Dass eine möglichst gute Kühlung entscheidend bei der Leistungsentfaltung einer aktuellen Grafikkarte ist, haben wir bereits mehrfach in diversen Artikeln zur GeForce GTX 1080 und GeForce GTX 1070 gesehen. Noch ein klein wenig ausschlaggebender ist dies bei der aktuellen Pascal-Generation von NVIDIA. Heute nun schauen wir uns die KingMod GeForce GTX 1080 FE mit EKWB-Wasserkühler etwas genauer an.
Zum Thema Kühlung haben wir bereits einen gesonderten Artikel verfasst, der sich diesem Thema etwas genauer annimmt. Damals haben wir die Kühlung der Founders Edition gegen ein Custom-Modell aus dem Hause Gigabyte verglichen. Die Ergebnisse lassen sich aber auch problemlos auf andere Custom-Modelle übertragen.
Eine Wasserkühlung ist natürlich noch einmal deutlich effektiver im Vergleich zu jedem Luftkühler. Welches Potenzial eine verbesserte Kühlung bereitstellen kann, haben wir aber bereits mehrfach gesehen. So haben wir uns einige Karten mit Hybrid-Kühlung angeschaut, unter anderem die Corsair Hydro GFX GTX 1080, Inno3D GeForce GTX 1080 iChill Black Edition und auch die Zotac GeForce GTX 1080 ArcticStorm. Allesamt konnten diese Modelle ihre GPU-Takt unter Last auf über 2.000 MHz bringen, manche sogar deutlich darüber.
Bisher konnten wir uns aber noch keine Karten mit einem noch potenteren Wasserkühler anschauen. Dies holen wir heute nun nach. Als nächstes werden wir uns übrigens auch der KingMod GeForce GTX 1080 Ti FE widmen.
Wer einen Blick in unsere Artikel-Sektion bei den Grafikkarten wirft, wird dort zahlreiche weitere Artikel zu den verschiedenen Modellen der GeForce GTX 1080 finden. Dabei sind auch Modelle mit den unterschiedlichsten Kühlungen zu finden – die meisten natürlich mit einer klassischen Luftkühlung.
| Modell: | Caseking KingMod GeForce GTX 1080 FE |
| Straßenpreis: | 879,90 Euro |
| Technische Daten | |
|---|---|
| GPU: | GP104 |
| Fertigung: | 16 nm |
| Transistoren: | 7,2 Milliarden |
| GPU-Takt (Basis): | 1.607 MHz |
| GPU-Takt (Boost): | 1.733 MHz |
|
Speichertakt: |
2.500 MHz |
| Speichertyp: | GDDR5X |
| Speichergröße: | 8 GB |
| Speicherinterface: | 256 Bit |
| Bandbreite: | 320 GB/s |
| DirectX-Version: | DirectX 12 |
| Shadereinheiten: | 2.560 |
| Textureinheiten: | 160 |
| ROPs: | 64 |
| Typische Boardpower: | 180 W |
| SLI/CrossFire | SLI |
Caseking verwendet eine Founders Edition, in diesem Fall aus dem Hause Gigabyte. Dies spielt aber keine Rolle, da die Founders-Edition-Karten allesamt identisch sind. Daher geben wir an dieser Stelle auch die Standard-Taktraten mit 1.607 MHz für den Basis-Takt und 1.733 MHz für den Boost-Takt an. Dabei werden wir es aber sicherlich nicht belassen und auch die 2.500 MHz für die 8 GB GDDR5X-Speicher werden nicht der finale Wert sein. Out of the box, also so wie die Karte beim Kunden ankommt, man sie natürlich wenig Sinn, da erst durch ein Übertakten das eigentliche Potenzial zum Tragen kommt. Dazu aber später mehr.
Hinsichtlich der Architektur empfehlen wir einen Blick auf den Launch-Artikel der GeForce GTX 1080, in dem wir die Pascal-Architektur, die Fertigung in 16 nm FinFET sowie die neuen Funktionen genauer betrachtet und erläutert haben.
An dieser Stelle werden wir den Artikel etwas anders aufbauen, da wir zunächst auf die Karte nebst Kühlung eingehen wollen und uns dann mit dem Overclocken beschäftigen.
