Pascal wird passiv: Wir bauen eine lüfterlose GeForce GTX 1050 Ti

Messergebnisse und Fazit

Temperaturen, Taktraten und Spannungen

Unsere Messungen müssen im passiven Modus natürlich über einen deutlich längeren Zeitraum erfolgen, denn es kann schon gut und gerne mal bis zu eine Stunde dauern, bis die finale Erwärmung aller Komponenten des System erreicht ist. Dass sich diese lange Testphase gelohnt hat, zeigt uns die Grafik mit den GPU-Temperaturen.

Nach etwa 57 Minuten - also fast der veranschlagten Stunde - fällt die GPU-Temperatur schlagartig von den als Limit gesetzten und auch erreichten 83°C auf 77°C ab, um dann konstant so weiterzulaufen. Selbst nach zwei Stunden messen wir rund 77°C, was uns durchaus verblüfft.

Die Originalkarte mit Lüfter kann im Passivsystem mit vergleichsweise kühlen 63°C überzeugen, während der Monsterkühler in der riesigen Workstation mit den beiden sehr langsam drehenden Radiatorlüftern fast schon arktische 54°C garantiert.

Doch warum fällt die Temperatur der passiven Karte im komplett lüfterlosen System nach längerer Laufzeit so plötzlich um fast sechs Grad Celsius ab? Um dies zu ergründen benötigen wir weitere Messwerte.

Deshalb betrachten wir nun den GPU-Takt, der logischerweise das gleiche Verhalten aufzeigt. Aber er verrrät sogar noch mehr: Nach der längeren Laufzeit am gesetzten Temperaturlimit von 83°C (Werkseinstellung) ist der Boost mit seinen hektischen Anpassungsversuchen schlagartig nicht mehr existent - die Karte taktet stabil auf 1342 MHz und kein MHz höher!

Das gleiche Verhalten kann man nun auch bei den Spannungen beobachten, die schlagartig auf konstant fortlaufende 0,812 Volt fallen. Dieser Wert erscheint - genauso wie Temperaturen und die Taktrate - als eine Art Notlaufprogramm. Die Leistungsaufnahme liegt jetzt sogar noch unter 40 Watt und bleibt ebenfalls weitgehend konstant. Interessant ist nun, wie sich die Gaming-Performance verhält.

Das gleiche Verhalten verzeichnen wir auch bei Furmark, wobei hier der GAU deutlich eher erreicht wird. Erfreulich ist jedoch der Umstand, dass die Karte ohne zu verglühen sehr wohl komplett passiv und Volllast läuft, dabei jedoch signifikant an Takt (und somit auch Leistung) einbüßt. Immerhin kann man zumindest in diesem Moment sicher sein, dass nichts kaputt geht. Wirklich ausreizen sollte man diese Sicherheitslösung jedoch nicht, denn niemand weiß, wann der Ofen dann komplett aus ist.

Merkzettel #4
• Mit nur etwas leichtem Airflow ist die Kühlung sogar besser als das Original
• Der komplett passive Betrieb ist möglich, wenn auch mit Limitierungen
• Takt und Spannungen werden automatisch abgesenkt, um die Karte zu schützen

Wir suchen nach den Limitierungen

Immerhin über drei Spiele (Metro: Last Light auf 1440p, GTA V und The Witcher 3 auf 1080p) gemittelte 21 Prozent weniger als beim luftgekühlten Original scheinen zwar auf den ersten Blick viel, dafür sinkt jedoch auch die Leistungsaufnahme auf unter 60 Prozent. Berücksichtigt man zusätzlich noch, dass wir ja schon von Haus aus über das reduzierte Power Target auf 80 Prozent im selben Benchmark-Durchlauf reichlich vier Prozent an Performance eingebüßt haben, dann geht der potenzielle Verlust absolut in Ordnung.

Betrachten wir zunächst, wo die GPU als solche den Benchmarkablauf limitiert. Dieses Verhalten ist völlig in Ordnung und tritt bei fordernden Spielen immer auf. Wir sehen erneut, dass ab dem Zeitpunkt der Notbremse irgend etwas anderes das System stark deckeln muss:

Am Power-Limit kann es auch nicht liegen, denn wir sehen zwar einen stetigen Eingriff, aber auch dieser scheint ab etwa 53 Minuten mit einem Mal verflogen:

Also bleibt am Ende doch nur die lang anhaltend hohe Temperatur als Ursache übrig, auch wenn sie nach der Notbremsung abgesunken ist und weit unter dem vorgegeben Temperatur-Limit liegt:

Merkzettel #5
• Die Performance sinkt langsamer als die Leistungsaufnahme
• Bis zu 21 Prozent Leistungseinbuße nach Einsetzen des Limiters
• Bis zu vier Prozent Performance-Verlust durch das Power Target von 80 Prozent

Infrarotmessungen des Temperaturverhaltens

Betrachten wir jetzt, wie sich unser Umbau bei den Messungen mit der Thermo-Kamera verhält. Schließlich konnten wir bisher ja nur die GPU-Temperatur beurteilen, wobei die Grafikkarte ja noch viele weitere, zum Teil sehr temperaturkritische Bauelemente enthält.

