RTX 3090 Ti Founders Edition Test: Lautheit, Verbrauch, Effizienz

Im vorhergehenden Test verwendeten wir eine MSI Geforce RTX 3090 Ti Suprim X, welche wir mittels Tools auf Referenz-Spezifikation setzten. Diese Werte stellen wir nun gegen die echte Referenzkarte mit werkseitigen Einstellungen. Ob die Founders Edition nicht nur schneller, sondern auch sparsamer agiert? Um diese Frage zu beantworten, haben wir mehr Strommessungen als sonst durchgeführt und eine Undervolting-Session drangehängt. Die Ergebnisse sind so interessant wie eindeutig. Fun fact zum Aufwärmen: Die Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition wiegt stattliche 2.221 Gramm - 57 Gramm mehr als die RTX 3090 Founders Edition, obwohl Letztere doppelt so viele Speicherbausteine trägt.

RTX 3090 Ti FE: Die neue Strombuchse

Vor einigen Wochen gelangte die Spezifikation von ATX 3.0 inklusive PCI-Express 5.0 ins Internet. Darin befinden sich auch Informationen zu einem neuen Format für Strombuchsen und -stecker, welches den Anforderungen neuer Grafikkarten Rechnung tragen soll: Maximal 600 Watt können demzufolge durch eine 12VHPWR-Buchse ("High Power") fließen. Die Stecker sind nicht zu den alten Standards (6- und 8-Pol) kompatibel. Der 12VHPWR ist anders belegt und passt auch mechanisch nicht, etwa durch andere Abstände der Pins, was eine falsche Verwendung unterbindet. Die neuen Stecker haben 12 Kontakte für die Leistungsübertragung (Strom) und 4 weitere, optionale Kontakte für Signale, daher wurde im Vorfeld von einer 16-Pol-Buchse gesprochen.
Quelle: PC Games Hardware Nvidia Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition im Test: Die neue Strombuchse
Mit der Geforce RTX 3090 Ti hält die 12VHPWR-Buchse Einzug auf Grafikkarten - und zwar laut unserem Kenntnisstand bei allen Modellen, auch den Custom-Designs der Board-Partner. Bei Nvidias proprietärem 12-Pol-Vorstoß im optisch sehr ähnlichen Micro-Fit-Format für Ampere war dies noch anders, hier setzten die Board-Partner konsequent auf zwei bis drei 8-Pol-Buchsen gemäß dem alten Standard. Keine Sorge, Sie müssen deswegen nicht losrennen und ein neues Netzteil gemäß ATX-3.0-Spezifikation kaufen. Wie beim Nvidia-12-Pol-Anschluss sind auch diesmal Adapter zur Stelle, um eine Geforce RTX 3090 Ti anzuschließen. Stark und vielseitig sollte Ihr Netzteil natürlich trotzdem sein, denn der Adapter erfordert drei 8-Pol-Stecker respektive -Stränge. Einmal mithilfe des Adapters verkabelt, verhält sich eine Geforce RTX 3090 Ti wie eine ganz normale Grafikkarte.

Lautheit und Temperaturen

Wir erinnern noch einmal an die Geforce RTX 3090 Founders Edition, denn dieses Modell nutzt das gleiche Kühldesign wie die RTX 3090 Ti bei "nur" 350 anstelle von 450 Watt. "Wer Nvidias dicke Bertha beim Vorspiel zart anfasst und beispielsweise Elden Ring 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 ist schließlich Bewegung bei den Temperaturen und Drehzahlen zu sehen und hören. 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. Doch auch die RTX 3090 FE kann anders. 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."

BFGPU Flow Through

Rückseite Vorderseite

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Wie sich in späteren Tests herausstellte, ist bei der RTX 3080, RTX 3080 Ti und RTX 3090 nicht die Kerntemperatur ausschlaggebend für eine hohe Lüftergeschwindigkeit, sondern die Hitzeentwicklung des GDDR6X-Speichers. Letzterer wird gerade auf der Rückseite einer RTX 3090 FE besonders heiß, knapp dreistellige Temperaturen sind normal (aber nicht gesund), weshalb das Kühlsystem eingreift, um eine Drosselung oder gar einen Defekt zu verhindern. Die Geforce RTX 3090 Ti arbeitet mit einem nochmals schnelleren G6X-Speicher, verzichtet allerdings auf eine "Sandwich"-artige Bestückung der Rückseite. Mit nur noch 12 statt 24 Speicher-Chips kann die Hitze vom regulären GPU-Radiator wesentlich besser abtransportiert werden.

