GeForce RTX 3090 Ti im Test: Lautstärke, Temperatur, Leistungsaufnahme und OC

Lautstärke & Kühlung

450 Watt leise zu kühlen, ist mit Luftkühlern ein kompliziertes Unterfangen. Und so verwundert es nicht, dass die Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF OC trotz eines verbesserten Kühlers, dessen Original-Version auf den langsameren GeForce-Grafikkarten richtig gut abgeschnitten hat, auf der neuen Ampere-Grafikkarte ziemlich laut ist – da hilft auch das aufgebohrte 3,2-Slots-Design wenig. Wie sich im Test herausgestellt hat, spielt das eingesetzte Gehäuse dabei aber eine wichtige Rolle. Später dazu mehr.

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Mit dem werkseitig aktiven Performance-BIOS drehen die drei neu konstruierten Lüfter im Testsystem mit Phanteks Enthoo Evolv X (3 × 140 mm mit 900 U/Min) mit 2.880 Umdrehungen, was in gemessenen 54,5 dB resultiert – nur AMDs alte Radeon RX Vega 64 ist im Testfeld lauter. Nvidias schon nicht gerade leise GeForce RTX 3080 Ti Founders Edition kommt im selben Gehäuse auf nur 45,5 dB und die Asus GeForce RTX 3090 Strix OC auf 47,5 dB. Mit den gemessenen 54,5 dB der Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF Gaming OC rauscht es in Spielen ohne Unterlass selbst mit Kopfhörern wahrnehmbar.

Auch mit dem Quiet-BIOS wird es kaum besser

Auch das alternative Quiet-BIOS ändert nicht viel daran. 170 weniger Umdrehungen in der Minute liegen mit dessen Lüfterkurve an, was in niedrigeren, aber immer noch lauten 52 dB resultiert.

Grundsätzlich ist es zwar von Vorteil, dass die Lüfter selbst eigentlich nur mit der hohen Luftbewegung auffallen und sonst keine anderen Geräusche von sich geben, aber laut bleibt laut.

Temperaturen unter Last

Immerhin schafft es das laute Kühlsystem der Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF OC, die Temperaturen unterhalb der kritischen Marke zu halten. Beim Spielen wird die GPU mit dem Performance-BIOS 78 °C warm, die Hotspot-Temperatur beträgt 87 °C. Der GDDR6X-Speicher erreicht bis zu 86 °C, die Kartenrückseite 66 °C.

Die Unterschiede zum Quiet-BIOS sind minimal. Damit lässt sich eine GPU-Temperatur von 79 °C messen, die Hotspot-Temperatur liegt bei 88 °C. Das ist bei beiden Messreihen genau 1 °C mehr als mit dem Performance-BIOS. Der GDDR6X-Speicher wird mit 88 °C noch 2 °C wärmer, die Kartenrückseite bleibt mit 66 °C gleich warm.

Kühler am Limit oder Hitzestau im Gehäuse?

Nun stellt sich die Frage, ob das Kühlsystem der TUF Gaming OC mit der sehr hohen Leistungsaufnahme von 450 Watt zu kämpfen hat oder ob es möglicherweise im beim Testsystem verwendeten Gehäuse Phanteks Enthoo Evolv X zu einem Hitzestau kommt, der bis dato nicht in dieser Ausprägung zu beobachten gewesen ist.

Zur Einordnung: Der nicht gerade kleine Midi-Tower Phanteks Enthoo Evolv X* des Testsystems bietet durchaus einen ordentlichen Airflow auf Basis von drei installierten 140-mm-Lüftern der Marke Noctua mit einer Drehzahl von 900 U/min (zwei in der Front, einer im Heck), setzt in diesem Punkt aber keinen Benchmark.

Mit offener Seitentür wird es leiser

Als erste Probe aufs Exempel wurde für einen weiteren Test die linke Seitentür des Gehäuses geöffnet. In der Tat fallen sämtliche Messwerte sofort deutlich besser aus, ein Hitzestau im Gehäuse ist für das schlechte Abschneiden im Standard-Testverfahren mitverantwortlich.

