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  • AMD Radeon R9 Nano optimiert: Dank Wasserkühlung wird die Mini-Karte zum Effizienzwunder
    Quelle: PC Games Hardware

    AMD Radeon R9 Nano optimiert: Dank Wasserkühlung wird die Mini-Karte zum Effizienzwunder

    AMDs smarte R9 Nano hat ihren Titel als Effizienzkünstler in zahlreichen Tests unter Beweis gestellt. Wir gehen heute einen Schritt weiter und optimieren die Karte bezüglich GPU-Spannung und Powertarget mithilfe eines Wasserkühlers aus dem Hause Aqua Computer. Spannende Ergebnisse warten in Form umfangreicher Messungen mit Takt-Scatterplots und Spieleleistung auf Sie. Muss sich Nvidias Pascal-GP104 fürchten?

    AMDs Radeon R9 Nano gilt als die effizienteste Grafikkarte der 28-Nanometer-Ära und ist unbestritten die kleinste High-End-Grafikkarte der Welt: Mit nur 15,3 Zentimetern Baulänge füllt sie selbst Mini-ITX-PCs nicht vollständig aus und bietet dennoch die Leistung einer "ausgewachsenen" Grafikkarte wie der Geforce GTX 980 oder Radeon R9 Fury. Welche Effizienzgewinne mithilfe von Undervolting möglich sind, hat PC Games Hardware bereits in der Ausgabe 05/2016 geklärt. Nun folgt die Krönung: Wir optimieren die Nano mithilfe frischer Hochleistungswärmeleitpaste, einem Fullcover-Wasserkühler aus dem Hause Aqua Computer sowie gezieltem Undervolting.

    Radeon R9 Nano optimiert: Der passende Wasserkühler

          

    Aqua Computer kryographics für Radeon R9 Nano acrylic glass edition, vernickelte Ausführung Aqua Computer kryographics für Radeon R9 Nano acrylic glass edition, vernickelte Ausführung Quelle: PC Games Hardware Beim Testkandidaten greifen wir - wenig verwunderlich - auf das Referenzdesign der Radeon R9 Nano zurück, welche wir mit einem Fullcover-Wasserkühler bestücken. Ein passendes Exemplar stellt uns Aqua Computer in der Luxusvariante mit Nickelbeschichtung und Sichtfenster zur Verfügung, welcher im Handel mit rund 115 Euro zu Buche schlägt. Günstiger gibt's die Einstiegsversion mit Kupfer und Edelstahleinsatz, welche bereits für 90 Euro zu erwerben ist. Dass die R9 Nano auch bei Wasserkühlungsherstellern Interesse geweckt hat, zeigt die Verfügbarkeit von zahlreichen Kühlern. Alternativen finden Sie auch bei Alphacool, EK Water Blocks oder XSPC.

    Doch zurück zum Testkandidaten: Den Aqua Computer kryographics für R9 Nano zeichnen die sehr gute Verarbeitung und Vollabdeckung des PCBs aus. Gekühlt werden analog zum Referenz-Luftkühler Grafikprozessor, HBM-Speicher und Spannungswandler. Für letztere legt Aqua Computer eine ausreichende Menge an Wärmeleitpads bei, welche selbst zugeschnitten werden müssen. Die Anleitung (deutsch/englisch) gibt dabei detailliert Auskunft über zu kühlende Bauteile. Wir kombinieren den kryographics in einem kleinen Wasserkreislauf mit einem 140-mm-Radiator mitsamt passendem Lüfter (Yate Loon D14BH-12), welchen wir lediglich mit 5 Volt Spannung betreiben. Das Wasser fördert eine auf 7 Volt gedrosselte Alphacool DC-LT-Pumpe durch den Kreislauf.

    Radeon R9 Nano optimiert: Der Umbau

          

    Beim Umbau einer R9 Nano/Fury (X) können Sie trotz neuartiger Speichertechnologie nach gewohntem Schema vorgehen, wie wir in der Bildergalerie zeigen. Einzig dem empfindlichen Interposer, welcher GPU- und HBM-Speichersilizium beherbergt, gilt es erhöhte Aufmerksamkeit zu schenken: Die empfindlichen Datenleitungen zwischen Grafikprozessor und Speicher sind nur durch eine dünne Passivierungsschicht geschützt und dürfen keinesfalls mechanisch beschädigt werden. Hier ist Geduld, äußerste Vorsicht und eine Menge Reinigungsmittel gefragt, um die alte Wärmeleitpaste zu entfernen.

