Radeon VII im Test: Kühlung, Taktraten, Lautheit, Verbrauch

Radeon VII: Kühlung, Taktraten, Lautheit & Verbrauch

Zwar handelt es sich bei der Radeon VII um die Basishardware der professionellen Radeon Instinct MI50, das Platinen- und Kühlerdesign der Seven ist jedoch vollständig neu. Bemerkenswert ist, dass auf dem GPU-Package ein Graphit-Wärmeleitpad anstelle klassischer Paste Verwendung findet. Dieses gleicht den kleinen Höhenunterschied zwischen der Vega-20-GPU und seinen umliegenden HBM2-Stapeln aus und gewährleistet die optimale Wärmeübertragung an die aufliegende Vapor Chamber. Diese kontaktiert die linke Hälfte des Kühlkörpers und ist von der Seite der Karte als Kupferstreifen sichtbar. Entgegen unserer ersten Annahme beim Unboxing bedeckt die Verdampfungskammer nicht die komplette Platine, wie es Nvidia bei den großen Turing-Founders-Editionen zu tun pflegt. Stattdessen sitzen fünf abgeflachte Heatpipes über der Vapor Chamber und verteilen die Abwärme an die rechte Hälfte des Aluminiumlamellenkörpers - so etwas haben wir bisher nicht gesehen. Weniger ausgeklügelt ist die Kühlung der Spannungswandler: Diese nehmen über Wärmeleitpads Kontakt mit einer recht massiven Aluminiumplatte auf, doch der Kontakt zum darüberliegenden Kühlkörper wird nur halbherzig, das heißt ohne Wärmeleitpads, hergestellt.
Quelle: PC Games Hardware AMD Radeon VII im Test: Die kupfern leuchtende Vapor Chamber bedeckt jene Hälfte des Kühlers, welche den ASIC trägt (GPU+RAM). Ebenfalls suboptimal ist, dass die drei Axiallüfter mit einem Rotordurchmesser von je 75 Millimeter in den Lamellenblock eingelassen sind. Dadurch geht nicht unwesentlich Kühlfläche verloren. Letztere ist ohnehin nicht im Überfluss vorhanden, da AMD die Radeon VII mit konservativen Maßen spezifiziert. Die Karte ist nicht einmal 27 Zentimeter lang und der Kühler ein reinrassiges, 3,5 cm hohes Dual-Slot-Design. Dem gegenüber steht eine Boardpower von 300 Watt, welche gleichbedeutend mit der erzeugten Wärme ist. Die Erfahrung lehrt, dass die Kombination aus den genannten Entscheidungen beinahe unmöglich mit dem Wunsch nach leiser Kühlung vereinbar ist. Es gibt gute physikalische Gründe dafür, dass die von PC Games Hardware bestbewerteten High-End-Grafikkarten mit 2,5 bis drei Slots hohen Kühlern antreten: Je größer die Fläche (und je höher der Kupferanteil), desto weniger müssen sich die Lüfter abmühen. Letztere können bei verbreiterten/-längerten Designs außerdem größer ausfallen, womit die Förderleistung pro Umdrehung gesteigert wird. Zwar verbreitert AMD die Platine um einige Millimeter, aufgrund der relativ geringen Länge ist der Einsatz größerer Rotoren jedoch nicht möglich.

Am Rande bemerken möchten wir, dass die Radeon VII zwar über eine sehenswerte Beleuchtung verfügt, diese jedoch statisch rot leuchtet. RGB-Spielerei wird wie bei den Vorgänger-Referenzkarten nicht geboten. Auch das liebgewonnene Dual-BIOS fehlt bei der R7, was vor allem Bastler schmerzlich vermissen werden. Wir vermuten, dass Versuche, das BIOS einer Radeon Instinct MI50 auf die Radeon VII zu flashen, dennoch nicht lange auf sich warten lassen.