Zunächst einmal aber werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Eckdaten der Hardware.
| Länge des PCBs | 266 mm |
| Länge mit Kühler | 266 mm |
| Slothöhe | 2 Slots |
| zusätzliche Stromanschlüsse | 1x 8-Pin |
| Lüfterdurchmesser | - |
| Display-Anschlüsse |
1x HDMI 2.0b |
| Lüfter aus im Idle | - |
Die Abmessungen der Karte entsprechen denen einer jeden Founders Edition und da der Kühler nicht über das PCB hinaus steht, sind in der Länge auch keine Übermaße vorhanden. Wohl aber ist dies in der Höhe der Fall, denn hier sitzt der Anschlussblock für die Wasserkühlung mit G1/4"-Gewinde-Anschlüssen. Da ein Custom-Wasserkühler verbaut ist, haben wir auch keine Angaben zum Lüfter und dem Stillstand im Idle zu machen. Auf die Details der verbauten Komponenten gehen wir nun in der Folge etwas genauer ein.
Caseking verwendet bei der KingMod GeForce GTX 1080 FE den EKWB EK-FC1080 GTX, der auf alle Karten mit Founders-Edition-Layout passt. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Full-Cover-Wasserkühler, der alle wichtigen Komponenten abdeckt: GPU, Speicher und VRMs. Der Kühler besteht aus Kupfer und über den kritischen Bereichen sind Kanäle vorhanden, durch die das Wasser fließen kann. In unserem Fall ist das Wasser rot eingefärbt und damit besonders gut sichtbar. Die Oberfläche des Kupfers ist in einigen Teilen vernickelt worden, was allerdings nur Auswirkungen auf die Optik hat.
Die Plexisglasabdeckung des Kühlers verschließt aber nicht nur den Bereich in dem auch das Wasser fließt, sondern ist auch darüber hinaus gezogen worden und schützt zum Beispiel den hinteren Bereich des PCBs. Hier würde bei einer Founders Edition der Radiallüfter sitzen.
Je nach Lichteinfall sehen wir nicht nur Spiegellungen auf der Plexiglasabdeckung, sondern können auch sehr schön sehen, wie die CNC-Fräse durch das Kupfer gefahren ist, um die Kanäle einzuarbeiten. Die Laufwege des Werkzeugs lassen sich gut erkennen – dabei fährt eine solche Fräse bis auf Bruchteile eines Millimeters genau durch das Material.
Entscheidend ist natürlich die Kühlung der GPU, wenngleich auch die Speicherchips und VRMs vom Kupferblock abgedeckt werden. Da die GPU aber die höchste Abwärme erzeugt, legt EKWB hier besonderen Wert auf eine möglichst effiziente Kühlung. Dazu verbaut man eine sogenannte Split Flow Cooling Engine. Dabei handelt es sich um nichts anderes, wie die fein herausgearbeiteten Kanäle in der Mitte des Bildes. Hier ist die Kontaktfläche zwischen Wasser und Kühlkörper entsprechend höher und damit kann die Abwärme besser abgeführt werden.
Bei einem Wasserkühler ebenfalls wichtig ist, wie viel Widerstand dem Wasser geboten wird. EKWB will durch die Formgebung der Kanäle sicherstellen, dass dieser Widerstand möglichst gering ist und die Pumpe damit wenig Arbeit hat, ein möglichst großes Volumen durch den Kühler zu pumpen. Im Falle des EKWB EK-FC1080 GTX spielt die Flussrichtung keine Rolle.
Auf dem Anschlussblock des Kühlers sind beidseitig G1/4"-Anschlüsse vorhanden, an die die Schläuche der Wasserkühlung angeschlossen werden können. Es spielt dabei keine Rolle, ob beide Anschlüsse auf einer Seite verwendet werden oder der Zu- und Rücklauf sich auf der jeweils anderen Seiten befinden.
In unserem Fall sind die Schläuche der Wasserkühlung in Richtung der Rückseite verbaut. Auf eine Backplate wird verzichtet, allerdings bietet Caseking auch an die dazugehörige Backplate von EKWB zu montieren.
