestalten, käme man sicher immer noch unter 36 dB(A) ins Ziel, hätte aber dann auch etwa drei Kelvin weniger auf dem Speichermodul Nummer sieben.

Technische Daten und Zwischenfazit

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

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