Meine Bemühungen um schnell und simpel die VRAM Temperaturen einer RX9070XT zu senken
Edit:Update! Als ich die Messungen mit dem Extra Lüfter hinzugefügt habe, ist mir aufgefallen, dass ich bei der Raumluft-Korrektur einen Fehler in der Tabelle hatte. Das habe ich richtig gestellt und es hat auch leichte Auswirkungen auf die Bewertung der Extra Kühlkörper, die nun noch schlechter wegkommen, als vorher schon.Ich habe mir zum Launch eine XFX Mercury OC gekauft und bin grundsätzlich auch damit zufrieden.
Nur minimales Spulenfiepen, gute Leistung und mit dem Optiscaler konnte ich fast jedes Spiel mit FSR4 ausstatten.
Ich will keine neue Diskussion starten, welche Speichertemperaturen sicher sind usw.
Es sind meine individuellen Erfahrungen, die mir das Thema wichtig gemacht haben. Ich habe keine Statisitk oder Studie dazu!
Ich habe einfach immer meine alte PC Hardware behalten und daher eine größere Sammlung, bei der ich die Erfahrung gemacht habe, dass DRAM Chips, egal ob im Systemspeicher, oder auf Grafikkarten irgendwann instabil wird, auch wenn oft behauptet wird, der würde ewig halten.
...Eine ATI 4850, GTX285, GTX680, 2x8GB DDR3 1866er, ein DDR4 Micron-E Riegel, sechs verschiedenen DDR4 Samsung B-Die Riegel...alle haben degenerierten, oder gar defekten Speicher...noch ältere Hardware mit Fertigungsstrukturen aus der Steinzeit scheinen wirklich ewig zu halten.
Da Spannung und Temperatur die beiden beeinflussbaren Faktoren in der Alterung von Speicher sind, bemühe ich mich seit einer Weile, zumindest die Temperaturen möglichst niedrig zu halten. Die Spannung kann ich mir bei den GPUs nicht aussuchen.
Die Mercury OC ist eine der 9070 XT, mit 340W TBP und der Kühler kommt mit einer Vapor Chamber und 3 Lüftern.
Mir war aufgefallen, dass die Karte doch gut laut werden kann und dabei der VRAM die heißeste Temperatur (82°C).
Sogar der GPU Hotspot ist niedriger(ca. 79°C).
Es gibt unter Last ein relativ großes Delta zwischen GPU und GPU Hotspot von ca. 20-26 K, aber wenn der Hotspot so kühl bleibt, interessiert mich das weniger.
Mir ist auch klar, dass 82°C im Vergleich der verschiedenen Modelle ein Spitzenwert ist. Computerbase kommt komischerweise auf 86°C, wo meine Karte die Lüfter so hoch wie nötig dreht, um die 82°C zu halten.
Meine schafft das bei 1489 rpm. Die Mercury von Computerbase braucht für 4 K schlechtere Temperaturen 1735 rpm.
Anderes Case, Belüftung, Fertigungsschwankung....Ist am Ende auch egal, denn mir sind auch 82°C gefühlt zu viel.
Für den Alltag habe ich die Karte daher im Takt limitiert, indem ich den maximalen Boost auf unter 2900 MHz begrenzt habe und die GPU um 35mV undervolted habe. Mehr undervolting war nicht in allen Spielen stabil. Auch habe ich die Lüfterkurve angepasst um auch im Idle drehende Lüfter zu haben usw.
Um Softwarelösungen soll es aber nur am Rande gehen.
Die Foren-Diskussion dazu hat mich aber dazu veranlasst, eine simple Hardware Lösung auszuprobieren.
Es ist jetzt kein technisch sauberes Mamutprojekt, wie mein Anno 1800 Artikel, nur eine schnell zusammengewürfelte Idee, mit simplen Tests und nur bei wenigen Werten habe ich eine Fehlerrechnung gemacht. Natürlich diskutiere ich die Fehlerquellen wo es darauf ankommt.
Die Ergebnisse sollten aber nicht auf die Goldwaage gelegt werden!
Ich stehe hinter den Tendenzen und Zusammenhängen....nicht hinter den Nachkommastellen.
Mir war aufgefallen, dass die Karte doch gut laut werden kann und dabei der VRAM die heißeste Temperatur (82°C).
Sogar der GPU Hotspot ist niedriger(ca. 79°C).
Es gibt unter Last ein relativ großes Delta zwischen GPU und GPU Hotspot von ca. 20-26 K, aber wenn der Hotspot so kühl bleibt, interessiert mich das weniger.