    Den kryographics montieren wir vorerst nur über die sechs Schrauben rund um die GPU, um anschließend den Sitz des Kühlers durch sofortige Demontage zu überprüfen. Wie der Bildergalerie zu entnehmen ist, können wir dem Wasserkühler dabei ein sehr gutes Passbild attestieren, was auf saubere Konstruktion in Verbindung mit den Abstandshaltern im Boden des Kühlers zurückzuführen ist. Nach erneuter Montage können wir die Schrauben schrittweise und über Kreuz handfest fixieren. Für einen ersten Bild-Test in BIOS oder auf dem Desktop des Betriebssystems können Sie die Karte übrigens durchaus kurz ohne Kühlmedium, also im trockenen Aufbau testen. Bis sich der massive Kupferkühler erwärmt, vergeht einige Zeit.

    Radeon R9 Nano optimiert: Testmethodik

          

    Für unsere Tests verwenden wir vier Spiele aus dem bekannten PCGH-Parcours. Um die Fiji-GPU maximal zu fordern, erfolgen die Tests durchgehend in Ultra-HD-Auflösung mit maximalen Details. Für den Kurztest wollen wir nebst Fps-Vergleichen aber noch weitere Zahlenwerte sprechen lassen und ziehen dafür Maximaltemperaturen von Grafikprozessor und Spannungswandlern mit ein und werfen einen detaillierten Blick auf das Taktverhalten der Karte. Hierzu weichen wir von unseren 20-sekündigen Benchmarksequenzen ab. Stattdessen verweilen wir zur Erhaltung der Reproduzierbarkeit statisch für 10 Minuten an der jeweiligen Startposition unserer Benchmarksequenzen. Das reicht bereits aus, um einen quasistatischen Zustand im offenen Testaufbau einzustellen. Nach Abschluss der zehnminütigen Messung von Temperatur und Taktverhalten erfolgt der bekannte 20-sekündige Benchmark zur Bestimmung der Spieleleistung. Dieses Vorgehen wiederholen wir jeweils drei Mal und bilden die Mittelwerte.

    Radeon R9 Nano optimiert: Ergebnisse - Temperaturen und Taktraten

          

    Wandlertemperaturen lassen sich bei der Fiji-Serie mit den aktuellen Versionen von HWInfo auslesen. Wandlertemperaturen lassen sich bei der Fiji-Serie mit den aktuellen Versionen von HWInfo auslesen. Quelle: PC Games Hardware Wir vergleichen die Radeon R9 Nano bei Standardeinstellung mit Luft- und kryographics-Wasserkühler. Darüber hinaus reizen wir die Nano mit unterschiedlichen Einstellungen aus. In einem ersten Schritt reduzieren wir bei Standardtaktraten die Spannung für den Grafikprozessor - unser Exemplar läuft schlussendlich mit einem Abzug von 60 Millivolt noch stabil durch alle Tests. Ein nicht zu vernachlässigender Nebeneffekt unserer Mühen: Mit reduzierter GPU-Spannung nimmt die Neigung der Nano zu Zirpen und Fiepen der Wandler spürbar ab.

    In der letzten Einstellung beschleunigen wir die Nano. Hierzu erhöhen wir das Powertarget um 30 Prozent, was anstatt der angegeben 175 rund 228 Watt Typical Gaming Power (TGP) entspricht und damit am Rande der PCI-Express-Norm des Board-Layouts mit einfachem 8-Pol Anschluss kratzt. Dazu gesellt sich eine Übertaktung auf 1.050 MHz nach Vorbild der großen Schwester Fury X. Zuletzt ermitteln wir mit 48 Millivolt den maximalen Wert, den wir der GPU dabei noch stabil an Spannung abknausern können.