So leise die RTX 3090 Founders Edition auch ist, mit +100 Watt beziehungsweise +28 Prozent Abwärme hat der wuchtige "Flow Through"-Kühler deutlich mehr zu tun als bei seinem Debüt. Das gilt natürlich nur bei echter Volllast, ergo hohen Auflösungen und ohne weitere Bremsen (etwa ein CPU-Limit oder Framelock). In diesem Fall legt es die Boost-Steuerung darauf an, stets maximale Leistung zu fahren. Erst bei hemmenden Einflüssen taktet die Geforce RTX 3090 Ti herunter.

Referenzkarten (Nvidia Founders Edition respektive "Made by AMD"-Modelle) unter sich.

Die Geforce RTX 3090 Ti FE ist unter anhaltender Volllast zwar nicht störend laut, die einst souveräne Vorstellung des Kühldesigns ist jedoch passé. Wir verzeichnen Maximaltemperaturen von 75 °C im Kern (gesamt), 84 °C am heißesten Punkt (Hotspot) sowie 86 °C beim Grafikspeicher. Letzteres ist im Grunde sehr gut, denn das Original lässt den Speicher mit unschöner Regelmäßigkeit 105 °C heiß werden und schaltet dann in den Panikmodus. Letzterer tritt bei der RTX 3090 Ti FE zwar nicht auf, allerdings führt die enorme Abwärme zur gleichen Lautheit wie bei einer RTX 3090 FE mit überhitzendem Speicher: Wir können die Karte zu maximal 60 Prozent PWM-Lüfterleistung provozieren, was zur gleichen Lüfterdrehzahl (~1.560 U/min) und Lautheit führt - 3,4 Sone. Im PCGH VGA-Tool, einem Furmark-Derivat, erreichen wir sogar 90 °C Speichertemperatur. Dennoch, ein Überhitzen der Bausteine ist bei der RTX 3090 Ti kein Thema.

RTX 3090 Ti FE Sensors @ Full Load

Anno 2070 @ 6K-DLDSR (1.830-1.860 MHz) Metro Exodus EE @ 6K-DLDSR + DLSS Q (1.875-1.890 MHz) Psychonauts 2 @ 6K-DLDSR (1.890-1.905 MHz) PCGH VGA Tool (~395 Fps avg.)

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Leistungsaufnahme

Die Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition arbeitet mit einem Energiebudget von 450 Watt, welches nicht erhöht werden kann (100 % = Obergrenze). Dabei handelt es sich um die Typical Graphics Power (TGP), das von Nvidia verwendete Synonym für die Leistungsaufnahme der gesamten Karte. Die Platine überwacht in Echtzeit die fließenden Ströme und regelt den Kerntakt sowie die korrespondierende Spannung herunter, sobald der Grenzwert erreicht ist. Je heißer die Bauteile, desto größer die Verlustleistung und desto geringer auch der automatische GPU-Boost (in 15-MHz-Schritten).

PCGH misst die Leistungsaufnahme von Grafikkarten seit August 2020 mithilfe des Power Capture Analysis Tool, um Feinheiten optimal zu erfassen. 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.

Wir haben die Nvidia Founders Edition nicht nur der zuvor getesteten MSI Suprim X gegenüber gestellt, sondern auch weitere Messungen durchgeführt, um das Energie-Spektrum besser abzubilden. In der folgenden Tabelle sehen Sie das ganze Bild:

Das Wichtigste zuerst: Die Founders Edition erreicht, wie vermutet, deutlich bessere Werte im Leerlauf. Das sehr gute Niveau der RTX 3090 und RTX 3080 Ti wird jedoch nicht erreicht, obwohl die Taktraten sowie Spannungen ordnungsgemäß heruntergefahren werden und kein Lüfter rotiert. Offenbar fordert die auf Höchstleistung getrimmte Platinen-Revision einen Tribut, welcher bei der Founders Edition jedoch deutlich kleiner ausfällt als bei der Suprim X. Unter Volllast ist die Differenz zwischen Referenz und Custom-Design dann wesentlich geringer, doch auch hier punktet die Nvidia-Vorlage - vor allem, wenn man den um durchschnittlich 60 MHz höheren GPU-Boost miteinbezieht.

