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

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Die GeForce GTX 1080 Founders Edition (FE) ist Nvidias aktuelles Flagschiff im eigenen Hersteller-Design. Trotz der Betonung von “Craftmanship” und allgemein verbesserte Effizienz wird es das Referenz-Design, das ja nicht mehr so heißen darf, gegen die ganzen Board-Partner-Lösungen schwer haben, den vergleichsweise hohen Einstandspreis zu rechtfertigen – sicher schon deshalb nicht, weil das sehr restriktiv gesetzte Power Target von 180 Watt zusammen mit der Kühlung und dem Temperatur Target von reichlich 80°C für echte Limitierungen sorgt.

Wie schon bei der kleineren Schwester – der GeForce GTX 1070 FE – setzt Nvidia auf ein kantiges, sehr auffälliges Design mit Radiallüfter und echtem Zwei-Slot-Design, das auch Multi-GPU-Lösungen entgegenkommt.

Äußerer Aufbau und Anschlüsse

Die Kühlerabdeckung aus Aluminium-Spritzguss ist wie bei der kleineren Schwester zweifarbig in Silber-Metallic und Schwarz lackiert. Die metallene Abdeckung sorgt für einen kühlen, hochwertigen Eindruck, resultiert aber auch in einem relativ hohen Gewicht von über einem Kilogramm. Beide Karten – GTX 1070 und GTX 1080 – haben das fast identische Gewicht, die GeForce GTX 1080 FE ist nur knapp 10 Gramm schwerer als die kleine Schwester.

Die Rückseite der Platine ist auch hier von einer zweiteiligen Backplate verdeckt, die reine Optik darstellt, aber keinen Betrag zur Kühlung leistet. Wem beim SLI der Platz zu eng wird oder wer eine etwas bessere Belüftung der Platinenrückseite vorzieht, kann beide Teile der Backplate bedenkenlos abschrauben.

Die Oberseite der Karte ist vom mittig platzierten, grün leuchtenden GeForce-GTX-Schriftzug geprägt, der 8-polige PCIe-Spannungsversorgunganschluss sitzt am Ende der Karte. Das sehr kantige und zerklüftete Design ist sicher Geschmackssache, fällt aber definitiv auf.

Das Ende der Karte zeigt wie schon bei der GeForce GTX 1070 FE die Lamellen des Lufteinlasses und den Montage-Frame, der insgesamt drei Schraubgewinde zur Entlastung der Karte mit passenden Halterungen im Gehäuse bietet.

Die Slot-Blende zieren insgesamt fünf Ausgänge, von denen maximal vier in Multi-Monitor-Setups gemeinsam betrieben werden können. Neben dem Dual-Link DVI-D (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 jeder Menge Öffnungen für den Luftauslass versehen.

Platine und Bestückung

Ein Blick auf die Platine zeigt, dass eigentlich noch deutlich Luft für mehr gewesen wäre. Neben der einen Phase für den Speicher sind nur fünf der insgesamt sechs möglichen Phasen für die GPU bestückt und verschaltet. Außerdem wäre noch Platz für eine weitere PCIe-Spannungsversorgungsbuchse gewesen. 

Beim Speicher gibt es ebenfalls einschneidende Veränderungen: Hier kommt GDDR5X-Speicher von Micron zum Einsatz. 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).

Das 5+1-Phasen-System setzt auf einen kaum dokumentierten µP9511P als PWM-Controller. Da der PWM-Controller die MOSFETs der einzelnen Spannungswandler-Phasen nicht direkt ansprechen kann, setzt Nvidia mit den 53603A auf solide PWM-Treiber (gate driver) für die Ansteuerung der Power-MOSFETs (primär vom Typ 4C85N). Dabei handelt es sich um einen recht belastbaren Dual-Channel-MOSFET für den DC/DC-Spannungswandlerbereich mit ausreichend hohen Reserven.

Unterhalb der GPU sind zudem zwei Kondensatoren aufgelötet, die Spannungsspitzen abfangen und glätten sollen. Das Platinen-Design selbst wirkt aufgeräumt und durchdacht.

