Geforce RTX 3090 Ti im Test: Leistungsaufnahme und Effizienz

Die Geforce RTX 3090 Ti hat soeben bewiesen, dass sie in Spielen außerordentlich schnell ist. Doch wie viel Energie muss wirklich dafür aufgewendet werden und wie steht es um die Effizienz? Das haben wir uns anhand derselben Grafikkarte und denselben Einstellungen angesehen. Da wir ein manuell herunterskaliertes Custom-Design von MSI verwenden, sind die Messungen der Leistungsaufnahme nicht 1:1 mit denen der Referenzkarten von AMD und Nvidia zu vergleichen, doch sie geben einen relativ genauen Ausblick. Im Falle der RTX 3090 (Non-Ti) erwies sich die Nvidia-Referenzkarte als besonders effizient, sodass wir vermutlich nicht den Bestfall abbilden. Wir versuchen, eine Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition aus dem Handel zu ergattern, um diese Vermutung mit Daten anzureichern.

RTX 3090 Ti: Erstmals mit "16"-Pol-Buchse

Vor rund drei 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.

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. Die uns vorliegenden Custom-Designs von Asus (ROG Strix LC) und MSI (Suprim X) liefern beide ein entsprechendes Kabel mit. Stark und vielseitig sollte Ihr Netzteil natürlich trotzdem sein, denn der Adapter erfordert drei 8-Pol-Stecker respektive -Stränge.

PCIe CEM 5.0 12VHPWR vs. 12-Pin Proprietary Nvidia

Buchsen an der Karte Adapter neu und alt

Vollbild-Vergleich

Die Spezifikation des 12VHPWR ist hinsichtlich der zulässigen Ströme nicht eindeutig, sondern verweist auf verschiedene Konfigurationsmöglichkeiten. Wir können aus der Praxis mit zwei besagten 3090-Ti-Grafikkarten vermelden, dass die angeforderte Energie zuverlässig über den "Dreizack"-Adapter bereitgestellt wird. Wir sprechen hier von nominell 480 Watt sowohl für die Strix LC als auch Suprim X, mit Spitzen deutlich über 500 Watt. All das setzt ein modernes Netzteil voraus, dessen Schutzschaltungen und Leistung mit den Peaks zurechtkommt. Wir verwenden ein Fractal Design Ion+ 2 in der 860-Watt-Version für das neue Grafikkarten-Testsystem und können die Geforce RTX 3090 Ti hier problemlos in Kombination mit einem übertakteten Core i9-12900K verwenden.
Quelle: Intel Übersicht der zulässigen Strombuchsen und deren Leistung

Lautheit und Temperaturen

Einmal mithilfe des Adapters verkabelt, verhält sich eine Geforce RTX 3090 Ti wie eine ganz normale Grafikkarte. Wir erinnern uns zum Einstand kurz an die Geforce RTX 3090 Founders Edition, denn dieses Modell nutzt das gleiche Kühldesign 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."

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.

Da uns keine Nvidia Geforce RTX 3090 Ti Founders Edition vorliegt, können wir nicht testen, inwiefern die Referenzkarte von dieser Maßnahme profitiert. Aus der langen Praxis mit der MSI Suprim X können wir jedoch vermelden: GDDR6X-Überhitzung ist hier absolut kein Thema mehr. Gängige Tools melden unisono unbedenkliche Temperaturen für den Speicher, welche um knapp 30 Kelvin niedriger liegen (!) als bei einer RTX 3090 FE. Wir haben ein paar Stichproben mit HWInfo im Hintergrund abgelichtet:

MSI RX 3090 Ti Suprim X vs. RTX 3090 FE

Sensors Suprim 450 W TGP Sensors Suprim 480 W TGP Sensors Nvidia RTX 3090 FE 350 W TGP Sensors Suprim 480 W Worstcase

Vollbild-Vergleich

Leistungsaufnahme

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.