Leistungsaufnahme & Lautheit

Laut AMD erreiche Vega 20 bei gleicher Energieaufnahme eine rund 25 Prozent höhere Leistung - oder arbeite bei gleicher Taktfrequenz um 50 Prozent sparsamer. Diese Aussagen sind nicht pauschal anwendbar, sondern beziehen sich auf die Profi-Beschleuniger Radeon Instinct MI60 (Vega 20) gegenüber der älteren MI25 (Vega 10). Nichtsdestotrotz arbeitet die neue GPU grundsätzlich effizienter und schneller als die alte. In diesem Kontext zumindest auf den ersten Blick überraschend ist, dass AMD seine neuen Grafikkarten (Seven & Instinct) mit einem Energiebudget von besagten 300 Watt spezifiziert. Das wirkt keineswegs fortschrittlich und effizient, ist aber notwendig, um der Kundschaft ein großes Leistungsplus zu liefern. Der Kern arbeitet somit weit außerhalb seines Sweet Spot, jener "Komfortzone", bei der das Verhältnis aus Takt und Spannung eine gute Bilanz liefert - das bestätigt sich bei den Leistungsaufnahmemessungen.

Im Leerlauf macht die Radeon VII eine gute Figur. Ihre Leistungsaufnahme beim Nichtstun und Niedriglast ist gering und konkurrenzfähig gegenüber der Turing-Phalanx von Nvidia. Unter Last macht die Grafikkarte jedoch keinen Hehl daraus, ein 300-Watt-Modell zu sein: Sofern nicht durch ein CPU- oder Framelimit ausgebremst, schöpft die Radeon VII ihr Energiebudget voll aus. Im PCGH-Watt-Worstcase Anno 2070 in Ultra-HD-Auflösung messen wir eine durchschnittliche Leistungsaufnahme von 303 Watt, mit einigen Spitzen darüber. Letztere gehen zwar im zeitlichen Verlauf unter, das Netzteil sollte ihnen jedoch gewachsen sein. Interessant ist, wie die Platine ihre Energie bezieht: Der PCI-Express-Slot des Mainboards wird laut unseren Messungen relativ konstant mit 25 bis höchstens 27 Watt belastet, die übrige Energie fließt durch die zwei 8-Pol-Strombuchsen. Hier sind jeweils bis zu 11,5 Ampere zu verzeichnen - alles spezifikationsgemäß und keineswegs besorgniserregend.

Die Lautheit der Radeon VII deckt sich mit dem Energiekonsum. Im Leerlauf rotieren zwar alle drei Lüfter (ein "Zero Fan"-Modus fehlt), allerdings ist das Geräusch sehr leise. Gute 910 U/Min (20 % PWM) und 0,1 Sone sind ohne Last zu verzeichnen. Steigt die Kerntemperatur, wird der Impuls leicht hochgeregelt, sodass schlimmstenfalls 0,2 Sone an Lautheit erzeugt werden - das ist leiser als bei vergleichbaren Nvidia-Grafikkarten. Unter anhaltender Last kippt das Bild, hier werden die 300 Watt der Radeon VII deutlich hörbar. Nach wenigen Minuten sind knapp über 2.900 Lüfterumdrehungen pro Minute (60 % PWM) dauerhaft aktiv. Die Radeon VII erzeugt dann eine Lautheit von 5,7 Sone. Das liegt an der neuen "Junction Temperature".

Die Junction-Temperatur ist ein neuer Wert, an dem sich die Lüftersteuerung orientiert.Die Junction-Temperatur ist ein neuer Wert, an dem sich die Lüftersteuerung orientiert, und der sich sinngemäß als "Zusammenflusstemperatur" beschreiben lässt. AMD gibt an, dass Vega 20 über satte 64 im Kern verteilte Temperatursensoren verfügt. Diese sitzen an mehr oder minder hitzigen Stellen und werden ohne Unterlass geprüft. Das ist wesentlich präziser als der eine "GPU Temperature"-Wert älterer Grafikkarten. Nebenbei ließ AMD fallen, dass bereits Vega 10 über zahlreiche Temperatursensoren verfügt, 32 und somit die Hälfte seines Nachfolgers, um genau zu sein. An dieser Stelle klärt sich womöglich, welchen Wert GPU-Z seit Jahren optional unter "Hotspot Temperature" auslesen kann. Das Maß für die Belüftung stellt dieser Datenpunkt bei der Radeon RX Vega jedoch nicht dar.

