How-to-Guide: Grafikkartenkühlung und Wärmeleitpaste optimieren

Auch ohne Sommer bleibt es ein heißes Thema: Wie kann man die Kühlleistung einer Grafikkarte verbessern, ohne den Kühler zu tauschen oder auf Wasser umzusteigen? Wir zeigen mögliche Ursachen für schlechte Kühl-Performance und zeigen, wie es richtig geht.

Wir wollen uns in diesem Artikel nicht nur auf einen Wärmeleitpastenvergleich mit (De-)Montageanleitung beschränken, sondern zeigen, warum manche Karten einfach nicht besser kühlen können und warum man das gesamte Kühlsystem einschließlich der Lüftersteuerung unbedingt ganzheitlich sehen muss, damit es später kein böses Erwachen gib.

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Wir wollen außerdem der Urban Legend nachgehen, dass die Wärmeleitpasten der Hersteller per se billig und schlecht sind, und überprüfen, ob am Ende der Hype um stark gesunkene Temperaturen nach einem Grafikkartenumbau nicht vielleicht doch auch andere Ursachen als die Verwendung einer teuren Edelpaste haben könnten.

Wir benutzen mit der XFX RX 470 4GB in diesem Artikel eine Karte, die uns alle Facetten zeigt, mehr oder weniger dankbar alle Änderungen annimmt und zudem zeigt, was - wenn auch unbeabsichtigt - so alles schief gehen kann. Das fängt beim Hersteller an und endet am heimischen Tisch. Um die restlichen Facetten auch noch abzudecken, werden wir von Fall zu Fall natürlich auch andere Proukte ergänzend hinzuziehen.

WICHTIGES VORWORT: Wir möchten an dieser Stelle auf die jeweiligen Garantiebestimmungen der Hersteller hinweisen. Denn ein möglicher Garantieverlust kann am Ende schwerer wiegen als ein eventueller, geringer Zugewinn an Kühl-Performance!

Wenn auch nur eine für die Demontage notwenige Schraube ein Herstellersiegel wie auf dem nachfolgenden Bild gezeigt trägt, dann sollte man sich über die Folgen eines Eingriffs absolut im Klaren sein! Zerstört ist zerstört und Diskussionen im Nachgang können langwierig (und oft erfolglos) sein.

Hersteller wie EVGA erlauben ausdrücklich den Umbau, andere Firmen (u.a. auch XFX) verbitten sich dies explizit. Hier hilft also nur ein Blick in die AGB und die Garantiebestimmungen der eigenen Grafikkarte, die für jedermann einsehbar sein müssen.

Eine Mittelstellung nehmen Firmen wie beispielsweise MSI ein, die beim Rücksenden im RMA-Fall lediglich auf der fachgerechten Montage des Kühlers bestehen und darauf hinweisen, dass die aufgetretenen Schäden nicht ursächlich durch den Umbau oder dessen direkte bzw. indirekte Folgen bedingt sein dürfen. Oder - und das ist die Grauzone - der Hersteller verzichtet auf so ein Siegel, schreibt aber explizit nichts zum Kühlerwechsel bzw. -umbau.

Merkzettel #1
Die Garantiebestimmungen des Herstellers bzw. Kulanz am besten direkt vor dem Kauf prüfen und gegebenenfalls selbst nachfragen.

Richtiges Werkzeug und besonnener Umgang

Es gibt nichts Schlimmeres als überdrehte und nicht mehr greifende Gewinde bzw. beschädigte Schraubenköpfe. Daher gilt an dieser Stelle: Das Beste ist gerade gut genug! Billige Feinmechaniker-Sets vom Discounter-Grabbeltisch taugen nichts und werden oft genug so billig produziert, dass die Bits oder Schraubendreher weicher sind als gute Butter in der Mittagssonne.

Im Idealfall legt man sich einen guten Drehmoment-Schraubendreher zu, der vor unbeabsichtigten Beschädigungen schützt (und auch bei vielen Herstellern in ähnlicher Art eigesetzt wird). Generell gilt: Rohe Gewalt vermeiden und immer daran denken, dass es sich hier überwiegend um sehr kleine und empfindliche Teile handelt, die schonend behandelt werden wollen! Wir können nur zu Zurückhaltung und Vorsicht raten, denn wenn etwas hängt oder klemmt, dann ist Gewalt stets der falsche Weg.

Gute Mini-Bits sind den größeren Brüdern oft vorzuziehen, benötigen aber dann einen Adapter auf den 6,3-mm-Sechskant, wenn man den Drehmoment-Kollegen nutzen will, der zu Preisen ab etwa 50 Euro erhältlich ist und eigentlich zur Grundausstattung eines ambitionierten Computer-Bastlers gehören sollte. Hierfür benötigt man Modelle, die mit 0,2 bis 0,4 Nm als Untergrenze angegeben sind, denn deutlich höhere Werte werden wir - zumindest bei dem, was wir vorhaben - nur selten bis nie benötigen.