Wie zuvor erwähnt, betreiben wir eine MSI Geforce RTX 3090 Ti Suprim X 24G für alle Standardtests mit den Referenzdaten von Nvidia, sprich: 450 Watt nominelle Boardpower (TGP) sowie ein GPU-Boost von 1.860 MHz laut Tools. In den Benchmarks liegt der Chiptakt um durchschnittlich 80 MHz höher (1.940 MHz). Ebenfalls deutlich überschritten wird die Boardpower, obwohl das Software-Reading mittels Tools eindeutig von rund 450 Watt spricht. Doch sehen Sie selbst:

Die Werte offenbaren, dass sich die Geforce RTX 3090 Ti selbst auszureizen weiß. Eine Limitierung der Fps-Leistung durch das Powerlimit ist daher nur selten ein Thema. Doch die Karte kann auch anders, beispielsweise bei anspruchslosen Spielen, in niedrigen Auflösungen oder mit aktiven Frame-Limits. Beispielsweise liegt die durchschnittliche Leistungsaufnahme in allen Rasterizing-Benchmarks unter Full HD bei 377 Watt - allerdings handelt es sich dabei um eine Sensor-Auslesung mittels CapFrameX; der Realverbrauch dürfte laut den obigen Beobachtungen bei rund 390 Watt liegen. Wie man's dreht und wendet, die Geforce RTX 3090 Ti ist darauf ausgelegt, stets kompromisslos schnell zu sein. Wer sich an der hohen Leistungsaufnahme stört, kann die Karte effektiv undervolten.

Die Leistungsaufnahme im 2D-Niedriglastbetrieb kommt Ihnen zu hoch vor? Das ging uns genauso, weshalb wir die Messung mehrfach wiederholten und dabei Parameter wie die Bildwiederholrate des Monitors sowie das PCI-E-Power-Management im UEFI des Mainboards veränderten. Das Ergebnis: Die MSI-Grafikkarte benötigt tatsächlich so viel Strom. Wir vermuten, dass die Beleuchtung und Hochleistungsplatine einen Tribut fordern. Die Temperatur oder Belüftung ist unschuldig, die Propeller stehen im Leerlauf still. Einen kleinen Einfluss hat die Refresh Rate des Monitors aber doch: Mit dem Minimalwert von 48 Hz sinkt die Leistungsaufnahme auf 31 Watt. Mit 150 Hz im "OC"-Betrieb des angeschlossenen Monitors werden 38 Watt erreicht. Der 2D-Power-State wird dabei aber nie verlassen. Auch hier wird erst die Nvidia RTX 3090 Ti Founders Edition klären, was Sache ist.

Spulenrasseln respektive -fiepen ist bei modernen Gaming-Grafikkarten immer, aber in deutlich unterschiedlicher Ausprägung zu hören. Die MSI Geforce RTX 3090 Ti Suprim X 24G stimmt in diesen Chor mit ein - laut oder gar störend sind die Spulengeräusche aber selbst mit 480 Watt TGP nicht. Bei üblichen, zweistelligen Bildraten ist ein leises Zischen wahrnehmbar.

Effizienzabriss

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 unserer MSI-Karte rechnen wir mit 460 Watt Durchschnittsverbrauch, womit die RTX 3090 Ti auf auf miserable 4,60 Wpi kommt. Zum Vergleich, die Geforce RTX 3090 erreicht ordentliche 3,74 Wpi bei 350 Watt Leistungsaufnahme, während die RTX 3080 10GB mit 325 Watt auf 3,98 Wpi kommt. Die Radeon RX 6900 XT LC rangiert mit 345 Watt bei 3,82 Wpi, während die RX 6800 XT mit rund 295 Watt und 3,68 Wpi knapp die Effizienzkrone abholt. In jedem Fall hilft manuelles Undervolting - bei Ampere unter Volllast ganz besonders.

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RTX 3090 Ti im Test: Ampere will es mit 450 Watt und 2.249 Euro UVP noch einmal wissen Die Leistungsaufnahme der Geforce RTX 3090 Ti geprüft: Wie viel Strom benötigt die Ampere-Grafikkarte und wie steht es um die Energie-Effizienz?

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