Mit geöffneter Gehäusetür verbleiben die Lüfter mit dem Quiet-BIOS bei 1.950 Umdrehungen, was eine Lautstärke von 42 dB ergibt. Damit ist die Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF OC zwar immer noch gut hörbar unterwegs, aber 10 dB weniger sind absolut kein Vergleich mehr zum Geräuschpegel mit geschlossenem Gehäuse. Zugleich sinkt die GPU-Temperatur um 5 °C ab.

Ein Problem zeichnet sich für jetzt und die Zukunft ab

Demzufolge ist das 3,2-Slots-Kühlsystem mit drei Lüftern zwar auch im quasi offenen Aufbau nicht dazu in der Lage, die Grafikkarte mit 450 Watt TDP wirklich leise zu kühlen. Wenn es keinen Hitzestau gibt, bleibt der Geräuschpegel aber durchaus akzeptabel. Der Kühler der Asus TUF Gaming OC kann was.

Gleichzeitig wird allerdings deutlich, dass das Thema Gehäuse und dessen Belüftung nicht nur mit der GeForce RTX 3090 Ti, sondern insbesondere mit den kommenden GPU-Flaggschiffen für viele Spieler wichtig werden dürfte.

Im selben Gehäuse lässt sich dagegen nicht unbedingt etwas unternehmen. Zwar lassen sich oftmals noch weitere Lüfter installieren, doch ist das meist nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Auch höhere Drehzahlen helfen nur geringfügig.

Dem Enthoo Evolv X ist kaum zu helfen

Im Testsystem arbeiten alle drei 140-mm-Lüfter (zwei blasen vorne ins Gehäuse hinein, einer hinten heraus) bereits mit 900 Umdrehungen in der Minute. „Silent“ ist das nicht. Noch mehr Geräuschentwicklung des Gehäuses zu akzeptieren, um dafür die Grafikkarte leiser zu machen, geht in diesem Fall aber gar nicht auf.

Wird die Lüfterdrehzahl auf 1.200 Umdrehungen erhöht, sinken die GPU-Temperaturen um rund 1 bis 2 °C, gleichzeitig reduziert sich die Lüfterdrehzahl im Quiet-BIOS von 2.700 auf 2.630 Umdrehungen. Das bringt 1 dB weniger Lautstärke, mit 51 dB bleibt die GeForce RTX 3090 Ti TUF OC laut. Hinzu kommt, dass die Gehäuselüfter an sich mit 44 dB deutlich mehr Krach als mit 900 Umdrehungen machen, die 36 dB erzeugen.

Gleich fünf 140-mm-Lüfter (zwei zusätzliche Ventilatoren saugen die Luft im Deckel ab) mit 900 Umdrehungen bringen ebenfalls nur wenig. Die Lüfterdrehzahl sinkt jetzt zwar auf 2.520 Umdrehungen, doch mit 50 dB bleibt die TUF Gaming OC laut. Im Enthoo Evolv X wäre es trotzdem der bessere Ansatz, denn nur das Gehäuse wird so lediglich um 2,5 auf 38,5 dB lauter.

Einen echten Effekt auf die Grafikkarte haben am Ende fünf 140-mm-Lüfter mit 1.200 Umdrehungen, allerdings mutiert das Gehäuse mit 46 dB dann selbst zur Turbine. Bei nochmal 2 °C geringerer GPU-Temperatur laufen die Lüfter der Asus TUF Gaming OC jetzt nur noch mit 2.250 Umdrehungen, was aber immer noch höher als mit offener Seitenwand ist. Die Lautstärke der Grafikkarte liegt mit gemessenen 46 dB jetzt mit dem Gehäuse auf einem Niveau.

Viel hilft in dem Fall also etwas, doch ist die Methode weder elegant noch wirklich gut, zumal nur die Maximalkonfiguration mit fünf Gehäuselüftern und hohen Drehzahlen in dem Phanteks Enthoo Evolv X geholfen hat. Alles andere war nicht mehr als Minimal-Tuning.

Ein neues Gehäuse für das Testsystem

Um GPU-Kühler in einem geschlossenen Testsystem ohne Hitzestau beurteilen zu können, wird das Testsystem in Zukunft wohl auf ein anderes Gehäuse wechseln müssen. Das ist ein Thema, das sich ComputerBase in Kürze separat anschauen wird.

