RTX 3090 im Test: Kühlung, Emissionen, Effizienz

Nvidia hat uns von der Geforce RTX 3090 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 und durchlaufen gerade Tests, welche wir in Kürze als Videos und im Heft erläutern.

RTX 3090 = RTX 3080 auf Steroiden

Legt man die Founders-Editionen der Geforce RTX 3090 und RTX 3080 nebeneinander, wird klar, wer von den beiden das Sagen hat. Tatsächlich gilt alles, was Nvidia mit der RTX 3080 eingeführt hat, auch für ihre Schwester, nur ein paar Nummern größer. Die RTX 3090 FE wächst in jeder sich bietenden Dimension - das heißt, nur der neuartige "Flow-Through"-Kühler. Die kompakte Platine basiert auf dem Die RTX 3090 FE wiegt 814 Gramm mehr als die RTX 3080 FE.gleichen Design wie bei der RTX 3080, wird hier jedoch pro Seite mit 12 GDDR6X-Speicherbausteinen bestückt (RTX 3080: 10 auf der Vorderseite). Drumherum klotzen die Geforce-Macher mit metallener Oberfläche, als gäbe es kein Morgen mehr, ohne diese Materialschlacht an die große Glocke zu hängen - die RTX 3090 FE wiegt 814 Gramm mehr als die RTX 3080 FE (2.164 zu 1.350 Kilogramm). Unsere Messungen ergeben, dass der mächtige Kühler neben dem üppigen Speicherpolster den wohl größten Pluspunkt der Geforce RTX 3090 in der Founders Edition darstellt. Bilder sagen mehr als Tausend Worte, daher verweisen wir in Sachen Design an die farbigen Elemente dieses Artikels und leiten direkt zu den Messungen über.

Lautheit

Positiv ist, dass Nvidias neuer Referenzkühler 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 3090 FE nicht aus dem Tritt, trotz sporadisch 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 3090 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 3090 Founders Edition etwas zu tun, fangen beide Axiallüfter gemächlich mit ihrer Arbeit an. Wer Nvidias dicke Bertha beim Vorspiel zart anfasst und beispielsweise Fortnite in WQHD-Auflösung startet, wird sich womöglich fragen, ob die Lüfter überhaupt rotieren. Spätestens an diesem Punkt wird klar, dass das wuchtige Antlitz der Geforce RTX 3090 Founders Edition keine Fassade darstellt, sondern das große Volumen direkt der Kühlleistung zuträglich ist. Zeit, die Samthandschuhe auszuziehen. In den Power-intensivsten PCGH-Tests (Anno 2070 in nunmehr 6K und Desperados 3 in 8K) ist schließlich Bewegung bei den Temperaturen und Drehzahlen zu sehen und hören. Interessant ist, dass die Lüfter im Gegensatz zur RTX 3080 sowohl beim PWM-Impuls als auch bei den Drehzahlen synchron arbeiten - und dabei wahrlich keine Eile haben: Egal, wie sehr wir uns anstrengen, mehr als 1.400 U/Min entlocken wir dem Design bei normaler Zimmertemperatur nicht. Dies resultiert in einer maximalen Lautheit von 2,6 Sone - bei rekordverdächtiger Abwärme, wohlgemerkt. Die RTX 3080, welche mit 30 Watt weniger hantiert, wird bis zu zehn Kelvin wärmer und maximal 3,3 Sone laut.

Doch auch die RTX 3090 kann anders. Tests mit zwischenzeitlich sommerlichen Temperaturen im PCGH-Testlabor - durch die Grafikkarte erzeugt -, lassen die Lüfter schneller rotieren. Mit circa 28 °C Umgebungstemperatur erreichen wir einen Maximalwert von 60 % PWM-Lüfterleistung, resultierend in 3,4 Sone Lautheit, wie immer aus 50 Zentimeter Entfernung im stillen Kämmerlein gemessen. Die Lüftersteuerung setzt alles daran, die GPU unter 70 °C zu halten und erreicht dies nach kurzer Zeit. Mehr als 50 % PWM-Impuls sind beim normalen Betrieb nicht zu erwarten.

Lüftervergleich RTX 30 Founders Editions

RTX 3090: Frontlüfter RTX 3090: Hecklüfter RTX 3080: Frontlüfter RTX 3080: Hecklüfter

Vollbild-Vergleich

Je leiser die Lüfter, desto auffälliger die Nebenschauplätze auf einer Platine. Hochlastdesigns wie die RTX 3090 stemmen hohe Ströme, was zu Störgeräuschen führen kann. Die Rede ist von Spulenrasseln oder -fiepen. Schon bei der RTX 3080 FE war dies zu hören. Die RTX 3090 FE ist noch etwas auffälliger, da das Lüftergeräusch geringer ausfällt. Je nach Last und Bildrate sind Spulengeräusche mehr oder minder deutlich hörbar. Zwar verhält sich nicht jedes Exemplar eines spezifischen Grafikkartenmodells gleich, unser Sample macht jedoch keinen Hehl aus der hohen 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. Zur Sicherheit: Die von PCGH angegebenen Sone-Werte für die Lautheit beinhalten das Spulenrattern, da wir die Daten anhand von Spielen erheben.

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 3090 Founders Edition mit automatischer Lüfterregelung zu keiner Zeit.

Leistungsaufnahme

Ampere ist nicht nur der Codename der neuen Nvidia-Generation und benannt nach dem Physiker André-Marie Ampère, sondern auch die Einheit für die Stromstärke - und bei den neuen Grafikkarten zweifellos Programm. Wie wir in unserer jüngsten Abhandlung zur Leistungsaufnahme erläutern, handelt es sich bei Nvidias Watt-Angaben 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.