Spulenrasseln respektive -fiepen ist bei modernen Gaming-Grafikkarten immer, aber in deutlich unterschiedlicher Ausprägung zu hören. Die Nvidia Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition stimmt in diesen Chor mit ein, auffällig sind die Spulengeräusche aber nicht. Bei üblichen, zweistelligen Bildraten ist ein leises Zischen wahrnehmbar. Tatsächlich geben die uns vorliegenden Muster der RTX 3090, RTX 3080 Ti und RTX 3080 lautere Spulengeräusche von sich als das überarbeitete PCB der RTX 3090 Ti, obwohl Letztere mit deutlich höheren Strömen hantiert.

Energie-Effizienz

Abschließend möchten wir anhand der gewonnenen Daten die Energie-Effizienz skizzieren. Dafür setzen wir den Leistungsindex in Relation zur real erreichten Leistungsaufnahme, um den Wert "Watt pro Indexpunkt" (Wpi) zu erhalten. Dabei gilt selbstverständlich: weniger ist besser! Wir beschränken uns auf Ultra HD, denn nur hier herrscht eine konstante Auslastung und ein Abstand der Geforce RTX 3090 Ti vor. Im Falle der Founders Edition rechnen wir mit 455 Watt Durchschnittsverbrauch, womit die RTX 3090 Ti auf miserable 4,55 Wpi kommt. Zum Vergleich, die Geforce RTX 3090 erreicht ordentliche 3,78 Wpi bei 350 Watt Leistungsaufnahme, während die RTX 3080 10GB mit 325 Watt auf 4,03 Wpi kommt. Die Radeon RX 6900 XT LC rangiert mit 345 Watt bei 3,86 Wpi, während die RX 6800 XT mit rund 295 Watt und 3,72 Wpi knapp die Effizienzkrone abholt.

Werfen wir noch einen Blick auf die einzelnen Versorgungsleitungen. Dabei verwenden wir, wie erwähnt, den dreifach ausgelegten Stromadapter, welcher in der folgenden Grafik die 12-Volt-Schienen verkörpert. Die restliche Energie wird über den PCI-Express zugeführt (die paar Milliwatt über 3,3 Volt fallen hier unter den Tisch). Diese Daten ermitteln wir ebenfalls via PCAT.

Quelle: PC Games Hardware Power Draw - Rails - Default (~1.930/11.500 MHz, 89 Fps)
In diesem Beispiel sehen wir Metro Exodus Enhanced Edition in Ultra HD mit "Extrem"-Qualität und "Ultra"-Raytracing plus DLSS Quality. Die Geforce RTX 3090 Ti FE wird voll ausgelastet und zieht, in der Grafik gut sichtbar, relativ gleichmäßig viel Energie aus den Kabeln - 143 bis 152 Watt oder rund 12,5 Ampere, um genauer zu sein. Der PEG-Slot wird mit gut 11 Watt respektive 1 Ampere belastet und ist damit im tiefgrünen Bereich. Kritisch - und bei der originalen RTX 3090 erreicht - wird es erst jenseits von 66 Watt (5,5 Ampere).

Effizienz-Tuning

Eine reduzierte Spannung hat äußerst positive Auswirkungen auf die Leistungsaufnahme, gerade in Grenzbereichen wie bei der Geforce RTX 3090 Ti. "Ampere", die Einheit der Stromstärke, ist hier stets Programm. Wir haben einige Bonusmessungen mit der Nvidia Founders Edition durchgeführt, welche Sie in der Tabelle oben sehen. Das Ziel war nicht, die Leistungsaufnahme drastisch zu senken, sondern, die Effizienz zu erhöhen. Nach einigen Abstürzen und Härtetests mit den power-intensivsten PCGH-Benchmarks landeten wir bei 2.010 MHz @ 900 Millivolt, eingestellt via Curve-Editor des MSI Afterburner.

Die geringe Spannung führt dazu, dass die Geforce RTX 3090 Ti niemals unter die magische 2-GHz-Marke fällt - auch nicht in Power-Worstcases wie Metro Exodus Enhanced Edition, diversen Unreal-Engine-4-Spielen oder The Witcher 3 sowie Anno 2070 mit DL-DSR. In diesen Fällen drosselt sich die Karte bei Werkseinstellungen auf 1.815 bis 1.890 MHz bei stets rund 460 Watt. Im optimierten Zustand werden bei 2.010 MHz noch 413 bis 456 Watt erzielt. Besonders heilsam ist die Wirkung des Undervoltings in beinahe allen anderen Fällen, wo die Leistungsaufnahme meist deutlich unter 400 Watt rangiert und die Lautheit somit unter 3 Sone sinkt.