Auf das richtige Drehmoment werden wir nun eingehen, denn unser Testobjekt ist eigentlich der beste Beweis dafür, dass auch in Asien ab und zu der Schlendrian ein recht präsenter Geselle ist.

Eine Schraube locker?

Bevor man auf Abenteuersafari geht, lohnt sich jedenfalls immer erst einmal eine Überprüfung aller Schrauben. Denn es kann durchaus sein, das wir uns den ganzen Aufwand sparen können, nur weil hier zu wenig Sorgfalt (und Kraft) aufgewendet wurde(n).

Das Beispiel der XFX-Karte sollte einem dann schon etwas zu denken geben. Deshalb müssen wir noch einmal auf die Sache mit dem Drehmoment zurückkommen, also dem Umstand, wie fest die Schrauben festgezogen wurden bzw. sein sollten:


XFX Radeon RX 470 4GB
Optimal
GPU-Federschrauben
0,2 / 0,3 Nm
ca. 0,4 Nm
Backplate
0,3 Nm
ca. 0,2 Nm
Slot-Panel
0,3 Nm
ca. 0,3 Nm

Ganz offensichtlich wurde bei XFX zu wenig Kraft aufgewandt, um die vier Schrauben um den GPU-Sockel auch wirklich fest zu schrauben. Allein der Einsatz des Drehmoment-Schraubendrehers bei diesen vier Schrauben brachte eine sofotige Verbesserung, die sich war nicht direkt in Grad Celsius, dafür aber in etwas niedrigeren Lüfterdrehzahlen niederschlug.

Allerdings können wir bereits jetzt schon spoilern, dass man am Temperatur-Target einer Karte nicht vorbei kommt - also genau der Zieltemperatur, auf der die ganze Lüfterkuve fast immer basiert. Doch dazu gleich mehr, wenn wir den Temperaturunterschieden nachspüren.

Merkzettel #2
Es gibt nichts Besseres als gutes Werkzeug - nur noch besseres Werkzeug! Um keine Schrauben zu beschädigen, muss immer das passende Werkzeug zur Hand sein, welches auch perfekt im Schraubenkopf sitzt. Ein zweckmäßiger Drehmoment-Schraubenzieher ab 0,2 bis 0,4 Nm ist zwar kein absolutes Muss, aber das Beste, was man sich diesbezüglich für Geld kaufen kann und sollte. Mini-Bits passen oft besser, aber dafür benötigt man meist einen Adapter.

Wärmeleitpaste: Überbewertet oder Grundvoraussetzung?

Kommen zum Abschluss unserer Einführung noch kurz auf das Thema Wärmeleitpaste und die eingangs erwähnte Legendenbildung zurück. Der Qualitätsunterschied zwischen einer günstigen Drittanbieter-Paste und dem, was die Hersteller nutzen, ist kleiner als man denkt - und oft sogar überhaupt nicht existent.

Es ist keine Seltenheit, dass man allein durch ein sorgfältigeres Zusammenschrauben der Komponenten einen Leistungssprung erzielt und dies dann natürlich der neuen Paste gutschreibt. Wir werden gleich noch sehen, wie groß der Unterschied bereits ohne weiteren Materialeinsatz ausfallen kann!

Es gibt nämlich nur wenige echte Hersteller von Wärmeleitpasten bzw. deren Basis, die dann oftmals nur mehr oder weniger marginal individualisert wird, um durch andere Konsitenz und Farbe ein "neues Produkt" am Markt zu etablieren. Der Rest ist Marketing - und sehr oft auch einfach nur Wunschdenken. Viele unterschiedlich gelabelte Pasten sind am Ende sogar (fast) identisch, können sich aber durch den Preis gehörig unterscheiden. Außerdem gilt: Physik und Chemie lassen sich nicht vergewaltigen.

Basierend auf dieser Erkenntnis ergibt es definitiv keinen Sinn, mittelmäßige bis gute Produkte zu verwenden, denn hier übersteigt der Aufwand tendenziell den Nutzen. Man muss wirklich auf sehr gute bis herausragende Pasten ausweichen, wenn man einen mess- und fühlbaren Erfolg erzielen möchte. Sehr günstige Silikonpasten wie Arctics MX-2 sind zwar leicht aufzutragen und kosten nicht die Welt, bringen aber nichts außer Arbeit und sind schon lange nicht mehr zeitgemäß. Verbesserungen wird man damit kaum erreichen, eher eine Verschlechterung.