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 3090, RTX 3080 und RTX 2080 Ti mit PCAT gemessen, 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.
Quelle: PC Games Hardware Nvidia Geforce RTX 3090 alias "BFGPU" im Test: Titanischer Alleskönner für 1.500 Euro (3) Die Geforce RTX 3090 arbeitet mit einer ungewöhnlich hohen Boardpower von 350 Watt - 30 Watt oder 9,4 Prozent mehr als bei der RTX 3080. Setzt man das Energie-Plus ins Verhältnis zu den Hardware-Änderungen, wird klar, warum die RTX 3090 keinen riesigen Satz in den Benchmarks macht: Neben weiteren Rechenwerken müssen 14 zusätzliche Speicherbausteine sowie Kleinteile auf der Platine mit Energie versorgt werden. All das geht vom Power-Budget des Chips ab, welches bei der RTX 3090 ähnlich rigoros limitiert wie bei einer Vega-basierten Grafikkarte. Dabei ist eine Tendenz über das gesteckte Ziel zu erkennen, die RTX 3090 FE genehmigt sich stets etwas mehr als 350 Watt. Je nach Spiel und Szene messen wir bei voller Auslastung und ohne Framelimits Werte um 355 Watt. Spitzen (Peaks) im Millisekundenbereich fallen noch deutlich höher aus und machen Nvidias Netzteilempfehlung von 750 Watt nachvollziehbar.

Leistungsaufnahme pro Versorgungsleitung

Die Founders Edition der RTX 3090 erlaubt es, das Powerlimit auf bis zu 400 Watt zu setzen (+14 %). Da die Karte unter Last immer powerlimitiert ist, lassen sich die Bildraten auf diese Weise vorzüglich steigern. 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 neuerdings in der Lage, die Ströme und somit die Leistungsaufnahme pro Versorgungsleitung abzubilden - und zwar parallel, in Quasi-Echtzeit, anstelle von sequenziellen Messungen. Was fließt im Falle der Geforce RTX 3090 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 350 Watt TGP und einmal mit dem maximal erlaubten Powerlimit von 400 Watt. Praktisch und durchschnittlich werden 355 respektive 410 Watt erreicht:

Geforce RTX 3090 FE: 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 sehr hohe elektrische Belastung durch die Geforce RTX 3090 ist offensichtlich. Das Netzteil sieht sich bereits ohne Übertaktung mit Spitzen von 14,5 Ampere (170 Watt) an der primären Strombuchse konfrontiert. Während das noch kein Problem darstellt, macht uns die Belastung des PCI-Express-Slots auf dem Mainboard etwas nervös: Zwar bleibt die durchschnittliche Belastung auf der 12-Volt-Schiene bei absolut vertretbaren 64 Watt, einzelne Spitzen schnellen jedoch auf bis zu 77 Watt hinauf - und somit über das, was spezifikationsgemäß selbst mit allen Toleranzen erlaubt ist.

Wer mithilfe des maximalen Powerlimits alles aus der RTX 3090 presst, stellt noch deutlich höhere Anforderungen den Stromspender. Die Spitzen klettern auf bis zu 15,5 Ampere (180 Watt) am ersten Strang. Regelrecht bedenklich ist, was am PEG-Slot des Mainboards passiert: Aus durchschnittlich 64 Watt (ohne OC) werden 73 Watt, was bereits über dem PCI-E-Sollwert von 66 Watt liegt, und mehr oder minder regelmäßige Spitzen schießen deutlich über 80 Watt hinaus. Die Peaks um 89 Watt sind keineswegs gesund, sodass wir Übertaktern dringend dazu raten, die Geforce RTX 3090 nur mit Undervolting zu betreiben. Dabei sinkt zwar kaum die Leistungsaufnahme, dafür taktet die GPU jedoch dauerhaft höher und die Ampere-Wogen glätten sich. Interessant: Bei der RTX 3080 FE sind es im OC-Betrieb sogar 17 Ampere auf dem ersten 12-Volt-Kabelstrang, allerdings fällt hier die Belastung des PEG-Slots am Mainboard geringer aus. Falls Ihr Rechner dabei zu sporadischen Neustarts oder gar spontanem Feierabend tendiert, ist die Sache klar: Die Schutzschaltungen des Netzteils schlagen Alarm.

355 Watt benötigt die Geforce RTX 3090 für die Leistungskrone respektive 100-Prozent-Marke im PCGH-Leistungsindex. Ein valides, nicht durch die übrige Infrastruktur beeinflusstes Performance-per-Watt-Rating lässt sich nur für die Ultra-HD-Auflösung erstellen. Hier gelingt es der RTX 3090, klar effizienter zu arbeiten als die RTX 3080: Dem Fps-Plus von durchschnittlich 15,6 Prozent steht ein Watt-Plus von nur 7,6 Prozent gegenüber. Es ist in den meisten Fällen effizienter, viele Rechenwerke geringer zu takten, als weniger Rechenwerke ans Limit zu treiben.

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Nvidia Geforce RTX 3090 alias "BFGPU" im Test: Titanischer Alleskönner für 1.500 Euro Wie laut wird die Geforce RTX 3090 unter typischer und maximaler Last? Wie viel Strom fließt dabei? Das erfahren Sie hier.

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2. Seite 2 RTX 3090 im Test: Spiele-Benchmarks in WQHD, UWQHD und Ultra HD
3. Seite 3 RTX 3090 im Test: Produktiv-Benchmarks mit Praxisbezug
4. Seite 4 RTX 3090 im Test: Kühlung, Emissionen, Effizienz
5. Seite 5 RTX 3090 im Test: Zusammenfassung mit Fazit