Eine wichtige Randbemerkung für alle, die auf besonders hohe Effizienz aus sind: Dafür ist die Geforce RTX 3090 Ti nicht konzipiert. Bei den bisherigen RTX-30-Modellen sind selbst niedrige Spannungen um 0,75 Volt nutzbar und so manche RTX 3090 wird bei einem verschmerzbaren Leistungsverlust außerordentlich effizient. Bei der Ti-Variante führt eine forcierte Spannung unterhalb von 0,9 Volt jedoch dazu, dass der Speichertakt drastisch reduziert wird: Die Geschwindigkeit wird automatisch auf 10 GT/s ("5.000 MHz") herabgesetzt. In diesem Zustand verweilt die Karte dann auch beim Minimalwert von 720 Millivolt. Wer eine Spar-Einstellung für anspruchslose Spiele sucht, wird hier zwar Freude mit Leistungsaufnahmewerten um 200 Watt haben, ein bitterer Beigeschmack bleibt jedoch. Die Ursache dürfte der in der GPU platzierte Speicher-Controller bzw. dessen veränderte Spannungssteuerung sein. Warum der nächsttiefere RAM-Power-State nicht bei 19 GT/s liegt, wie bei einer RTX 3080 (Ti), ist derzeit ebenso unbekannt wie ein Workaround. Effizienzfreunde kitzeln folglich mit 0,900 Volt den Maximaltakt aus ihrer Geforce RTX 3090 Ti.

Werfen wir abschließend noch einen genauen Blick auf das, was wir soeben erläutert haben. Wir vergleichen den oben bereits abgebildeten Werkszustand der RTX 3090 Ti FE in Mexodus EE mit zwei handgeschnitzten Konfigurationen: einmal mit rund 2 GHz @ 0,9 Volt und einmal mit der minimal möglichen Leistung(saufnahme) unter Last - 1.650 MHz bei 720 Millivolt:

Default vs. Optimized vs. Ultra-Low-Power (Watt)

Standard: 1.930/11.500 MHz - 456 Watt - 89 Fps Optimiert: 2.000/11.500 MHz @ 900 mV - 394 Watt - 91 Fps Supersparmodus: 1.650/5.000 MHz @ 720 mV - 197 Watt - 67 Fps

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Die Belastung des PCI-Express-Steckplatzes bleibt stets bei gut 11 Watt, während das Undervolting den Durst über die 12-Volt-Kabelstränge mehr oder minder deutlich reduziert. Die (gewiss nicht felsenfeste) Konfiguration mit 0,9 Volt lässt nur noch rund 128 Watt pro Kabel fließen und erzielt bei 394 Watt Gesamtverbrauch (-14 %) eine bessere Bildrate (+2 %) als der Werkszustand. Die Ultra-Low-Voltage-Einstellung inklusive der erläuterten Speicherbremse benötigt gar nur 197 Watt (rund 62 Watt pro Rail), lässt die Lüfter infolgedessen bei 800 U/min verweilen und erzielt dabei noch erstaunliche 67 Fps. Mit anderen Worten: Wer (s)eine Geforce RTX 3090 Ti in den Minimalmodus zwingt, erhält bei 25 Prozent Leistungsverlust eine mehr als verdoppelte Energieeffizienz! Die Auswirkungen des Unervoltings schwanken natürlich von Spiel zu Spiel und sind auflösungsabhängig, Ausprobieren lohnt sich jedoch - und verlängert im Gegensatz zu Overclocking die Lebenszeit aller Bauteile.

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Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition im Test: Nvidias 2-GHz-Referenzkarte punktet mit Effizienz Die Leistungsaufnahme der Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition geprüft: Wie viel Strom benötigt die Karte und wie steht es um die Effizienz inkl. Undervolting?

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2. Seite 2 RTX 3090 Ti Founders Edition Test: Benchmarks
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4. Seite 4 RTX 3090 Ti Founders Edition Test: Zusammenfassung mit Fazit