Ampere im Test: Lautheit, Leistungsaufnahme, Effizienz

Nvidia hat uns von der Geforce RTX 3080 ein Testmuster im Referenzdesign zukommen lassen, besser bekannt als Founders Edition, das wir uns an dieser Stelle näher ansehen. Die ersten Custom-Designs der Boardpartner sind ebenfalls im PCGH-Testlabor eingetroffen. Die Founders Edition ist natürlich wegen ihres neuen Kühlaufbaus von besonderem Interesse. An dieser Stelle sehen wir uns die die Geräuschentwicklung und den Stromdurst der RTX 3080 FE genauer an.

Moderate Lautheit - mit einem kleinen Makel

Die Geforce RTX 3080 zeigt sich in unserem Test von der angenehmen Seite. Im Grunde überfällig, aber daher besonders positiv ist, dass der neue Kühler erstmals die Lüfter im Leerlauf stilllegt - dieses Feature fand man zuvor nur bei Custom-Designs der Boardpartner. Somit beträgt die Lautheit beim Nichtstun genau 0,0 Sone. Auch die Wiedergabe eines (Youtube-)Videos oder der Anschluss weiterer Bildschirme bringt die RTX 3080 FE nicht aus dem Tritt, trotz zwischenzeitlich hochschnellender Taktraten sowie Spannungen und ansteigender Temperatur bleibt unser Muster bei diesem Niedriglastbetrieb lautlos. Das ändert sich bei echter Last.

Quelle: PC Games Hardware Geforce RTX 3080 Founders Edition: Lautstärkemessung im schallarmen Raum (Grundrauschen: ~0,1 Sone). Das empfindliche Mikrofon (rechts im Fokus) wird wie gehabt in 50 Zentimeter Entfernung platziert. Gibt man der Geforce RTX 3080 Founders Edition etwas zu tun, fangen beide 85-Millimeter-Axiallüfter mit ihrer Arbeit an, die Drehzahlkurve ist jedoch relativ flach. Die in der Firmware hinterlegte "Du sollst darunter bleiben"-Temperaturgrenze von 83 °C wird in jedem Fall verhindert; wir provozieren mit den Power-intensivsten Tests (Anno 2070 in nunmehr 6K, Desperados 3 in 8K und Black Mesa in 4K) schlimmstenfalls 79 °C Kerntemperatur. Wie bei Turing ist auch bei Ampere eine getrennte Lüfteransteuerung möglich - und wird bei der RTX 3080 FE umgesetzt. Interessant ist, dass die beiden ungleichen Lüfter-Brüder über eine getrennte Maximalleistung und somit auch PWM-Ansteuerung verfügen, dies jedoch in synchronen Drehzahlen resultiert. In besagten Härtefällen beträgt die Drehzahl beider Axiallüfter rund 2.150 U/Min bei 59/64 Prozent PWM-Leistung. Die damit erzeugte Lautheit ist im Angesicht der realen Leistungsaufnahme (siehe unten) und Kühlergröße allen Ehren wert: 3,3 Sone Lautheit, wie immer aus einem halben Meter Entfernung gemessen, sind definitiv hörbar und nichts für Silent-Fetischisten, störend ist die Geforce RTX 3080 FE mit diesem Maximalwert jedoch nicht. Zum Vergleich: Die 2018 für ihren guten Kühler gelobte Geforce RTX 2080 Ti FE (260 Watt TGP) erreicht eine Lautheit von 2,4 Sone bei ähnlicher Lüfterdrehzahl (~2.100 U/Min) und 76 °C Kerntemperatur.

Nicht unerwähnt bleiben sollte, dass die RTX 3080 Founders Edition bei einer anderen Geräuschart die typischen High-End-Probleme aufweist: Je nach Last, Bildrate und aktueller Lüfterleistung sind Spulengeräusche mehr oder minder deutlich hörbar. Zwar verhält sich nicht jedes Exemplar eines spezifischen Modells gleich, unser Sample macht jedoch keinen Hehl aus der hohen elektronischen Bauteillast. Bei üblichen, zweistelligen Bildraten ist ein leises Rattern respektive Zischen wahrnehmbar, das bei drei- oder gar vielstelligen Fps-Raten immer höherfrequent wird und in Fiepen gipfelt. Dieses Problem haben im Grunde alle High-End-Grafikkarten, auffällig ist es jedoch nur bei Modellen, in deren Lüfterlärm das Störgeräusch nicht untergeht. Die von PCGH angegebenen Sone-Werte für die Lautheit beinhalten das Spulenrattern.