Taktraten, Spannungen und Leistungsaufnahme

Bevor wir zur Leistungsaufnahme kommen, betrachten wir noch die Verläufe von Boost-Takt und anliegender GPU-Kernspannung, die sich nämlich sehr auffällig ähneln und die wir bewusst untereinander gestellt haben. Man sieht hier sehr schön den Zusammenhang von Taktfrequenz und Spannung, wobei die Kurven bei steigender Erwärmung der GPU absinken und im eigentlichen Verlauf natürlich auch von den anliegenden Lasten der Workloads abhängen.

Während der Boost-Takt nach Erwärmung und unter Last stellenweise bis auf den Basistakt von 1,605 GHz abfällt, sieht es bei den Spannungswerten ähnlich aus. Werden anfangs noch bis zu 1,062 Volt erreicht, fällt die Spannung dann später stellenweise bis auf 0,881 Volt ab.

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. Zunächst stellen wir die gemessenen Leistungsaufnahmewerte tabellarisch als Überblick dar:

Leistungsaufnahme
Idle 7 Watt
Idle Multi-Montor 10 Watt   
Blu-ray 11 Watt
Browser-Games 94-113 Watt
Gaming (Metro Last Light 4K) 173 Watt   
Torture (Furmark) 177 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

Für die Abführung der erzeugten Abwärme setzt Nvidia bei der GeForce GTX 1080 FE im Gegensatz zur kleineren Schwester 1070 FE auf eine echte Vapor-Chamber-Lösung, die als kompaktes Modul mit vier Schrauben an der Platine neben dem GPU-Sockel verschraubt wird.

Da die verbaute Kühllösung dem DHE-Konzept (Direct Heat Exhaust) folgt, bläst der Radiallüfter die angesaugte Luft durch die Lamellen des Kühlers in Richtung Slot-Blende nach außen. Der gesamte Montagerahmen (Frame) dient nicht nur zur Stabilisierung der Karte sondern auch zur Kühlung von Komponenten wie Spannungswandlern und Speicher.

Die etwas bessere Performance der Vapor Chamber im Vergleich zum Kupfer-Heatsink des Schwestermodells spiegelt sich auch im Temperaturverlauf wieder, auch wenn diesmal die Temperaturen beim Stresstest auf fast 85°C und beim Gaming-Loop noch auf 82°C ansteigen – immerhin müssen ja über 20 Watt mehr Abwärme abgeführt werden.

Die GPU kratzt wie bei der GeForce GTX 1070 FE an der 80-Grad-Marke und überspringt diese im geschlossenen Gehäuse sogar leicht. Im offenen Aufbbau messsen wir im Gaming Loop hingegen maximal 80°C am GPU-Sockel.

Beim Torture Loop, bei dem durch das etwas höhere Power Target eine gesteigerte Leistungsaufnahme anliegt, messen wir mit 85°C deutlich höhere Temperaturen, bis auch hier unterhalb der 180-Watt-Marke Schluss ist, die das Power Target setzt.

Geräuschentwicklung

Interessant ist diesmal die Entwicklung beim Stresstest: Denn während anfangs beide Kurven noch relativ eng übereinander liegen, “explodieren” die Drehzahlen später geradezu, während der Gaming-Loop unauffällig bleibt.

Die Geräuschentwicklung im Idle bleibt relativ niedrig, auch wenn der Lüfter einen etwas knurrigen, tieferen Klangcharakter besitzt. Hier fehlt die semi-passive Lüftersteuerung, die aber bei Radiallüftern eher keinen Sinn ergibt.

Auch bei lang anhaltender Volllast bleibt das Betriebsgeräusch noch unter der 42-dB(A)-Marke, was für einen Radiallüfter noch akzeptabel ist. Beim Stresstest tobt der Lüfter aber auch schnell mal mit über 46 dB(A). Das Frequenzspektrum ist jedoch sehr breitbanding, so dass man das Geräusch als nicht allzu aufdringliches Rauschen empfindet:

Insgesamt betrachtet ist die Radiallüfter-Lösung eine brauchbare Angelegenheit, gleichzeitig aber meilenweit davon entfernt, die Karte zu einer vornehmen Leisetreterin zu machen.

Technische Daten und Zwischenfazit

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

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