    Radeon R9 Nano optimiert: Benchmarkchart Temperatur Radeon R9 Nano optimiert: Benchmarkchart Temperatur Quelle: PC Games Hardware Mit dem Luftkühler des Referenzdesigns protokollieren wir Drehzahlen zwischen 2.250 und 2.400 Umdrehungen pro Minute. Die GPU-Temperaturen erreichen dabei durchgehend den Zielwert von 75 Grad Celsius. Bei den Spannungswandlern ermitteln wir mit bis zu 84 Grad Celsius etwas höhere Temperaturen. Der Umbau auf Wasserkühlung sorgt an beiden Fronten für merkliche Entspannung: Die GPU rückt mit maximal 43 Grad Celsius weit von der Zieltemperatur ab, die Spannungswandler bleiben ebenfalls 30 Kelvin kühler. Selbst mit deutlich erhöhtem Powertarget erwärmt sich die GPU nur minimal mehr, was hauptsächlich an der leicht höheren Wassertemperatur im Kreislauf liegen dürfte. Auch die Spannungswandler bleiben dank der effektiven Kühlung mit maximal 65 Grad Celsius im Worstcase-Fall (Far Cry 4) im tiefgrünen Bereich.

    Zur detaillierten Analyse des Taktverhaltens ermitteln wir mittels GPU-Z zweimal pro Sekunde (Messfrequenz 500 Millisekunden) die Kombination aus aktueller Taktrate und GPU-Spannung. Die Ergebnisse tragen wir im Anschluss als halbtransparente Punkte in einem Streudiagramm (auch Scatter Plot genannt) auf, um die häufigsten Kombinationen sichtbar zu machen, welche unsere Nano in der zehnminütigen Testsequenz ansteuert. Da der reine Umbau auf Wasserkühlung aufgrund der strammen Watt-Begrenzung kaum Änderungen hervorruft, tragen wir der Übersichtlichkeit halber nur unsere wassergekühlten Ergebnisse in den Diagrammen auf. Die Ergebnisse im Ausgangszustand mit Referenzkühler liegen nahezu deckungsgleich mit den Ergebnissen "AC kryographics, default".

    In Crysis 3 und The Vanishing of Ethan Carter Redux bildet sich ein vergleichbares Verhalten ab: Im Mittel hält sich die Karte mit wenigen Ausnahmen innerhalb von drei Spannungsstufen auf und regelt die Taktrate dem Wattbudget entsprechend feingranular (Mittelwert: 1,05 Volt bei 880 MHz). Mit Undervolting erhöht sich die Bandbreite an genutzten Spannungsstufen leicht, wobei bei identischem Mittelwert (1,05 Volt) zugleich um 40 MHz höhere Taktraten zu beobachten sind. Die Übertaktung in Verbindung mit dem erweiterten Energiebudget greift durchgehend auf nur eine deutlich höher gelegene Spannungsstufe zurück (1,13 Volt). Beim GPU-Takt sind nur wenige Eingriffe in die Taktraten von rund 1.050 MHz feststellbar.

    Lara Croft fordert die Karte vergleichsweise wenig. Im Mittel liegen im Ausgangszustand bereits 941 MHz bei 1,11 Volt GPU-Spannung an. Die Spannungsabsenkung führt auch hier zur Nutzung höherer Taktraten (rund 985 MHz) bei identischer Durchschnittsspannung. Mit Übertaktung nimmt die Karte nur rund 205 Watt auf und liegt damit noch deutlich unter dem vorgegeben Maximalwert. Die automatische Regelung legt daher wenig überraschend durchgehend die maximale Taktstufe von 1.050 MHz bei 1,14 Volt an.

    Far Cry 4 weist sich als echter Knacker unseres Kurztests aus. Bereits im Ausgangszustand steuert die Regelung hauptsächlich zwei niedrige Spannungsbereiche (1,03 Volt) sowie eine mittlere Taktrate von 860 MHz an. Das Verringern der Kernspannung erzeugt auch in Far Cry 4 den bekannten Effekt, der die Spannung etwas auffächert (1,01 Volt) und das Taktniveau hebt (910 MHz). Auch mit erweitertem Powertarget bleibt die Regelung der Karte aber zurückhaltend und nutzt maßgeblich zwei Spannungsstufen aus (im Mittel 1,10 Volt). Nur selten schnellt der Takt für einige Messpunkte über die 1.000-MHz-Marke - im Schnitt liegen gar nur 970 MHz an.

    Radeon R9 Nano optimiert: Ergebnisse - Spieleleistung

          

    Für jedes der vier getesteten Spiele geben wir neben den ausführlichen Analysen auch die Durschnitts-FPS im üblichen Format an, um eine direkt Leistungseinschätzung unserer Taktspielereien zu ermöglichen. Direkt unter diesem Text finden Sie hierzu eine Selektion der PCGH-Grafikkarten-Benchmarks (siehe Spiele-Benchmarks für CPUs und Grafikkarten: Assassin's Creed Unity, GTA 5, Witcher 3 - so testet PCGH).