Wie immer bildet die folgende Tabelle die Maximalwerte aller Grafikkarten ab. Wer eine gute Belüftung im Gehäuse vorweisen kann, nur in WQHD spielt oder bevorzugt mit Framelimits unterwegs ist, wird sowohl eine geringere Leistungsaufnahme als auch geringere Lautheit zu Gesicht bekommen. Störend laut wurde die Geforce RTX 3080 Founders Edition mit automatischer Lüfterregelung zu keiner Zeit.

Leistungsaufnahme wie erwartet

Kommen wir nun zum wohl kontroversesten Thema im Kontext Ampere. Letzteres ist nicht nur der Codename der neuen Nvidia-Generation und benannt nach dem Physiker André-Marie Ampère, sondern auch die Einheit für die Stromstärke. Wir vermuten keine Absicht bei der Namenswahl, allerdings passt der Kosename perfekt zum Produkt. Möglicherweise wollte Nvidia einfach der Meme-Community im Internet ein Schnippchen schlagen und Verballhornungen wie "Thermi" (statt Fermi) vermeiden, bei Ampere ist der Name jedoch zweifellos Programm. Die Rede ist von den fließenden Strömen angegeben in Ampere (A), welche multipliziert mit der Spannung (V) die elektrische Leistungsaufnahme in Watt (W) ergeben. Seit Monaten wurde gemunkelt, dass die Geforce RTX 3080 mit 320 Watt spezifiziert wird, und es kam tatsächlich so. Wie wir in unserer jüngsten Abhandlung zur Leistungsaufnahme erläutern, handelt es sich dabei um die sogenannte Total Graphics Power (TGP), Nvidias favorisierte Bezeichnung für die Leistungsaufnahme einer Grafikkarte. Dieser Wert darf nicht mit der Thermal Design Power (TDP) verwechselt werden - die TGP, auch Total Board Power oder kurz TBP genannt, lässt kurzzeitige Lastspitzen unter den Tisch fallen.

Quelle: PC Games Hardware Geforce RTX 3080 Founders Edition auf dem PCAT-Teststand (Leistungsaufnahmemessungen)
PCGH misst die Leistungsaufnahme von Grafikkarten seit August noch genauer als bisher, und zwar mithilfe des Power Capture Analysis Tool von Nvidia. In diesem Zuge haben wir auch die verwendeten Tests umgestellt, um die sich verändenden Spielelasten und auch die neuen Messmöglichkeiten besser abzubilden. Für diesen Test haben wir die RTX 3080 und RTX 2080 Ti mit PCAT nachgemessen, während die anderen Vergleichskarten noch "klassisch" überprüft werden. Stichproben haben ergeben, dass alle Daten einwandfrei vergleichbar sind, dennoch werden wir in den kommenden Wochen und Monaten weitere Erneuerungen vornehmen.

Setzt man die Geforce RTX 3080 Founders Edition unter Volllast, verhält sie sich wie Turing: Solange der Kühler den Kern vom Temperaturlimit fernhält - das klappt bei allen modernen Founders Editions - limitiert das Powerlimit die Leistung. Dabei ist eine Tendenz über das gesteckte Ziel zu erkennen, die RTX 3080 FE genehmigt sich stets etwas mehr als 320 Watt. Je nach Spiel und Szene messen wir bei voller Auslastung und ohne Framelimits Werte zwischen 325 und 330 Watt - durchschnittlich, wohlgemerkt. Spitzen (Peaks) im Millisekundenbereich fallen noch deutlich höher aus und machen Nvidias Netzteilempfehlung von 750 Watt nachvollziehbar. Hier ist jedoch eine stromdurstige CPU inbegriffen, sodass wir etwas tiefer einsteigen würden: Wer mindestens ein 600-Watt-Markengerät neueren Baujahrs hat, hat bei der Geforce RTX 3080 nichts zu befürchten. Wir bereiten derzeit genauere Messungen vor, welche auch die Last der einzelnen Versorgungsschienen aufschlüsseln.