450 Watt machen nicht nur im Gehäuse Probleme, ob langsam oder schnell, am Ende werden sie in den Raum abgeführt. Und das war an den Tagen, an denen die GeForce RTX 3090 Ti im Testsystem lief, deutlich zu spüren. Auch andere High-End-Beschleuniger haben damit zu kämpfen, doch das neue Ampere-Flaggschiff hebt das „Raumklimaproblem“ auf ein anderes Niveau.

Leistungsaufnahme: Spiele, YouTube, Desktop

Im Leerlauf auf dem Windows-Desktop verhält sich die getestete Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF OC merkwürdig. Die GA102-GPU taktet zwar wie gewohnt herunter, mit 25 Watt ist die Leistungsaufnahme aber ungewöhnlich hoch. Die Asus GeForce RTX 3090 Strix OC hat zum Beispiel nur 15 Watt fürs „Nichtstun“ benötigt. Warum das neue Flaggschiff so viel mehr Energie braucht, ist unklar. Auch im Dual-Monitor-Betrieb sieht es nicht gut für die GeForce RTX 3090 Ti aus. 35 Watt genehmigt sich die Grafikkarte dann, das sind 8 Watt mehr als mit der GeForce RTX 3090. Selbst mit dem hohen Ergebnis schneidet die Ampere-Hardware aber immer noch leicht besser als die schnellsten RDNA-2-Ableger von AMD ab.

In den anderen „2D-Disziplinen“ sieht es dagegen deutlich besser aus. Im praxisnahen Fensterbewegungstest kommt die GeForce RTX 3090 Ti auf 37 Watt, was gar 1 Watt weniger als bei der GeForce RTX 3090 ist. Im Alltagsbetrieb abseits des Idle-Modus reagieren beide Grafikkarten also beinahe gleich.

Das gilt auch für die Videowiedergabe auf YouTube. Für ein Ultra-HD-Video mit 60 FPS werden 36 Watt benötigt, das ist wieder 1 Watt weniger als bei der GeForce RTX 3090. Mit HDR steigt die Leistungsaufnahme dann zwar deutlich auf 68 Watt an, was aber dennoch 19 Watt weniger als bei der GeForce RTX 3090 und auch weniger Energie als bei der GeForce RTX 3080 Ti ist – möglicherweise hat Nvidia hier Verbesserungen in der Firmware vorgenommen. Damit rückt die GeForce RTX 3090 Ti in dieser Disziplin deutlich näher an die Radeon-RX-6000-Serie von AMD heran, kann sie jedoch nach wie vor nicht ganz erreichen.

In Spielen werden neue Negativrekorde aufgestellt

Die GeForce RTX 3090 Ti hat eine TDP von 450 Watt und da wundert es nicht, dass die Grafikkarte neue Negativrekorde unter Spielelast aufstellt. Schlussendlich benötigt die Hardware in Doom Eternal und Ultra-HD-Auflösung gar 463 Watt und damit 101 Watt mehr als die GeForce RTX 3080 Ti und 71 Watt mehr als die von Haus aus übertaktete Asus GeForce RTX 3090 Strix OC.

Die ebenso werkseitig übertaktete Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF OC setzt dann nochmal leicht einen drauf: 9 zusätzliche Watt und damit 472 Watt lautet das Messergebnis. Dabei sei erwähnt, dass dies (grob) auch den maximal möglichen Wert ohne Übertaktung darstellt. Selbst wenn das Power-Limit weiter erhöht wird, steigt die Leistungsaufnahme in UHD in Doom nicht weiter an, weil es nicht limitiert.

Das ist dann auch der Grund, warum die Leistungsaufnahme in niedrigeren Auflösungen sinkt. In 2.560 × 1.440 gibt sich die GeForce RTX 3090 Ti „schon“ mit 428 Watt zufrieden, 35 Watt weniger als in Ultra HD. Und in Full HD sind es noch 387 Watt und damit gar 5 Watt weniger als bei einer übertakteten GeForce RTX 3090. Nicht vollständig ausgelastet zeigt sich der voll aktivierte GA102 also effizienter als der 82-SM-Chip der RTX 3090.

