Geforce RTX 4090 im Test: Lautheit, Verbrauch, Effizienz

Die Geforce RTX 4090 wird sowohl als Referenzkarte - von Nvidia "Founders Edition" genannt - als auch in Gestalt zahlreicher Partnerdesigns ab dem 12. Oktober im Handel liegen. Zum jetzigen Zeitpunkt dürfen wir Sie lediglich über die RTX 4090 Founders Edition (FE) informieren. Da Bilder mehr sagen als tausend Worte, verweisen wir bezüglich des Aussehens erneut auf unser Unboxing-Video:

Wer sich stattdessen für die Interpretationen von Asus bis Zotac interessiert, staunt zusammen mit dem auspackenden PCGH-Redakteur im Unboxing-Video der Custom-Designs:

Lautheit und Temperaturen

Die Founders Edition der Geforce RTX 4090 greift das "Flow Through"-Design der RTX-30-Modelle auf, verändert es jedoch in Details. Diese betreffen nicht nur die Optik, sondern auch leistungsrelevante Parameter wie die Kühloberfläche, Kontaktierung der Hitzequellen sowie die Belüftung. Vergleicht man den Kühler der RTX 4090 mit der RTX 3090 Ti, fällt nicht nur die neuerdings leicht konkave Verschalung auf, der Kühler ist um ein paar Millimeter höher und auch die Lüfter wurden leicht vergrößert - das letztgenannte Detail ist so subtil, dass wir es im Unboxing noch nicht bemerkt haben, es fällt vor allem im Direktvergleich auf. Großes wird folglich noch größer, um der enormen Abwärme leiser Herr zu werden. Dazu zählt auch die gegenüber Ampere verbreiterte Vapor-Chamber, welche die Hitze effektiv an die darüber liegenden Lamellen abgibt. Die neuerdings PG136D genannte Platine ist unterdessen weitgehend baugleich zum PG136-PCB der Geforce RTX 3090 Ti.

RTX 4090 FE vs. RTX 3090 (Ti) FE

RTX 4090 - Oberseite RTX 3090 (Ti) - Oberseite RTX 4090 - Fan #2 RTX 3090 (Ti) - Fan #2 RTX 4090 - Fan #2 Rückseite RTX 4090 - Fan #2 Rückseite

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Nach wie vor gehen zwei unterschiedliche (und hier wieder asynchron angesteuerte) Lüfter ihrer Arbeit nach. Der, vom Slotblech aus gesehen, linke Lüfter entspricht in Tools dem Fan #1 und ist für die Leistung weniger wichtig als sein am Heck der Grafikkarte platzierter Kollege. Letzterer ist bei einer Geforce RTX 3090 und RTX 3090 Ti hauptverantwortlich für das Betriebsgeräusch unter Hochlast, spätestens um 1.500 Lüfterumdrehungen pro Minute brummt der Propeller hörbar auch durch gedämmte Gehäuse. Dies hat auch Nvidia vernommen und vor allem Fan #2 verändert. Das neue Modell hat die gleiche Aufgabe - kühle Luft wird von unter der Grafikkarte durch das Lamellenpaket nach oben gesaugt -, erzeugt durch die veränderte Schwingenform jedoch ein weniger aufdringliches Geräusch. Das mündet in den folgenden Maximalwerten, welche wir im schallarmen Raum nachgestellt und gemessen haben:

Messung aus 50 Zentimeter Entfernung lotrecht zur Lüfternabe mittels Neutrik Cortex NC10. Störgeräusche wie Spulenfiepen fließen in das Messergebnis mit ein. Referenzkarten unter sich.