    Radeon R9 Nano optimiert: Benchmarkchart Fps Radeon R9 Nano optimiert: Benchmarkchart Fps Quelle: PC Games Hardware Der Wechsel auf den Wasserkühler bringt nur geringfügig bessere Fps-Werte. Zu eng ist das Wattbudget gesteckt und nur selten limitiert die GPU-Temperatur die Taktrate. Der Wasserkühler bietet hier außer absolut entspannter Lautstärkeverhältnisse also noch keinen wirklichen Vorteil. Mit einem Eingriff in die GPU-Spannung locken im Mittel dann schon rund sechs Prozent mehr Leistung aus der Mini-Platine. Das ist typisch für die powerlimitierte Nano, welche durch das Undervolting nicht weniger Energie aufnimmt, sondern höhere Taktraten fährt - die ohnehin hohe Energieeffizienz steigt folglich weiter an (vgl. hierzu auch S. 28 PCGH-Heft 05/16).

    Mit erhöhtem Powertarget legt die Nano in unseren vier getesteten Spielen richtig los. Im Mittel erhalten wir 15 Prozent höhere Bildraten und erreichen damit in drei von vier Spielen Fury-X-Niveau. Ein gutes Ergebnis unter Berücksichtigung des deutlich niedrigeren Watt-Budgets. Einzig Far Cry 4 schöpft das nach wie vor stramme Energiekorsett derart aus, dass es nicht für die vollen 1.050 MHz der großen Schwester reicht und die Durchschnitts-Fps daher etwas geringer ausfallen. Da dieser Umstand aber auch schon auf den Ausgangszustand zutrifft, liegt der Geschwindigkeitsgewinn unserer Nano auch hier bei rund 15 Prozent.

    Radeon R9 Nano optimiert: Das Fazit

          

    Mit dem kryographics erhält der geneigte Käufer nicht nur einen hochwertigen und äußerst potenten Wasserkühler für die Radeon R9 Nano, sondern kann durch geschickte Eingriffe in GPU-Spannung und Powertarget die Leistung des Pixelbeschleunigers darüber hinaus deutlich steigern. In Verbindung mit den niedrigen Temperaturen verzeichnen wir nur geringfügige Leistungssteigerungen im Bereich von zusätzlichen 20 MHz, die durch niedrigere GPU-Temperatur hervorgerufen werden und allenfalls das Prädikat "messbar" verdienen.

    Etwas mehr Leistung lässt sich die Karte mit Undervolting entlocken, wodurch im Mittel etwa 60 MHz höhere Taktstufen gesetzt werden. Das funktioniert soweit aber auch noch mit dem Referenz-Luftkühler (siehe Video unten). Wagt sich der Nutzer zusätzlich an das Powertarget der Karte - dank Wasserkühler verbleiben die Wandlertemperaturen im grünen Bereich - gibt es dann Mehrleistung satt, welche nicht mehr nur das Prädikat messbar verdient, sondern fühlbar wird. Hierbei winkt mit etwas Mut gar Spieleleistung auf Augenhöhe der großen Schwester alias Fury X - wohlgemerkt auch hier bei sehr leiser Geräuschkulisse. Die Effizienz bleibt nicht zuletzt dank Undervolting und den niedrigen Temperaturen auf gutem Niveau. Kombiniert man den Kühler zusätzlich mit der optionalen Single-Slot-Blende, wie in unserem Test geschehen, erhalten Sie einen schnellen, ultrakompakten Pixelbeschleuniger mit höchster Effizienz - ideal für alle, denen die neuen Pascal-Grafikkarten zu teuer oder klobig sind.

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    05:51
    Radeon R9 Nano in Aktion: 15,3-Zentimeter-Kampfzwerg im Video
    Wissenswert: Mehr Informationen zum Thema finden Sie in:
    PC-Spiele mit DirectX 12 & Win10-Exklusivität: Games-Liste aktualisiert
      • Von bschicht86 BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von BigYundol

        NVidia wurde sicher nicht vorher darüber informiert, sie haben sich vielleicht so gut es ging über div. Leaks informiert, ja, aber das ist was gänzlich anderes.
        Dass AMD nVidia nicht direkt einweiht, sollte klar sein. Mir ging es eher um das Gerücht, dass scheinbar diverse Redakteure ihre AMD-Informationen unter NDA stehend direkt an nVidia weiterleiten.