Leistungsaufnahme pro Versorgungsleitung

Übertakter, aufgepasst: Die Founders Edition der RTX 3080 erlaubt es, das Powerlimit auf bis zu 370 Watt zu setzen (+15 %). Da die Karte unter Last immer powerlimitiert ist, lassen sich die Bildraten auf diese Weise vorzüglich steigern. Der Kühler muss dafür jedoch hörbar aufdrehen; wir empfehlen Tests mit 70 Prozent Lüfterleistung in Tools. Damit steigt die Lautheit der RTX 3080 FE auf 4,6 Sone. Bonusinfo: Mit 100 Prozent PWM-Impuls meint man zwar, ein Propellerflugzeug hebe ab (9,9 Sone Lautheit; 3.800 bzw. 3.400 U/Min), der Flow-Through-Kühler erweist sich jedoch spätestens dann als bärenstark. Effektiv 380 Watt und beinahe 2 GHz Kerntakt bei 60 °C: Ein Fest für Benchmarker. Mit dieser Abwärme lässt sich ein mittelgroßer, halbwegs modern gedämmter Raum im wahrsten Sinne des Wortes spielend beheizen, was im Winter sogar positiv sein kann.

Mithilfe von PCAT sind wir in der Lage, neuerdings die Ströme und somit die Leistungsaufnahme pro Versorgungsleitung abzubilden - und zwar parallel, in Quasi-Echtzeit, anstelle von sequenziellen Messungen. Erstmals in einem PCGH-Grafikkartentest können wir Ihnen somit das ganze Bild zeigen. Was fließt durch die Strombuchsen, wie groß ist die elektrische Belastung des PCI-Express-Slots auf dem Mainboard und welche Spitzen muss das Netzteil verkraften? Werfen wir einen Blick auf Desperados 3 in 8K-Auflösung, einen wahren Härtefall im neuen PCGH-Leistungsindex. Wir protokollieren einmal die Daten im Auslieferungszustand mit 320 Watt TGP und einmal mit dem maximal erlaubten Powerlimit von 370 Watt. Praktisch und durchschnittlich werden 330 respektive 380 Watt erreicht:

RTX 3080 - Power Draw - Watt & Ampere

Power Draw (W) @ Standard Power Draw (W) @ MAX-OC Power Draw (A) @ Standard Power Draw (A) @ MAX-OC

Vollbild-Vergleich

Die hohe Last durch die Geforce RTX 3080 ist offensichtlich. Das Netzteil sieht sich mit Spitzen von 14 Ampere respektive 170 Watt an den Strombuchsen konfrontiert. Um die Gesundheit des PCI-Express-Slots muss derweil niemand fürchten, mit rund 56 Watt Durchschnittslast ist alles im grünen Bereich. Wer mithilfe des maximalen Powerlimits alles aus der RTX 3080 (und erst recht aus der 3090) pressen möchte, der stellt noch deutlich höhere Anforderungen den Stromspender. Die Spitzen klettern auf über 16 Ampere (teilweise 190 Watt auf dem ersten Strang), während der PEG-Slot durchschnittlich 63 Watt aushalten muss. Das ist schon nah an der Spezifikationsgrenze von rund 66 Watt plus Toleranzen. Kein Wunder, denn mit zweimal 8-Pol-Strom von Netzteil darf eine Grafikkarte eingerechnet aller Puffer 375 Watt verbrauchen, die RTX 3080 FE liegt mit dem maximalen Powerlimit jedoch fünf Watt darüber. Falls Ihr Rechner zu sporadischen Neustarts oder gar spontanem Feierabend tendiert, ist die Sache klar: Die Schutzschaltungen des Netzteils schlagen Alarm.

Geforce RTX 3080: Höhere Leistungsaufnahme bei Raytracing?