Sie sehen das richtig: Die Geforce RTX 4090 wird trotz nominell gleicher Leistungsaufnahme nicht so laut wie die RTX 3090 Ti. Der Unterschiede bei anhaltender Volllast ist zweifellos hörbar, die RTX 4090 FE brummt weniger auffällig als die RTX 3090 und Ti - wirklich kriegsentscheidend ist der Unterschied jedoch nicht. Allerdings bleibt die RTX 4090 außerdem tendenziell etwas kühler, wir protokollieren beim Spielen schlimmstenfalls 73 °C für die GPU, 84 °C für den Hotspot und 82 °C beim Speicher. Zum Vergleich, die RTX 3090 Ti Founders Edition landet unter vergleichbarer Dauerlast bei 75/84/86 °C. Anbei einige RTX-4090-Volllast-Logs von Hwinfo:

RTX 4090 FE: Hwinfo-Logs

Anno 2070 Metro Exodus Enhanced Edition Kena: Bridge of Spirits Dying Light 2 PCGH VGA Tool (Furmark)

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Spulenrasseln respektive -fiepen ist bei modernen Gaming-Grafikkarten immer, aber in deutlich unterschiedlicher Ausprägung zu hören. Wenig überraschend stimmt die mit hohen Strömen arbeitende Geforce RTX 4090 Founders Edition in diesen Chor mit ein. Was die uns vorliegenden Muster angeht, ist das Störgeräusch (im Englischen "Coil Whine" genannt) etwas auffälliger als bei der RTX 3090 Ti, aber leiser als bei der diesbezüglich besonders markanten ersten Revision der RTX 3090 und RTX 3080. Bei üblichen, zweistelligen Bildraten ist ein leises Zischen wahrnehmbar, bei vierstelligen Bildraten (welche man mittels Framelimit vermeiden sollte) schließlich ein Fiepen. Wir haben uns dazu entschlossen, das bisher nur im textlich erwähnte Fiepen künftig immer in die Lautheitstabelle mitaufzunehmen, wie oben geschehen.

Leistungsaufnahme

Mit der Geforce RTX 3090 Ti hielt im Frühjahr die 12VHPWR-Buchse Einzug auf Grafikkarten. 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 4090 anzuschließen. Stark und vielseitig sollte Ihr Netzteil natürlich trotzdem sein, denn der Adapter erfordert mehrere 8-Pol-Stecker respektive -Stränge - und hier wird es dann doch interessant.

Der Nvidia RTX 4090 Founders Edition liegt ein "Vierzack" anstelle des bei der Ti noch dreistrangigen Adapters bei. Allerdings ist es nicht notwendig, alle vier Buchsen mit einem 8-Pol-Netzteilkabel zu verbinden, drei genügen. In diesem Fall bemerkt die Grafikkarte den Mangel und erlaubt keine Erhöhung des Powerlimits jenseits des Standardwerts (450 Watt). Finden vier Stecker/Kabel vom Netzteil oder ein moderner 12VHPWR-Stecker (16 Pole) ihren Weg an die Karte, kann das Powerlimit auf stolze 600 Watt erhöht werden. Die Boardpartner übernehmen all das nicht 1:1. Hier sind Modelle mit nur 450 Watt ebenso möglich wie Boliden jenseits von 600 Watt, mit unterschiedlichen Buchsen-, Adapter- und Power-Rail-Auslegungen. Wir untersuchen die anwesenden Custom-Designs momentan und werden in Kürze einen Artikel zum Thema nachliefern. Bis dahin widmen wir uns der RTX 4090 Founders Edition.

Strombuchsen im Vergleich

RTX 3090 Ti: Die erste Karte mit 16-Pol-Strombuchse RTX 4090: Die zweite Karte mit 16-Pol-Strombuchse

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PCGH misst die Leistungsaufnahme von Grafikkarten seit zwei Jahren 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 Full HD spielt oder bevorzugt mit Framelimits unterwegs ist, wird sowohl eine geringere Leistungsaufnahme als auch geringere Lautheit zu Gesicht bekommen. Kommen wir nun zu den Werten im Leerlauf, bei Niedriglast und vielfältigen Gaming-Workloads:

*Anmerkung: 2022er-Grafikkarten unter Psychonauts 2 gemessen, die älteren noch mit Wolfenstein Youngblood. Werte daher nicht 1:1 vergleichbar; nur zu Vergleichszwecken, um die Leistungsaufnahme bei Teillast zu zeigen. **Undervolting mit dem Takt, den die Grafikkarte unter Volllast selbstständig setzt.

