Seite 3: Die Kühlung der RTX-30-Serie

Bis zu 350 W Abwärme erzeugen die neuen Karten und dementsprechend hat sich NVIDIA auch die Kühlung ein neues Konzept ausgedacht. Dazu hat man sich zunächst die typische Durchlüftung eines Gehäuses angeschaut, die eine Versorgung mit Frischluft über die Front vorsieht und eine Entlüftung über den rückseitigen Bereich oder die Oberseite des Gehäuses.

Eine Grafikkarte mit Blower-Kühler passt sich in ein solches Konzept schon recht gut ein, weil sie die Luft im Inneren des Gehäuses ansaugt und dann fast komplett über die Slotblende nach außen führt. Für ein typisches Axiallüfter-Design gilt dies nicht mehr. Hier verbleibt ein Großteil der warmen Luft im Inneren des Gehäuses und durch die großen PCBs und geschlossenen Backplates gibt es auch keinen wirklich gerichteten Luftstrom mehr. Die warme Luft wird mehr oder weniger einfach nur im Gehäuse verteilt.

Für die neuen Karten hat sich NVIDIA daher das in den Gerüchten bereits mehrfach besprochene Design mit einem Lüfter im hinteren Bereich überlegt, der die Luft einfach nur hindurch lässt und über der Karte wieder ausbläst und einem zweiten Lüfter, der zumindest einen Teil der Luft über die Slotblende hinausdrückt.

Damit der hintere Lüfter nicht von einem PCB oder der Backplate blockiert wird, musste das PCB deutlich kürzer und anders gestaltet werden. Am Ende dabei herausgekommen ist ein extrem kurzes PCB, welches auch noch einen dreieckigen Ausschnitt besitzt. Obiges Bild zeigt das PCB einer GeForce RTX 2080 – mit viel Platz zwischen den Speicherchips und dem GPU-Package, viel Platz zwischen dem Bereich der GPU und der Slotblende links und ebenso viel Platz im Bereich der Strom- und Spannungsversorgung rechts.

Die VRMs, die Speicherchips und das GPU-Package derart eng zueinander zu platzieren, ist vor allem für die Kühlung eine Herausforderung. Den geringeren Platzbedarf verschafft sich NVIDIA aber auch durch den neuen 12-Pin-Anschluss und den kompakteren NV-Link-Anschluss (der hier auf dem PCB der GeForce RTX 3080 allerdings nicht vorhanden ist).

Die Kühlung wird durch den geringeren Bauraum allerdings zur Herausforderung. Direkt auf dem eng gepackten Bereich aus VRMs, Speicherchips und der GPU sitzt eine Baseplate mit Vapor-Chamber. Diese nimmt die Abwärme auf und leitet sie über vier Heatpipes teilweise in den hinteren Bereich der Karte. Ein Lüfter in Push-Konfiguration sorgt allerdings bereits über der Baseplate dafür, dass ein Teil der Abwärme angeführt werden kann.

Den Rest erledigt dann ein Lüfter in Pull-Konfiguration im hinteren Bereich. Die Abwärme des hinteren Lüfters wird dann sozusagen vor den CPU-Sockel geblasen. Dort befindet sich dann entweder ein Tower-Kühler, der diese warme Luft ansaugt und mit verarbeiten muss oder aber im Falle eine Wasserkühlung gibt es einen Luftstrom von rechts nach links, der die warme Luft der Grafikkarte mit aufnimmt. Eine dritte Möglichkeit ist, dass die warme Luft weiter bis zum Deckel des Gehäuses strömt und dort hinausgeblasen wird – beispielsweise durch einen dort verbauten Radiator.

Laut NVIDIA soll es zu keiner signifikanten Erwärmung der weiteren Komponenten kommen. Dies gilt für den Prozessor, den Arbeitsspeicher oder einen eventuell verbauten Radiator. Die Abwärme wäre in den meisten Kühlerdesigns ohnehin im Gehäuse verblieben und hätte verarbeitet werden müssen. Nun soll es laut NVIDIA wenigstens eine dedizierte Richtung der Abluft geben, mit der die weiteren Komponenten besser umgehen können.

Durch das neue Kühldesign soll eine GeForce RTX 3080 mit einem Power-Limit von 320 W bei gleicher Temperatur um 10 dB(A) leiser als eine GeForce RTX 2080 mit 320 W sein. Bei gleicher Lautstärke soll die Kühlung die GPU-Temperaturen um 20 °C niedriger halten können.

Eine GeForce RTX 3090 mit ihren 350 W soll sogar um 30 °C kühler bei gleicher Lautstärke arbeiten können im Vergleich zu einer Titan RTX bei ebenfalls 350 W. Hier muss man aber wissen, dass eine GeForce RTX 2080 und deren Kühllösung mit einer TGP von 225 W vorgesehen ist und die 320 W schon eine Herausforderung für die Kühlung dieser Karte darstellen. Das eine solche Kühlung mit 320 W so ihre Probleme hat, sollte daher nicht verwundern. Dies gilt auch für eine Titan RTX, wenngleich diese gleich auf 280 W ausgelegt ist und der Abstand zu 350 W damit geringer ist. Aber auch hier ist klar, dass eine auf 350 W ausgelegte Kühlung besser funktioniert als eine solche, die sonst nur 280 W verarbeiten muss.

Letztendlich werden wir eigene Tests abwarten müssen, um uns hier ein eigenes Bild zu verschaffen. Eine um 10 db(A) leisere Kühlung würde bedeuten, dass sie dreimal leiser ist – in Anbetracht der erhöhten Leistungsaufnahme auf den älteren Vergleichskarten sicherlich vorstellbar. Die Founders Editions der GeForce RTX 2080 und GeForce RTX 2080 Ti arbeiteten mit 77 und 79 °C in unseren Tests immer recht nahe am Temperatur-Limit von 83 °C. Allerdings sieht NVIDIA auch ein Temperatur-Limit vor, an das sich die Karten über die Lüftersteuerung annähern sollen, um möglichst leise zu sein.

Aus einem von NVIDIA veröffentlichten Video zur Reflex-Technik lassen sich die Leistungsdaten einer GeForce RTX 3080 ablesen. Diese kommt hier auf einen Takt von 1.920 MHz und bei einer GPU-Power von 310 W auf eine Temperatur von 76 °C.

Auf die Aspekte der Kühlung, die Auswirkungen auf einen Tower-Kühler auf dem Prozessor sowie die zusätzliche Stromversorgung über den 12-Pin-Anschluss und eventuelle Auswirkungen durch den beiliegen Adapter gehen wir dann zum offiziellen Test der Karte(n) genauer ein.