Theoretisch wird aus einer GeForce GTX 1080 mit dem EKWB-Wasserkühler eine Single-Slot-Karte. Die Bauhöhe des Kühlers ist derart gering, dass die Karte insgesamt nur einen Slot belegt. Allerdings sieht die Founders Edition der GeForce GTX 1080 einen DVI-Anschluss vor und dieser sitzt über den drei DisplayPort-Ausgängen und dem einen HDMI-Ausgang. Damit belegt die Slotblende zwei Slots.
Die Founders Edition wird über einen 8-Pin-Anschluss versorgt. Dieser kann laut Spezifikation bis zu 150 W an die Karte führen. Hinzu kommen 75 W, die der PCI-Express-Steckplatz bereitstellen kann. Zusammen kommen wir also auf 225 W und setzen wir das Power-Target auf das Maximum, erreichen wir hier 216 W. Damit ist die Karte ausreichend versorgt und der 8-Pin-Anschluss kann auch deutlich mehr als die besagten 150 W an die Karte liefern – diese Leistung bezieht sich nur auf die Spezifikation und Mindestangabe.
Nur reicht der Wasserkühler natürlich nicht aus, um unsere Karte auch kühlen zu können. Dazu verwendeten wir eine EK Water Blocks EK-XRES 100 SPC-60 MX PWM Wasserpumpe und den MagiCool Copper Radiator II als Radiator. Die Länge der Schläuche reicht dabei aus, um den Radiator beispielsweise an der Oberseite des PC-Gehäuses unterzubringen.
Bei der verbauten Pumpe handelt es sich um eine EK-CoolStream PE 240. Das Reservoir hat einen Durchmesser von 60 mm und die Pumpe kommt auf eine Höhe von 121 mm inklusive der Pumpe selbst. Die Pumpe kann per PWM-Signal gesteuert werden.
Der dazugehörige Radiator hört auf den Namen EK-CoolStream PE 240 (Dual). Dieser kommt auf Abmessungen von 280 x 130 x 38 mm. Die Wassermenge, die im Radiator Platz findet, beläuft sich auf 165 ml, wenngleich es auf mehr auf die Durchflussmenge ankommt. Um das Wasser aber auch herunterkühlen zu können, bietet der Radiator Platz für zwei 120-mm-Lüfter.
Auf dem Radiator sitzen zwei 120-mm-Lüfter aus dem Hause Noiseblocker. Die NB-BlackSilentPRO arbeiten von 400 bis 1.500 Umdrehungen pro Minuten und sollen sich durch eine besonders geringe Geräuschkulisse auszeichnen. Im Vergleich zur Referenzversion erwarten wir eine deutlich geringere Lautstärke – trotz zweier Lüfter. Diese können aber besonders langsam drehen und der Luftstrom reicht dann auch aus, um das Wasser herunterzukühlen.
Mit den Standardeinstellungen einer Founders Edition wollten wir die KingMod-Karte natürlich nicht betreiben und haben daher an den dazugehörigen Reglern gedreht, um die Leistung der Karte zu steigern. Dazu haben wir zunächst einmal das Power-Limit auf +20 % gesetzt, so dass wir hier nun auf 216 anstatt 180 W kommen. Alleine diese Maßnahme trägt bereits dazu bei, dass die Karte einen Boost-Takt von 2.024 MHz erreicht. Aufgrund der niedrigen Temperatur wird weder das Temperatur-Limit noch das Power-Limit erreicht und damit läuft die Karte auf ihrem maximalen Boost-Takt.
In der Folge haben wir an der Taktschraube gedreht und diesen Schritt für Schritt gesteigert. Als letzten Schritt konnten wir einen Boost-Takt von 1.863 MHz vorgeben, der in der Praxis dann bei 2.154 MHz lag. Damit konnten wir den Takt der Karte noch einmal um etwas mehr als 6 % steigern. Den Speicher haben wir von 1.250 bzw. 2.500 MHz auf 1.325 bzw. 2.700 MHz übertaktet. Mit diesen Werten haben wir letztendlich auch die Benchmarks vorgenommen, zu denen wir nun kommen.