Im Idle herrscht sogar im komplett passiven System Friede, Freude und Eierkuchen - wobei die Temperaturen nicht einmal ansatzweise ausreichen, um Letzteren überhaupt auch zu backen zu können.

Setzt man die Karte in ein Gehäuse mit minimalstem Airflow, läuft unser Passiv-Kühler bereits zur Hochform auf. Hier muss sich unsere Umbaulösung noch nicht einmal vor der Originalkarte mit Luftikus verstecken, denn sie kühlt unter Strich nicht schlechter.

Erst wenn man sie in das lüfterlose System integriert und eine Stunde so richtig quält, ist die thermische Durchdringung der Platine bis in den letzten Winkel komplett. Doch auch jetzt ist der Speicher noch kühl genug, um keine thermischen Schäden befürchten zu müssen.

Zusammenfassend ist der Umbau aus rein thermischer Sicht eigentlich ganz gut gelungen, auch wenn wir mit dem lüfterlosen Einsatzort ein wenig hadern.

Fazit

Unser kleiner Test zeigt einmal mehr, dass komplett passive Lösungen in der 60- bis 75-Watt-Klasse auch weiterhin nur mit Einschränkungen möglich sind. Entweder nutzt man zumindest einen sehr langsam drehenden Lüfter als Garant für einen minimalen Airflow im Gehäuse oder man rennt früher oder später in ein Temperaturlimit, welches zwar den Selbstschutz der Karte aktiviert und somit auch die Gefahr eines Schadens verhindert, jedoch nicht wirklich Sinn und zweck einer Passiv-Lösung sein kann.

Wir sehen die Grenze für den komplett lüfterlosen Betrieb erneut bei rund 40 Watt Leistungsaufnahme, die ja nahezu komplett in Abwärme umgesetzt wird. Dafür bleibt einem dann wirklich nur, das Power Limit manuell auf 50 Prozent zu setzen oder darauf zu warten, dass die Karte irgendwann selbst auf die Bremse tritt und per Dauerlimit einen ähnliche Leistungsaufnahmewert erwingt. Dann wird man mühsam austesten müssen, wo das thermische Limit des eigenen Systems - auch und vor allem in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur - wirklich liegt.

Als Fazit bleibt uns also erneut nur übrigig, in dieser Leistungsklasse eine minimale Luftbewegung als Mindestvoraussetzung zu empfehlen. Denn wenn wir wirklich ehrlich sind, dann hat sich an der Ausgangslage seit der GeForce GTX 650 kaum etwas geändert. Die Karten sind absolut nicht wirklich sparsamer, dafür aber bei gleicher Leistungsaufnahme deutlich schneller geworden. Auch das hat seinen Charme und hilft dabei, einen kleinen, langsam drehenden Lüfter mit einer noblen Geste von Nonchalance glattweg zu überhören.

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26 Kommentare
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    Dein Kommentar
  • Tesetilaro
    vielen Dank für die prägnante Zusammenfassung des sicher stundenlangen Messmarathons ;)
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  • LokusKnall
    1342 ist die Base-Clock die er mit etwas Puffer hällt, Glückwunsch dazu.

    Die Karte pausiert nach häufigem oder langen Kontakt mit dem Temp.-Target die Hochtakt-Versuche.

    Ich glaub das ist eine neues Feature der 1050er, hab zumindes von keiner Pascal davor gehört die das so macht.
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  • ShieTar
    Sonst macht ja auch niemand 60-Minuten-Benchmarks. Finde ich eh seltsam, das die Karte nach derart langer Zeit noch den Modus wechselt.
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  • FormatC
    Für mich war das auch neu. Nach einem reboot gings wieder - 50 Minuten lang :D
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  • MyRunner
    Habt ihr mal getestet, nach den 50 Minuten mit einem externen Luefter die Temperatur zu senken, ob er dann evtl. einen niedrigen Schwellwert aktiviert und wieder dynamisch getaktet wird? Oder schaltet die Karte bis zum Reboot dann komplett die Dynamik ab?
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  • FormatC
    Es bringt nichts, Boost kommt nicht wieder. Ein Warmstart half irgendwie auch nicht weiter. Es musste ein echter An-/Aus-Vorgang sein. Schon merkwürdig, da auch im Whitepaper nicht dokumentiert
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  • KalleWirsch
    Die Existenz einer solchen Notbremse (abhängig von der Temperatur) wirft sofort die Frage auf: Ab welcher Temperatur und nach welcher Zeit setzt die Bremse ein?