Betreibt man eine Geforce RTX 4090 auf dem Windows-Desktop und hat nichts weiter offen als beispielsweise ein Word-Dokument, benötigt sie rund 23 Watt. Das ist mehr als erhofft, die effizientere Fertigung des AD102-Chips schlägt hier gegenüber GA102 und gleich viel Speicher in Gestalt der Geforce RTX 3090 Ti nicht durch. Ähnlich sieht es nach dem Anschluss eines weiteren Displays und/oder Video-Wiedergabe aus, die uns vorliegende Geforce RTX 4090 Founders Edition benötigt etwas mehr Energie als das Ampere-Flaggschiff.

Unter Volllast sieht das ganz anders aus und die auf der Benchmarkseite vorgegriffene Effizienz des neuen Grafikchips schlägt voll durch. Egal, was Sie der Geforce RTX 4090 vorsetzen, sie arbeitet etwas bis deutlich effizienter als die Geforce RTX 3090 Ti und ist dabei ungeschlagen schnell. Die offizielle Boardpower (TGP) von 450 Watt wird nur für Sekundenbruchteile erreicht und das regelmäßige Übersteuern, welches die RTX 3090 Ti unter Höchstlast an den Tag legt, kommt nicht vor. Man muss mit sehr großen Kalibern anrücken, um die Geforce RTX 4090 zu mehr als 420 Watt zu treiben, selbst bei extremen Einstellungen liegt der Durchschnittsverbrauch in der Regel nur leicht über 400 Watt. In besagten (Raytracing-)Extremfällen, bei denen die Leistung knapp doppelt so hoch ausfällt wie bei einer Geforce RTX 3090 Ti, erfüllt Nvidia folglich das Versprechen der doppelten Energieeffizienz. Und fordert man die Karte nicht angemessen, taktet sie sich herunter und erzielt damit besonders hohe Effizienzwerte. Doch das geht natürlich noch besser!

Effizienz-Tuning - das erste Ada-Undervolting

Da das Feedback zu unserem beherzten Ampere-Undervolting äußerst positiv war, widmeten wir die letzten Test-Stunden vor dem Embargo-Fall einer Undervolting-Fortsetzung. Was Ada Lovelace angeht, ist das eine Premiere - was lässt sich beim AD102 der Geforce RTX 4090 Founders Edition herausholen? Dem Undervolting sind auch hier kaum Grenzen gesetzt, das Sparpotenzial hängt vom Leistungsziel ab. Für den Anfang wollten wir die RTX 4090 nicht einbremsen, sondern lediglich die Effizienz erhöhen. Also setzten wir die Grafikkarte zunächst einem Worstcase aus: Metro Exodus Enhanced Edition mit 2,25× DLDSR, somit 6K-Auflösung, plus maximale Raytracing-Qualität. Die von der RTX 4090 FE automatisch gesetzte Taktrate von gut 2,6 GHz bei rund 990 Millivolt diente uns als Ausgangspunkt. Wir tasteten uns schrittweise via MSI Afterburner Voltage/Frequency Curve hinunter und landeten schließlich bei diesem Ergebnis (Werkszustand zum Vergleich):

Geforce RTX 4090 FE: Undervolting @ 2,6 GHz

Default: ~2.600 MHz @ ~990 mV -> 440 Watt Optimized: ~2.600 MHz @ 875 mV -> 350 Watt

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Damit ist der Beweis erbracht, dass sich natürlich auch eine Geforce RTX 4090 weiter optimieren lässt. In unserer Stichprobe können wir die Leistungsaufnahme um rund 90 Watt oder 20 Prozent reduzieren - ein fantastischer erster Wert. Weitere werden wir schnellstmöglich nachliefern. Falls Sie sich über die Bildrate wundern: Tatsächlich ist diese bei gleichem Takt zwischen Werks- und Undervolting-Einstellung gleich. Beim Drücken der Screenshot-Taste verursachte das unkomprimierte 6K-Bild jedoch einen kleinen Stocker.

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Nvidia Geforce RTX 4090 im Test: So powerful, it's kinda ridiculous! [Update] Die Leistungsaufnahme der Geforce RTX 4090 geprüft: Wie viel Strom benötigt die Karte und wie steht es um die Effizienz?

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