Wird eine FPS-Beschränkung auf 144 Bilder pro Sekunde aktiviert, gibt sich die Nvidia-Grafikkarte ebenso mit weniger Energie zufrieden. In 3.840 × 2.160 werden dann noch 391 Watt benötigt, in 2.560 × 1.440 sind es 263 Watt und in 1.920 × 1.080 221 Watt. In den letzten beiden Auflösungen ist die Leistungsaufnhame damit geringer als bei einer GeForce RTX 3090 und sogar bei einer GeForce RTX 3080 Ti, was für Nvidias Ampere-Generation ungewöhnlich ist. Abseits der höchsten Taktraten hat Nvidia vielleicht das Takt-Spannungs-Verhältnis optimiert. An AMDs sehr gute Ergebnisse mit RDNA 2 bei Teillast kommt aber auch die GeForce RTX 3090 Ti nicht im Ansatz heran.

Die Schwankungen halten sich in Grenzen

Da die GeForce RTX 3090 Ti kaum vom Power-Limit eingebremst wird, zeigt sich auch keine Regelwut bei der Leistungsaufnahme. Der mit Nvidias PCAT-System gemessene Verlauf zeigt eine recht gleichmäßige Leistungsaufnahme, die während der gesamten 60 Sekunden langen Messung zwischen 450 und 480 Watt liegt. Es gibt nur einen einzigen Ausreißer mit 418 Watt, der aber die Ausnahme ist.

Energieeffizienz in FPS pro Watt

Deutlich mehr Leistungsaufnahme für etwas mehr Geschwindigkeit in UHD tut der Energieeffizienz natürlich nicht gut. In Ultra HD ist die GeForce RTX 3090 Ti entsprechend die Grafikkarte mit dem schlechtesten Performance-pro-Watt-Verhältnis aus der gesamten Ampere-Generation. So bietet das neue Flaggschiff 10 Prozent weniger FPS pro Watt als die GeForce RTX 3080 Ti und gegenüber einer von Haus aus übertakteten GeForce RTX 3090 ist die Effizienz um ebenso 10 Prozent schlechter. Die AMD Radeon RX 6900 XT schneidet um mal eben 24 Prozent besser ab und auch die werkseitig übertaktete Radeon RX 6900 XT arbeitet noch um 5 Prozent effizienter.

Wird ein 144-FPS-Limit hinzugeschaltet, verbessert sich die Effizienz der GeForce RTX 3090 Ti ein wenig und in Ultra HD dann immerhin auf demselben Niveau wie die der normalen GeForce RTX 3090. Das ändert aber nichts daran, dass für beide Grafikkarten nicht mehr als der letzte Platz im Effizienz-Rating übrig bleibt und das auch mit einigem Abstand. So ist die GeForce RTX 3080 Ti bei dieser Aufgabe um 9 Prozent besser, die Radeon RX 6900 XT um gar 33 Prozent.

Übertakten: OC von GPU und Speicher

Werkseitig arbeitet die von Haus aus übertaktete Asus GeForce RTX 3090 Ti TUF OC oft mit rund 2.000 MHz, durch manuelles Übertakten lässt sich die nächste Hürde nehmen. Zusätzliche 123 MHz macht die voll aktivierte GA102-GPU mit, bevor es zu ersten Abstürzen kommt. In Spielen arbeitet die Grafikkarte in Verbindung mit dem auf 516 Watt maximierten Power-Limit dann mit bis zu knapp über 2.100 MHz. Die 516 Watt werden dabei zu keiner Zeit benötigt, zwischen 470 und 480 Watt scheint der Maximalwert zu sein.

Trotz der ohnehin sehr hohen Taktraten des GDDR6X-Speichers lässt er sich immer noch deutlich übertakten. Zusätzliche 1.000 MHz sind locker möglich und statt mit 10.500 MHz läuft dieser dann mit 11.500 MHz. Bei noch höheren Taktraten schleichen sich erste Abstürze ein.

In Doom Eternal steigt die Performance des Custom-Designs dadurch um 5 Prozent, gegenüber Nvidias Referenzvorgaben ist die Framerate um 7 Prozent höher. In Doom Eternal arbeitet die Grafikkarte durch das Übertakten mit durchschnittlich 2.068 MHz, ohne OC liegen 1.947 MHz an und mit Nvidias Spezifikationen sind es 1.899 MHz.

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