        Andersrum gehts wohl genauso, wo sich nVidia gefragt hat, wie AMD an den Pressetreiber rankam, der ja scheinbar bei AotS "Texturprobleme" hat.
      • Von BigYundol PC-Selbstbauer(in)
        Zitat von bschicht86
        Falls das stimmt, wurde nVidia vorher informiert oder sie haben sie einfach früher rausgehauen wie jetzt z.B. die 1070
        Ich meine mich zu erinnern, dass es damals ein riesen Drama darum gemacht wurde, dass die Furien sich 1-2 Monate verzögerten.

        Die FANatiker schoben das dann darauf, dass AMD offenbar von der Leistung der 980Ti überrascht worden sei und die Verzögerung dadurch begründet war, dass AMD versuchte jedes Quäntchen Mhz aus Fiji herauszupressen.

        Die Tatsache, dass sich selbst die Fury X mit den AMD-üblichen ~5-10% übertakten lässt, entkräftigt diese Spekulation jedoch zumindest teilweise. Hauptproblem war da wohl eher der HBM-Speicher... und der spürbare Prototypenzustand u.a. durch die HBM-Technologie. Und die Sache, dass GCN3 die potentiell vorhandene Performance, verglichen zu Hawaii/Grenada, nicht richtig auf die Strasse bringt. Dabei ist GCN2 auch als nicht gerade effizient verschrieen.

        NVidia wurde sicher nicht vorher darüber informiert, sie haben sich vielleicht so gut es ging über div. Leaks informiert, ja, aber das ist was gänzlich anderes.
      • Von Noctua BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von BigYundol
        980Ti Launch 01.06.2015
        Fury X Launch 24.06.2015, dann in homöopatischen Dosen verfügbar.

        Oder sind die Wikipedia-Einträge wieder mal falsch
        Ich habe die Daten zwar nicht im Kopf, aber ich meine mich auch daran zu erinnern, dass die 980TI vor der Fury X kam und besser verfügbar waren. Ich hatte damals eine neue Graka gebraucht und lange auf die Fury X gewartet bis ich die Geduld verloren hatte und dann zur anderen gegriffen habe.
      • Von bschicht86 BIOS-Overclocker(in)
        Zitat von BigYundol
        980Ti Launch 01.06.2015
        Fury X Launch 24.06.2015, dann in homöopatischen Dosen verfügbar.
        Falls das stimmt, wurde nVidia vorher informiert oder sie haben sie einfach früher rausgehauen wie jetzt z.B. die 1070
      • Von BigYundol PC-Selbstbauer(in)
        Zitat von MfDoom
        Die GTX980ti kam nach der FuryX und man könnte meinen sie wurde wegen dieser so stark. Und lag deshalb auch über der TitanX, das hat man in Kauf genommen um AMD zu schlagen.

        Mit der 1080ti wird es genauso laufen, Nvidia kann es sich leisten abzuwarten was Vega bringt um sich dann knapp drüber zu setzen Aber verschenken werden sie trotzdem nichts
        980Ti Launch 01.06.2015
        Fury X Launch 24.06.2015, dann in homöopatischen Dosen verfügbar.

        Oder sind die Wikipedia-Einträge wieder mal falsch
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AMD Radeon R9 Nano 4G
AMD Radeon R9 Nano optimiert: Dank Wasserkühlung wird die Mini-Karte zum Effizienzwunder
AMDs smarte R9 Nano hat ihren Titel als Effizienzkünstler in zahlreichen Tests unter Beweis gestellt. Wir gehen heute einen Schritt weiter und optimieren die Karte bezüglich GPU-Spannung und Powertarget mithilfe eines Wasserkühlers aus dem Hause Aqua Computer. Spannende Ergebnisse warten in Form umfangreicher Messungen mit Takt-Scatterplots und Spieleleistung auf Sie. Muss sich Nvidias Pascal-GP104 fürchten?
http://www.pcgameshardware.de/Radeon-R9-Nano-4G-Grafikkarte-261066/Specials/Wasserkuehlung-OC-1197110/
03.06.2016
http://www.pcgameshardware.de/screenshots/medium/2016/06/Radeon-R9-Nano-optimiert-mit-Wakue-11-pcgh_b2teaser_169.jpg
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