Anders Vega 20, die Junction Temperature ist maßgeblich für den Lüfterimpuls. Das ist naheliegend, denn warum sollte ein Sensor wichtiger sein als 64 Kollegen, die unterschiedlichste Kernteile überwachen? Problematisch ist, dass die Junction Temperature ungewohnt hoch ausfällt. Wir hatten kurz Angst um unser Sample der Radeon VII, als der Wattman unter Last stets dreistellige Celsius-Werte meldete. Laut AMD ist das jedoch ein erwartetes Verhalten und somit normal - der Reviewer's Guide nennt vergleichbare Resultate. Stand jetzt unklar ist, wie der Kern teilweise trotz hoher Lüfterdrehzahlen 105 °C erreichen kann und warum daneben eine pauschale und nutzlose GPU-Temperatur ausgegeben wird, die gute 30 °C darunter liegen kann. Der Kühler funktioniert laut AMD wie erwartet, allerdings gibt man auf Nachfrage zu Protokoll, dass man am Feintuning arbeite.

Hobby-Tuning-Experten denken jetzt sofort an Undervolting, um die Symptome zu lindern. Dabei ist das Wissen um die Junction Temperature natürlich wichtig. Wer diese erfahren möchte, muss derzeit das Wattman-Menü des Treibers konsultieren. Erwartungsgemäß hilft Undervolting deutlich und lässt sich auf Wunsch auch automatisch mittels "Auto Undervolt GPU"-Button im Wattman erledigen. Wer ein glückliches Händchen hat, kann die Lautheit und den Verbrauch deutlich senken. Hier ein paar Lautstärke-Richtwerte für Erstkäufer: 40 % PWM = 2,4 Sone, 50 % = 3,9 Sone - und mit der Maximaldrehzahl (3.850 U/Min) werden gar 10,9 Sone erreicht. Randnotiz: Overclocking ist im Pressetreiber der Radeon VII noch fehlerhaft, alle Takteinstellungen führen zu Performance-Regression. Vorgesehen sind die folgenden Werte: +20 Prozent Powerlimit (nicht mehr 50 wie bei früheren AMD-GPUs), bis zu 2,2 GHz Kerntakt bei 1,46 Volt (!) und maximal 1,2 GHz (2,4 GT/s) Speichertakt.

Taktraten und Spannungen

Derzeit sind die "üblichen Verdächtigen" in Sachen Tuning-Tools nur teilkompatibel mit der Radeon VII. Der Entwickler des MSI Afterburners hat in seinem Haus-und-Hof-Forum Guru3D bereits angekündigt, dass eine entsprechende Grafikkarte auf dem Weg zu ihm sei und entsprechende Anpassungen des Tools somit nicht mehr lange auf sich warten lassen. Bis dahin greifen wir auf Bordmittel zurück: den Radeon Wattman in Kombination mit dem Overlay und der Leistungsüberwachung. Der AMD-Treiber in der aktuellen Adrenalin-2019-Version ist diesbezüglich wegweisend ausgestattet und lässt kaum Wünsche offen. Das heißt, einen - im aktuellen Zustand fehlt eine Funktion, die Kernspannung auszulesen. Lediglich die ASIC-Power lässt sich anzeigen, wobei das feinste Sampling-Intervall 0,25 Sekunden bettägt. Intern schaltet der Vega 20 wesentlich schneller um, sodass die angezeigten Werte nur eine (immer veraltete) Momentaufnahme darstellen. Wir zeigen im nachfolgend eingebetteten Video, wie Sie das Radeon Overlay und die Performance Metrics entsprechend konfigurieren.