Flüssigmetall ist in diesem Fall generell abzulehnen, denn der Prozess schwierig zu beherrschen; man benötigt viel Erfahrung. Zweitens hat man dann noch das Problem mit der möglichen Garantieleistung bzw. Gewährleistung, da sich diese "Pasten" nie rückstandfrei und spurlos beseitigen lassen, wenn doch mal ein Hardware-Defekt auftritt.

Auf die Pasten und die mögliche Vorauswahl gehen wir aber später noch gesondert ein. Wir werden als Beleg für das eben Geschriebene die neu aufgetragene Originalpaste mit einer preiswerten, einer guten und einer sehr guten Wärmeleitpaste vergleichen, die leider auch beim Preis die absolute Spitzenposition einnimmt.

Merkzettel #3
Wenn man sich schon an so ein Projekt heranwagt, dann muss es schon das Beste vom Besten sein, denn auch die Hersteller schlampen nicht. Oftmals sind schlechte Ergebnisse produktionsbedingt, hängen aber fast nie in voller Höhe von der jeweils verwendeten Industriepaste ab.

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11 Kommentare
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    Dein Kommentar
  • Ge0815
    Schöner Test. Sogar mal mit einem Custom-Modell einer aktuellen AMD-Karte. Und ein schöner Seitenhieb durch die Blumen an den Hersteller XD
    Ich fragte mich schon immer, warum die Backplates diverser Grafikkarten nie zur Kühlung, sondern eher zur Abschirmung verwendet werden.
    OT: Ein Traceroute auf tomshardware.de reizt alle 30 Sprünge aus, die auch noch häufig auf "Zeitüberschreitung der Anforderung" enden. Kurz gesagt: Das Laden der Seite dauert in letzter Zeit bei diversen Aufrufen relativ lange. (>10s)
    0
  • MyRunner
    Anonymous sagte:

    OT: Ein Traceroute auf tomshardware.de reizt alle 30 Sprünge aus, die auch noch häufig auf "Zeitüberschreitung der Anforderung" enden. Kurz gesagt: Das Laden der Seite dauert in letzter Zeit bei diversen Aufrufen relativ lange. (>10s)


    Haeng das Ergebnis doch einfach an so einen Report an. Dann hat man gleich die entsprechenden Daten. Zeitueberschreitungen liegen aber an den Hops dazwischen und da hat THG keinen Einfluss. Eventuell sind dort Gateways konfiguriert, dass sie ICMP Requests nicht beantworten oder es wird komisch geroutet.

    Hier mal von mir. Nach 12 Hops bin ich da und die ersten 3 sind intern.

    ---
    X:\>tracert www.tomshardware.de

    Tracing route to a345.f1.akamai.net.0.1.cn.akamaitech.net [95.101.80.168]
    over a maximum of 30 hops:

    1 <1 ms <1 ms <1 ms xxxx [10.0.29.253]
    2 1 ms 1 ms 1 ms 10.0.130.1
    3 * * * Request timed out.
    4 44 ms 34 ms 9 ms 82.140.xx.xx
    5 9 ms 9 ms 9 ms 62.214.35.17
    6 11 ms 10 ms 10 ms 62.214.110.46
    7 20 ms 19 ms 19 ms 62.214.106.102
    8 23 ms 22 ms 22 ms 62.214.110.50
    9 23 ms 23 ms 23 ms 87.128.232.57
    10 24 ms 23 ms 23 ms 217.239.48.90
    11 22 ms 21 ms 21 ms 87.128.234.118
    12 22 ms 22 ms 22 ms a95-101-80-168.deploy.akamaitechnologies.com [95.101.80.168]
    0
  • hellm
    Warum manche Backplates nicht zur Kühlung verwendet werden? Selber Grund wie bei anderen Verbesserungsmöglichkeiten, jeder Arbeitsschritt kostet Geld. Material sowieso.