    Es gibt ja Leute die Werkskarten haben, aber eigene Lüfterkurven einstellen (um die Karten leiser oder schneller zu bekommen). Für die ist diese Frage voll relevant.

    Dann wäre da noch die Frage: Ist sowas nur bei der 1050TI oder auch bei den anderen Karten vorhanden.
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  • FormatC
    Wie im Artikel beschrieben:
    Das Temperatur-Target lag bei 83°C, wurde dank Boost nie überschritten und trotzdem kam nach etwas mehr als 50 Minuten der Abtörner.
    Das hatte ich in dieser Form bisher allerdings noch nie, auch nicht bei meiner 1080, die ebenfalls thermisch stundenlang am eingestellten Limit von 80°C kratzt weil ich es leise haben möchte.
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  • LokusKnall
    Super das du uns weiter feedback gibst Igor.
    Es ist dann auch egal ob nach exakt 20 oder 25 Minuten an 83°C das Verhalten passiert,
    oder ob die Berührungen von 83°C mitgezählt werden und ob dann z.B. nach 25- oder 50-Mal die Bremse kommt ? Bescheuert ist es auf alle Fälle
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  • LokusKnall
    @ Kallewirsch, es kann auch ein VBios-Fehler des einen Herstellers sein.
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  • FormatC
    Das Spielchen ist leider sehr, sehr zeitaufwändig, aber ich teste die nächte 1050 auch einmal auf diese Umstände.
    Man muss ja wirklich alles temperieren und absolut gleiche Bedingungen schaffen, um vergleichbar zu bleiben.

    Den BIOS-Fehler würde ich ausschließen, da der Boost-Teil nicht variabel ist. Die Hersteller können eigentlich nur die freigegebenen Tabellen ändern (Offset, Boost-Steps, Spannungen, Lüfterkurve, Hysterese), mehr nicht.
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  • derGhostrider
    Naja, die Rückseite! der Platine wird auf 90,9 °C erhitzt, beim GPU-Sockel auf ca 83.
    Was glaubst Du denn bitte, wie die Temperatur der "Heizelemente" auf der Vorderseite aussieht?
    Die sind sicherlich nicht kälter.

    Haben die VRMs vielleicht einen Sensor in der Nähe?

    Optimal für die Konvektion der Graka wäre es, wenn der Tower auf dem Kopf stehen würde... So gibt es doch einen Hitzestau unter der Karte.

    Testen kann man das kaum, da im Boden wohl kaum die gleichen Lüftungsschlitze wie im Deckel sind. Der hintere obere Lüfter ist dann auch unten, usw... Dann versaut man sich die sonstige Kühlung.

    Das war vielleicht das einzig Gute am BTX-Faktor: GPU auf der Karte, nicht unter der Karte.
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  • FormatC
    Die VRM haben keinen Sensor. Nur das Aux Signal der PWM-Chips und das ist ok.
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  • LokusKnall
    Danke für die Info das die Hersteller nur das ändern dürfen, das wusste ich nicht so im Detail.
    Abseits vom "Dürfen" wäre es aber nicht das erste mal das sie doch etwas mehr zerfummeln als von nvidia gewollt, würde hier aber zu weit führen und ich hör jetzt auf zu bohren. ;)

    @ derghostrider,
    wenn die fehlenden Puzzleteile im Rätsel weitere Bauteile wären wie du sagst, dann wären diese beim zwischenzeitlich auch probierten "manuellen Runterkühlen" auch aus dem zu hohen Temp.-Bereich rausgewesen und der Boost hätte wieder probiert sein Werk zu verrichten.

    Aber der Boost war bis zu einem kompletten Ausschalten des PC nichtmehr verfügbar egal wie kalt die Karte wurde.

    FormatC 08.11.2016 08:39
    Es bringt nichts, Boost kommt nicht wieder. Ein Warmstart half irgendwie auch nicht weiter. Es musste ein echter An-/Aus-Vorgang sein. Schon merkwürdig, da auch im Whitepaper nicht dokumentiert
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  • mareike
    Mal ne andere Frage; warum findet man nirgends OC Tests der 1050 Ti. Wann kommt eurer. ;)
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  • FormatC
    Lies Doch mal den Launchartikel auf Seite 7. OC ist reichlich witzlos auf diesen Karten.