Die ASIC-Power der Radeon VII beträgt 250 Watt. Das ist die Menge an Energie, welche sich GPU und HBM - zusammen bilden sie den ASIC - genehmigen dürfen. Seit Polaris gibt AMD diesen Wert an, welchen der Grafikchip zu jeder Zeit feinkörnig selbst protokolliert und anwendet. 250 Watt klingen auf den ersten Blick moderat, doch aufmerksame Leser erinnern sich: Die Boardpower der Karte beträgt 300 Watt. Das sind 20 Prozent mehr. Woher kommt das, wenn intern mit 250 Watt gerechnet wird? Das liegt an der Physik: GPU-intern wird mit den entsprechenden Spannungen und Frequenzen zwar mit 250 Watt jongliert, besagte Energie muss aber zunächst erzeugt werden. Dafür ist die Spannungswandlung der Platine zuständig, welche aus den Zuleitungen des PCI-E-Slots und vor allem den Strombuchsen die nötigen Häppchen erzeugt. Wie effizient dies geschieht, hängt von einigen Faktoren ab, wobei grundsätzlich gilt: Je durstiger der ASIC, desto mehr Arbeit für die Wandler und desto größer die Verluste. Letztere machen sich, wie immer bei Elektronik, als Wärme bemerkbar. Die Rechnung ist bei Polaris (10/20/30) und Vega (10/20) immer: ASIC-Power plus Wandlerverluste und weitere kleinere Posten auf der Platine gleich reale Leistungsaufnahme.

Wirft man einen Blick in den Radeon Wattmanager, kurz Wattman, sind zwei Änderungen gegenüber einer Radeon RX Vega zu verzeichnen. Erstens fehlen oben die optionalen Energieprofile "Turbo", "Ausgewogen" und "Strom sparen". Zweitens erfolgt die Taktkontrolle nicht mehr über sieben Powerstates, sondern über einen Graphen, welcher sich per Drag & Drop bedienen lässt. Standardmäßig beträgt die Obergrenze rund 1.802 MHz bei 1,075 Volt. Das ist wesentlich weniger als beim Vorgänger Vega 10, welcher in der Regel 1,2 Volt für seinen höchsten Powerstate benötigt. Welche Spannung bei der Radeon 7 tatsächlich anliegt, lässt sich derzeit nicht mithilfe von Tools auslesen, erfahrungsgemäß dürfte der tatsächliche Wert aber stets unter 1,075 Volt liegen, da der Strom limitiert (Powerlimit). Was die realen Taktraten in Spielen angeht, bewegt sich die Radeon VII (respektive unser Muster) beinahe immer jenseits der 1,7-GHz-Marke. AMD spricht von einem mittleren Boost von 1,75 GHz, was als Mittelwert durchaus passt. Lediglich in besonders hitzigen Situationen fällt der Boost in Gefilde um 1,68 GHz. Die Peak Clock von 1,8 GHz wird in Spielen niemals angewendet, sondern ist wie bei Vega 10 reinen Compute-Workloads vorbehalten.

Takt & Power mit und ohne Undervolting

Um das Gesagte mit Fakten zu untermauern, haben wir die Radeon 7 exemplarisch beobachtet. Die Protokollierung der Frequenz und ASIC-Power über die Zeit erfolgt mithilfe der treibereigenen Performance-Überwachung (siehe Video). In Anno 2070 wird deutlich, dass die anvisierten 250 Watt ASIC-Power im Mittel recht zuverlässig erreicht werden, allerdings mit starken Schwankungen durch die dynamische Regelung. Wohldosiertes Untervolting, in unserem Fall um beinahe 100 Millivolt, lohnt sich zweifellos.

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GPU-Boost mit und ohne Undervolting ASIC-Power mit und ohne Undervolting

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AMD Radeon VII im Test: Mit 16 GiByte zum Sieg gegen die Geforce RTX 2080? Auf der dritten Seite unseres Tests der Radeon VII geht es um wichtigen Messwerte zu Kühlung, Taktraten, Lautheit und Verbrauch.

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