    Sehr schöner Artikel. Nichts ausgelassen und ausführlich erklärt. Klasse!
    0
  • Ge0815
    Hellm, wie du schon sagst: Material kostet Geld. Wenn man die Backplate wegließe, würde man Geld sparen UND die Rückseite würde auch besser durch den vorhandenen Luftstrom im Tower gekühlt werden. Die Backplate hat (außer Stabilität, und bei solch einer kurzen Karte ist das nicht sonderlich nützlich) aber in diesem Fall gar keinen Nutzen und sogar zwei Nachteile.
    Edit: Ich komme aus dem O2-Netz (easybell), und nach dem 10. Hop lande ich von
    10 39 ms 38 ms 38 ms xe0-1-2-0-grtpareq1.net.telefonicaglobalsolutions.com [213.140.37.101]
    auf
    11 53 ms 42 ms 38 ms prs-b8-link.telia.net [62.115.148.170].
    Danach geht es mit hohen Pings los (>100) und eine Suche nach "telia.net" bringt schon interessante Ergebnisse. Erstaunlicherweise macht es einen Unterschied, ob ich "tracert tomshardware.de" oder "tracert www.tomshardware.de". Im zweiten Fall bin ich nach dem 9. Hop am Ziel.
    tracert www.tomshardware.de
    Routenverfolgung zu a345.f1.akamai.net [23.61.249.171] über maximal 30 Abschnitte:
    tracert tomshardware.de
    Routenverfolgung zu tomshardware.de [52.0.131.24] über maximal 30 Abschnitte:
    0
  • bonbon2k
    Danke für den Bericht, es ist schön, mal was unkonventionelles zu lesen :)
    Bei meiner MSi 980Ti Gaming OC hat der Wechsel auf die Kryonaut-Paste nichts gebracht, sie geht trotzdem noch hoch ins Temperaturlimit von 82° bei gleicher Lüfterdrehzahl. Scheint ein recht individuelles Thema zu sein :)
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  • Jolly91
    Ich sag es mal so, die Klecksmethode reicht nicht!

    Ich hab meine 980Ti mit dem Morpheus
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  • Jolly91
    Ich hab die 980Ti mit dem Morpheus zig mal mit der Klecksmethode verheiratet und nie waren die Temperatur passend. Dann hab ich mal mit einer Karte die WLP über den ganzen Chip verstrichen und siehe da, ich hab bei einer Abwärme von gemessenen 360W noch 79°C in Cities Skylines: After Dark mit starkem DS.

    Der DIE ist genau so groß wie der HS, in so fern muss der komplette HS eingeschmiert und Kontakt zum Kühler haben.
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  • alterSack66
    Ich hops auch 12-30 mal rum. Schöner Artikel, aber ich finde der Aufwand lohnt sich kaum.
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  • FormatC
    @Jolly91:
    Nicht die Anzahl der Versuche entscheidet über das Resultat, sondern die richtige Menge. Wie man schön auf den Bildern sehen kann, ist bei mir sogar ein wenig mehr als nur der Die mit Pampe benetzt, wenn man es richtig draufkleckst. :)
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  • derGhostrider
    @FormatC:
    Größerer Klecks, kleinerer Klecks...
    Das beste Ergebnis erhält man dann, wenn hinterher die minimalste Menge zwischen Kühler und GPU ist, die hinreichend ist, also die Fläche komplett bedeckt und soeben die Unebenheiten der beiden Oberflächen ausgleicht.
    Genau das ist die Aufgabe der WLP.
    Mir erscheint die von Dir genutzte Menge immer ein wenig viel zu sein, doch Bilder täuschen.
    Offenbar passt es ja ganz gut. ;)

    Wenn man also *genau* die gleiche Menge nutzt, wie Du, dann jedoch die Paste (den Klecks) durch das Aufsetzen nicht ordentlich verteilt bekommt, wird das Ergebnis halt schlechter sein.
    Dazu natürlich so einfache Basics wie: Lufteinschlüsse = schlechteres Ergebnis.
    Verstreichen der Paste scheitert meistens an den Lufteinschlüssen. Es wäre mal interessant einen Kühler im UHV aufzusetzen... OK, niemand wird Wärmeleitpaste in seiner Anlage, die UHV erreicht, haben wollen, aber es wäre interessant. Vielleicht würde das zu ganz anderen Methoden für den Auftrag führen und nochmal ein Kelvin einsparen.

    Noch besser fände ich es einen Kühler mal per Lapping (oder sonst wie) wirklich plan zu schleifen...
    Ja, alles fern der Realität. Schade, dass überhaupt soviele Übergänge beim Wärmetransport nötig sind: Silizium hat eine Wärmeleitfähigkeit, die weit über Wärmeleitpaste hinaus geht. Eine entsprechend aufgesetzte Struktur mit z.B. Kühlkanälen für Flüssigkeitskühlung wäre mal richtig interessant.
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  • FormatC
    Deshalb nehme ich für die Bilder immer etwas mehr Paste, damit die Nachbauer auch dann noch jubeln können, wenn sie vergessen, alle Schrauben diagonal alternierend festzuziehen, damit alles möglichst gerade festkommt. Bei 0,3 Nm ist aber so viel Druck da, dass es den nicht benötigten Rest locker rauspresst, wenn die Pampe nur dünnflüssig genug ist. Ansonsten hilft auch Aufheizen mit Furmark, abrupt abschalten und sofort noch einmal nachziehen ;)

    Im Prinzip ist aber fast nie die GPU das Problem, sondern die vergessenen Komponenten sind es. :)
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