Nun wollen wir uns auch noch anschauen, bei welcher Temperatur welcher Takt anlag:
| Spiel | Temperatur | Takt |
| The Witcher 3: Wild Hunt | 52 °C | 2.154 MHz |
| Rise of the Tomb Raider | 52 °C | 2.154 MHz |
| Hitman | 52 °C | 2.141 MHz |
| Far Cry Primal | 52 °C | 2.141 MHz |
| DiRT Rallye | 52 °C | 2.154 MHz |
| Anno 2205 | 52 °C | 2.141 MHz |
| The Division | 52 °C | 2.154 MHz |
| Fallout 4 | 52 °C | 2.154 MHz |
| DOOM | 52 °C | 2.141 MHz |
Die Software in Form der Spiele und Benchmarks haben wir umgestellt, die Hardware ist aber weitestgehend identisch geblieben. Um möglichst praxisnah zu testen, befindet sich das Testsystem in einem geschlossenen Gehäuse. Zudem befindet sich zwar das Windows 10 auf der SSD, die Spiele mussten wir aber auf eine Festplatte auslagern. Den Tests tut dies aber keinen Abbruch.
| Das Testsystem | |
|---|---|
| Prozessor | Intel Core i7-3960X 3,3 @ 3,9 GHz |
| Kühlung | Corsair H110i GT All-in-One-Wasserkühlung |
| Mainboard | ASUS P9X97 Deluxe |
| Arbeitsspeicher | G.Skill |
| SSD | OCZ Arc 100 240 GB |
| Netzteil | Seasonic Platinum Series 1.000 Watt |
| Betriebssystem | Windows 10 64 Bit |
| Gehäuse | Fractal Design Define R5 |
Folgende Treiber kamen für die Tests zum Einsatz:
- alle NVIDIA-Grafikkarten: GeForce 378.78
- alle AMD-Grafikkarten: Radeon Software 17.2.1
Folgende Spiele und Benchmarks haben wir verwendet:
- Futuremark 3DMark
- Luxmark 3.0
- GPUPI 2.2
- The Witcher 3: Wild Hunt
- Rise of the Tomb Raider
- Hitman
- Far Cry Primal
- DiRT Ralley
- Anno 2205
- The Division
- Fallout 4
- The Talos Principle
- DOOM
Die Messungen beginnen wir wie immer mit der Lautstärke, schauen uns dann aber auch die Leistungsaufnahme und GPU-Temperaturen an.
Lautstaerke
Idle
Bei der Idle-Lautstärke nehmen wir für die Caseking KingMod GeForce GTX 1080 FE an, dass diese nur die Wasserkühlung gekühlt wird und daher keine aktiven Elemente auf der Karte selbst vorhanden sind. Daher beschreiben wir die Karte in diesem Vergleich als lautlos, da wir die Messmethode der anderen Karten nicht auf solche mit einer externen Anbindung vergleichen können.
Lautstaerke
Last
Dies gilt natürlich auch unter Last, wenngleich wir hier schon feststellen können, dass die beiden Lüfter auf dem Radiator etwas schneller drehen. Dennoch können wir keine Vergleichswerte für die Lautstärke angeben, zumal die KingMod GeForce GTX 1080 FE nur die wassergekühlte Karte umfasst – Nutzer verwenden aber unterschiedliche Pumpen und Radiatoren.
Temperatur
Idle
Auch nachdem wir das Testsystem mit der Custom-Wasserkühlung durch die Benchmarks geschickt haben, stellt sich eine Idle-Temperatur von 33 °C ein. Dieser Wert ist aber natürlich abhängig von der Dauer der Abkühlphase sowie der eingesetzten Wasserkühlung. Mit 33 °C ist die KingMod GeForce GTX 1080 FE aber vergleichsweise kühl.
Temperatur
Last
Unter Last zeigt sich dann das Potenzial einer solchen Kühlung. Die GPU-Temperatur überschreitet einen Wert von 52 °C nicht und das, obwohl wir die Karte auf 2.154 MHz übertaktet haben. Auch für diese Temperatur gilt natürlich, dass der Wert extrem von den restlichen Komponenten der Wasserkühlung abhängt.
Leistungsaufnahme (Gesamtsystem)
Idle
Bei der Idle-Leistungsaufnahme können wir keinerlei Besonderheiten feststellen. Da wir das Gesamtsystem messe, fließen auch die Komponenten der Wasserkühlung hier mit ein. Ein paar Watt Unterschied stellen hier aber weder einen positiven noch einen negativen Punkt für die Bewertung dar.
