Seite 7: Die Kühlung und Wärmebildaufnahmen

Eine Abwärme von bis zu 350 W erzeugen die neuen Karten und dementsprechend hat sich NVIDIA auch für 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 ist dabei ein extrem kurzes PCB herausgekommen, 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).

Auswirkungen der Kühlung

Das veränderte Konzept der Kühlung hat eventuell auch Auswirkungen auf das gesamte Kühlkonzept im Gehäuse. Eben diese Auswirkungen (wenn sie dann vorhanden sind) wollen wir uns nun einmal genauer anschauen.

Im rechten Schaubild haben wir einmal den Luftstrom simuliert, der durch das Gehäuse geführt wird. Von rechts wird die kühle Luft in das Gehäuse gesaugt. Die GeForce RTX 3080 Founders Edition saugt über die beiden Axiallüfter die Luft an. Vom Netzteil kommt auch noch ein Luftstrom von unten, der dann auf die Grafikkarte trifft.

Der rechte Lüfter der GeForce RTX 3080 zieht die Luft durch den Kühler und bläst sie oberhalb wieder aus. Der linke Lüfter saugt sie an und drückt einen Teil durch die Slotblende wieder aus dem Gehäuse. Ein Teil verbleibt aber auch seitlich an der Karte ausgeblasen im Gehäuse.

Die warme Luft über der Karte wird in unserem Fall vom Noctua NH-U12A angesaugt und durch den CPU-Kühler geführt. Der zweite Lüfter sowie der hintere Gehäuselüfter blasen sie dann aus dem Gehäuse. Die Frage ist, welche Auswirkungen die warme Luft über der Grafikkarte auf den Prozessor und den Arbeitsspeicher hat, denn offensichtlich müssen sie mit mehr warmer Luft umgehen können.

Links haben wir das Wärmebild einer GeForce RTX 3080 Founders Edition bei 320 W unter Volllast. Besonders der Bereich in der Mitte der Karte wird besonders warm. Ebenfalls zu erkennen ist, dass der Arbeitsspeicher sich erwärmt und auch die VRMs erzeugen eine gewisse Abwärme. Rechts ist die GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition zu sehen. Die Backplate der Karte wird ähnlich warm wie der mittlere Bereich der neuen Karte. Eine große Temperaturdifferenz können wir hier zunächst einmal nicht erkennen.

Es müssen also weitere Tests gemacht werden und für diese haben wir folgendes Setup gewählt:

Die Grafikkarten wurden jeweils im Gehäuse verbaut. Die Gehäuselüfter arbeiteten einmal mit 600 und einmal mit 1.300 Umdrehungen pro Minute.

Gegenüberstellung der Kühlung
Temperatur 3080 @320 W 3080 @320 W3080 @260 W2080 @260 W2080 @260 W
Gehäuselüfter 600 RPM 1.300 RPM600 RPM600 RPM1.300 RPM
GPU 77 °C 76 °C74 °C84 °C83 °C
CPU 80 °C 73 °C75 °C77 °C70 °C
DIMM1 57,8 °C 53,0 °C56,3 °C55,5 °C49,3 °C
DIMM2 56,8 °C 52,3 °C55,0 °C54,3 °C48,5 °C
DIMM3 55,5 °C 51,8 °C53,8 °C53,5 °C48,0 °C
DIMM4 53,5 °C 50,3 °C51,8 °C51,8 °C46,0 °C

Was also können wir aus diesen Daten schließen? Die GeForce RTX 3080 bringt mit ihren 320 W deutlich mehr Abwärme in das Gehäuse, als dies für eine GeForce RTX 2080 Ti mit 260 W der Fall ist. Diese Abwärme verbleibt in beiden Fällen zunächst einmal im Gehäuse und muss mittels der Gehäuselüfter abtransportiert werden.

Eine GeForce RTX 3080 lässt den Prozessor bei 80 °C unter Last arbeiten, mit einer GeForce RTX 2080 Ti sind es mit 77 °C nur wenige Grad Celsius weniger. Die Differenz dürfte auch in den 60  W Abwärme zu suchen sein, die zwischen den beiden Karten liegen. Mit einer GeForce RTX 3080 bei einem Power-Limit von 260 W sehen wir mit 75 °C einen ähnlichen Wert für die CPU-Temperatur.

Ausschlaggebend ist eine möglichst gute Belüftung. Egal ob GeForce RTX 3080 bei 320/260 W oder GeForce RTX 2080 Ti bei ebenfalls 260 W: Sorgen die Gehäuselüfter für mehr Durchzug, sinken die CPU-Temperaturen, während die GPU-Temperatur davon kaum profitiert. Der Einfluss der besseren Durchlüftung zeigt sich auch bei der GeForce RTX 2080 Ti. Die Abwärme muss aus dem Gehäuse raus, die GeForce RTX 3080 sorgt in jedem Fall nicht direkt für höhere CPU- und RAM-Temperaturen – oder hat nur einen sehr geringen Einfluss darauf.

Nach gut 30 Minuten Volllast haben wir ein paar Wärmebildaufnahmen gemacht, welche die Hotspots der Karte aufzeigen sollen. Von oben betrachtet findet sich dieser zwischen den beiden Lüftern. Mit 70 °C kann man hier schon von einer heißen Oberfläche sprechen. Von unten betrachtet bekommt man einen Blick auf die Basisplatte, welche die Abwärme zunächst aufnimmt und dann (auch über die Heatpipes) verteilt. Hier messen wir sogar fast 100 °C.

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Wie sich die Karte wo mehr oder weniger schnell aufheizt, zeigt der Zeitraffer mit achtfacher Geschwindigkeit.

Schlussendlich wollen wir auch auf den 12-Pin-Adapter noch eingehen, da eine derartige Steckverbindung immer auch einen höheren Widerstand darstellt und sich damit potentiell wärmt. Bei knapp 270 W, die zusammengenommen über diese beiden Stecker gehen, kann dies bei einer schlechten Steckverbindung problematisch sein. Wir messen mit 35 °C an der Außenseite aber keine erhöhten Temperaturen.