    Hier stehen erreichte Taktraten & Co. Bei 1911 MHz gibt es anscheinend eh eine generelle Barriere,
    denn alle Karten, die ich mal hier hatte, zeigen das gleiche Verhalten.
    http://www.tomshardware.de/nvidia-geforce-gtx-1050-ti-gp107-grafikkarte,testberichte-242256-7.html
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  • diem_
    Im gleichen Artikel steht auf Seite 1: "Angesichts des massiven Übertaktungspotenzials unseres Test-Samples der GTX 1050 Ti (mehr dazu in Kürze) ...". Das klingt ein wenig nach einer Vorankündigung eines OC-Artikels. Vielleicht wollte Mareike darauf hinaus.
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  • FormatC
    Im Vergleich zum Basis-Takt ist der Boost, ja durchaus gewaltig :D
    Nur reizen die Hersteller beim Werks-OC den Spielraum schon ordentlich aus.
    Da bleibt dann nicht mehr viel über. Es bezieht sich auf Seite 7. :)
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  • derGhostrider
    Anonymous sagte:
    @ derghostrider,
    wenn die fehlenden Puzzleteile im Rätsel weitere Bauteile wären wie du sagst, dann wären diese beim zwischenzeitlich auch probierten "manuellen Runterkühlen" auch aus dem zu hohen Temp.-Bereich rausgewesen und der Boost hätte wieder probiert sein Werk zu verrichten.

    Aber der Boost war bis zu einem kompletten Ausschalten des PC nichtmehr verfügbar egal wie kalt die Karte wurde.

    Den Zusammenhang verstehe ich nicht, denn wenn die Karte einmal irgendwo zu heiß wurde und in einen "Notfallmodus" schaltet, hat die nachfolgende Temperaturänderung nichts mehr mit dem Zeitpunkt zu tun, als der Notfallmodus getriggert wurde.
    Der muss sich ja nicht zurücksetzen, nur da es kälter wird. (Was er auch nicht macht)

    Kenne solches Verhalten auch von PKW-Motoren. Da gibt es einen kleinen Schlauch, der für eine Drucküberwachung für den Turbo zuständig ist. Marderbiss: Solange man gaaaanz vorsichtig fährt, ist alles OK. Eine Bodewelle oder stärkeres Beschleunigen, dann bricht der Druck zusammen und die Motorelektronik drosselt die Motorleistung, bis man das Fahrzeug komplett abschaltet und neu startet. Nicht nur, bis der Druck gerade mal wieder passt.

    Das ist eine reine Designfrage des Notfallmodus' und belegt nicht, dass es an etwas anderem als dem Druckverlust liegen würde.
    Für mich sieht das Verhalte hier genau so aus. Irgendetwas schmeckt der Karte nicht - vielleicht ein Timeout nach dem Überschreiten einer gewissen Temperatur, da die Karte nicht rechtzeitig heruntergekühlt wurde, so dass dann der Notfallmodus aktiviert wird.
    Dafür müsste man die Firmware mal genau einsehen dürfen.
    Der Modus ist gut, da er vor Beschädigungen schützt.

    Zeigt aber auch, dass sich die Karte so nicht wohl fühlt.
    Naja, bei den erreichten Temperaturen nicht soooo verwunderlich. Kühl ist etwas anderes.
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  • planet1
    Guten Abend Herr Wallossek,

    mit großem Interesse habe ich Ihre Artikel zum Thema passiv-gekühlte Grafikkarten gelesen - ausdrücklichen Dank dafür.

    Ich möchte im kommen Früjahr meine Zweitkarte (GT 730 2GB) mangels Leistung frühverrenten und da kommen mir Ihre Passivtests wie gerufen ;-).

    Da es im Moment fraglich ist ob der Markt noch mit einer passiv-gekühlten Pascal-Karte (NVIDIA GeForce GT 1040) beliefert wird, ist es wohl umvermeidlich selbst Hand an den Kühlkörper zu legen.

    Da Ihr präferierter Monsterkühler von Arctic (~60€) sich wohl für den EInsatz auf einer GT 1050 Ti eignet frage ich mich ob der kleinere arktische Bruder (Arctic Accelero S3 für ~30€) nicht auch den Kühldienst verrichten könnte.

    Die Geforce GTX 1050 (inkl. Ti) soll eine Leistungsaufnahme von ~75W haben im Gegensatz zur Geforce GTX 960 mit ~120W.

    Leider steht zu den möglichen Lochabständen auf den Empfängerkarten weder etwas in den Herstellerspezifikationen noch in Ihrem Test ;-/.

    https://www.arctic.ac/de_de/downloads/dl/file/id/1404/accelero_s3_spec_sheet_german.pdf
    http://www.tomshardware.de/passive-geforce-gtx-960-accelero-s3,testberichte-241754.html

    Falls das wirklich klappen würde, wäre da nur noch die Qual der Auswahl an GT 1050 TIs :). Es sind immerhin 27 Karten, darunter 8 mit einer extra Stromversorgung und 3 mit einem maximalen Boostchiptakt von 1500 Mhz.

    Frohe Weihnachten!
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