Leistungsaufnahme (Gesamtsystem)
Last
Schon anders sieht dies für die Leistungsaufnahme unter Last aus. Hier messen wir mit 397,7 W den höchsten Wert, den eine GeForce GTX 1080 bisher verbraucht hat. Dies liegt aber sicherlich auch daran, dass die Spannungen und Taktraten am längsten hochgehalten werden konnten.
Leistungsaufnahme (Gesamtsystem)
Idle - 2 Monitore
Keinerlei Probleme sehen wir für den Multi-Monitor-Betrieb. Der Verbrauch steigt zwar leicht an, ein großes Problem sollte dies jedoch nicht sein.
Der 3DMark von Futuremark gehört zu den beliebtesten synthetischen Benchmarks und bietet damit eine breite Basis für den Vergleich unterschiedlicher Systeme oder einzelner Komponenten. Dabei bieten die unterschiedlichen Presets die Möglichkeit das System auf unterschiedliche Herausforderungen zu testen - bis hin zu UltraHD/4K-Auflösungen. Ursprünglich als reiner DirectX-11-Benchmark entwickelt bietet der 3DMark inzwischen auch die Möglichkeit sich eine Leistungs-Domäne von DirektX 12 genauer anzuschauen, die sogenannten Draw Calls.
Futuremark 3DMark
Fire Strike
Futuremark 3DMark
Fire Strike Extreme
Futuremark 3DMark
Fire Strike Ultra
Der Luxmark 3.0 ist ein Render-Benchmark, der auf die OpenCL-Schnittstelle zurückgreift und damit eine breite Hardware-Basis adressiert. Der Luxmark wurde als Programm zur Leistungsbestimmung für den LuxRender entwickelt. Die LuxRender-2.x-API wird verwendet um eine Szene zu berechnen. Die Ausgabe erfolgt in Samples pro Sekunde.
Luxmark 3.0
Sala
Mit Hilfe von GPUPI wird Pi auf Basis unterschiedlicher Schnittstellen berechnet. Möglich ist die Berechnung auf Prozessoren sowie Grafikkarten und Programme wie SuperPi und ähnliche dienen schon lange als Möglichkeit die Rechenleistung von Hardware zu bestimmen. GPUPI verwendet, wie der Name schon sagt, die GPU der Grafikkarte zu Berechnung. Wir verwenden dazu die OpenCL-API und lassen Pi auf 500 Millionen oder 1 Milliarde Stellen berechnen. GPUPI beschreibt besonders gut die 64 Bit Integer Performance der Hardware.
GPUPI 2.0
500M
GPUPI 2.0
1000M
The Witcher 3: Wild Hunt ist ein Rollenspiel und basiert auf der Hintergrundgeschichte und Spielwelt der Buchvorlage von Andrzej Sapkowski. Als Geralt von Riva gilt es sich durch eine mittelalterliche Fantasiewelt zu schlagen und sich dabei zahlreichen Aufgaben zu stellen. Als Spieleengine kommt die von CD Project Red eigens entwickelte Red Engine in der Version 3 zum Einsatz. Für ein Open-World-Rollenspiel setzt sie neue Maßstäbe bei der grafischen Darstellung.
The Witcher 3
1.920 x 1.080
The Witcher 3
2.560 x 1.440
The Witcher 3
3.840 x 2.160
Rise of the Tomb Raider
1.920 x 1.080 1xFXAA 16xAF
Rise of the Tomb Raider
1.920 x 1.080 2xSSAA 16xAF
Rise of the Tomb Raider
2.560 x 1.440 1xFXAA 16xAF
Rise of the Tomb Raider
2.560 x 1.440 2xSSAA 16xAF
Rise of the Tomb Raider
3.840 x 2.160 1xFXAA 16xAF
Rise of the Tomb Raider
3.840 x 2.160 2xSSAA 16xAF
Hitman
1.920 x 1.080 SMAA 16xAF
Hitman
2.560 x 1.440 SMAA 16xAF
Hitman
3.840 x 2.160 SMAA 16xAF
Far Cry Primal
1.920 x 1.080 4xMSAA 16xAF
Far Cry Primal
2.560 x 1.440 4xMSAA 16xAF
Far Cry Primal
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