Schon bei der RTX-20-Vorstellung vor zwei Jahren wurden Stimmen laut, die neuartigen Grafikkarten könnten ihr Energiebudget beim Einsatz von Raytracing sprengen. Die Begründung: Beim Raytracing werden nicht nur die traditionellen Rechenwerke (TMUs, ALUs, ROPs etc.) verwendet, sondern außerdem die RT- und Tensorkerne. Eine erneute Entwarnung: Selbstverständlich bleibt auch die Geforce RTX 3080 stets im Rahmen ihres Power-Budgets, auch wenn sie neuerdings in der Lage ist, alle Rechenwerke (ALUs, RT-Kerne, T-Kerne) gleichzeitig laufen zu lassen. Genügt das Powerlimit nicht, sinken Takt und Spannung, aber der Deckel wackelt nicht.

Vergleich: Power vs. Takt (3 Apps)

Gesamtverbrauch der Karte (stets ~330 Watt) GPU-Boost-Fluktuation je nach Applikation

Vollbild-Vergleich

Effizienzbetrachtung: Viel Ampere, aber auch viele Fps

330 Watt Realverbrauch, das hat keine Nvidia-Referenzkarte mit nur einer GPU je erreicht. Neben dieser Zahl sieht der vor einer Dekade verspottete "Thermi" alias Geforce GTX 480/580 aus wie ein Asket - zumindest in Spielen. Hier flossen schlimmstenfalls 230 Watt, wenngleich das damals noch wacklige Power-Management in speziellen Tests bis zu 310 Watt zuließ. Derartige Spannen sind bei Ampere nicht zu befürchten, allerdings lässt sich durch Framelimits reichlich Energie sparen. Doch das ist das Thema eines der vielen Folge-Artikel. Für den Moment wollen wir die Effizienz der Geforce RTX 3080 Founders Edition ohne jegliche Drossel in anschauliche Zahlen pressen.

Die Erkenntnis, dass die Leistungsaufnahme in allen PCGH-Benchmarks zwischen 320 und 330 Watt liegt, macht es uns einfach, die Effizienz zu berechnen. Ein hartes CPU-Limit liegt dank der potenten PCI-Express-4.0-Infrastruktur nirgends vor, nur in Full HD wird die Entfaltung hin und wieder leicht gestört, sodass die RTX 3080 mit bis zu 1.965 MHz taktet. Dennoch genügt es, den PCGH-Leistungsindex ins Verhältnis zur Leistungsaufnahme zu setzen, wobei wir mit dem Mittelwert von 325 Watt rechnen, während wir die RTX 2080 Ti mit 265 Watt und die RTX 2080 Super mit 250 Watt einbeziehen.

325 Watt bei 100 Prozent: Obwohl Nvidia die Leistung in Watt deutlich gesteigert hat, so ist die Leistung in Fps im Verhältnis stärker angewachsen. Auf den Gesamtindex gemünzt, ergeben sich die folgenden Performance-per-Watt-Werte (mehr ist besser): RTX 3080 (30,8), RTX 2080 Ti (29,1) und RTX 2080 Super (26,2). In anderen Worten: Die Leistung der RTX 3080 ist gegenüber der RTX 2080 Ti um rund 30 Prozent gestiegen, die Leistungsaufnahme um 23 Prozent. Die RTX 2080S ist aufgrund des Ti-ähnlichen Verbrauchs bei geringerer Spieleleistung abgeschlagen. Blickt man rein auf die Ultra-HD-Leistung, bei der die RTX 3080 am besten abschneidet, sieht es für Ampere noch etwas besser aus. Hier steht ein Fps-Plus von fast 35 Prozent (bei einem Watt-Plus von unveränderten 23 Prozent) unter dem Strich. Diese Erkenntnis hilft natürlich wenig, wenn das eigene Netzteil mit dem Mehraufwand überfordert ist; das absolute Niveau ist um beinahe ein Viertel gestiegen und wird in Kürze von der Geforce RTX 3090 auf voraussichtlich 360 Watt Realverbrauch gestreckt.

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Nvidia Geforce RTX 3080 im XXL-Test: Ampère, le trés légère Preisbrechèr [Update: Verkaufsstart] Ampere verwendet eine neuartige Fertigung, erstmals auf Basis von Samsung-Technologie. Wie sich das auf die Leistungsaufnahme und Lautheit der Geforce RTX 3080 auswirkt, erfahren Sie hier.

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