Mir ist auch klar, dass 82°C im Vergleich der verschiedenen Modelle ein Spitzenwert ist. Computerbase kommt komischerweise auf 86°C, wo meine Karte die Lüfter so hoch wie nötig dreht, um die 82°C zu halten.
Meine schafft das bei 1489 rpm. Die Mercury von Computerbase braucht für 4 K schlechtere Temperaturen 1735 rpm.
Anderes Case, Belüftung, Fertigungsschwankung....Ist am Ende auch egal, denn mir sind auch 82°C gefühlt zu viel.
Für den Alltag habe ich die Karte daher im Takt limitiert, indem ich den maximalen Boost auf unter 2900 MHz begrenzt habe und die GPU um 35mV undervolted habe. Mehr undervolting war nicht in allen Spielen stabil. Auch habe ich die Lüfterkurve angepasst um auch im Idle drehende Lüfter zu haben usw.
Um Softwarelösungen soll es aber nur am Rande gehen.
Die Foren-Diskussion dazu hat mich aber dazu veranlasst, eine simple Hardware Lösung auszuprobieren.
Es ist jetzt kein technisch sauberes Mamutprojekt, wie mein Anno 1800 Artikel, nur eine schnell zusammengewürfelte Idee, mit simplen Tests und nur bei wenigen Werten habe ich eine Fehlerrechnung gemacht. Natürlich diskutiere ich die Fehlerquellen wo es darauf ankommt.
Die Ergebnisse sollten aber nicht auf die Goldwaage gelegt werden!
Ich stehe hinter den Tendenzen und Zusammenhängen....nicht hinter den Nachkommastellen.
Wie das gelaufen ist und was ich an Verhalten beobachen konnte ist die Grundlage für diesen Leserartikel
Die Tests und Einstellungen
Ich habe nur zwei Zustände getestet:
Den "fast Idle", wo nur HWInfo offen ist und das Spielmenü von Kingdome Come Deliverance, das die GPU voll auslastet und auch die CPU ordentlich fordert. Fast wie im Spiel selbst, aber ohne NPCs oder voranschreitende Spielzeit.
Ich habe verschiedene Konfigurationen für die Grafikkarte genutzt:
Ich habe die Karte natürlich auch "Stock" getestet. Also mit zurückgesetzten Einstellungen im Treiber.
Dann habe ich den VRAM auf sichere 2750 MHz und schnelle Timings gestellt. Es sollten auch 2800 gehen, aber kurz danach fangen schon Leistungseinbrüche an, und davon wollte ich mich fern halten.
Dann habe ich ein Profil angelegt, wo ich den maximalen Takt um 500MHz senke um aus dem Powerlimit in ein Taktlimit zu kommen.
Ich habe zusätzlich ein stabiles Undervolting von -35mV angelegt und die Lüfter auf konstante 50% gestellt.
Also fester Takt, weniger Leistungsaufnahme und feste Lüfter.
Ich habe noch etwas weiter rumprobiert, aber diese drei sind die wichtigen Konfigurationen.
Das verwendete Gehäuse ist ein LianLi 11D XL. Die CPU ist ein Ryzen 5800X3D, der wassergekühlt ist. Eine Laing DDC, ein 420er Radiator unterm Deckel und ein 120er Radiator hinten/außen, bilden den Kreislauf. Ich kann ihn mit einem Mora360 erweitern, aber das mach wenig Sinn, wenn da keine GPU gekühlt wird.
Unten sind noch drei 140er Lüfter als intake.
Die Pumpe ist natürlich gedrosselt und die Lüfter laufen auf 600-700 rpm. Der DRam wird von zwei 50mm Lüftern gekühlt.
Alle Drehzahlen sind fest und ich habe zwei Temperatursensoren plaziert.
Einen unter dem Gehäuse, wo die frische Luft angesaugt wird und einen Sensor habe ich auf die Backplate der GPU geklebt.
Messmethode:
Ich habe meist ca. 30min zwischen zwei Messungen gewartet, bis sich stabile Temperaturen eingependelt haben. Länger beim Wechsel von Idle zu Last und zurück.
Als Messung habe ich die externen Temperatursensoren aufgeschrieben und per Hotkey, 3min in HWInfo aufgezeichnet.
Die Messwerte sind jeweils die Mittelwerte aus den 3Min Messungen.
Fehlerbetrachtung:
Die 3Min sollten für gute Mittelwerte ausreichen, aber um so geringer die Unterschiede, um so langsamer die Veränderung bestimmter Temperaturen. Ich habe teilweise deutlich länger als 30 min gewartet, aber wenn man die Messungen an mehreren Abenden macht, ist nicht zwangsweise das absolut gleiche thermische Gleichgewicht erreicht. manche Messungen habe ich an unterschiedlichen Abenden wiederholt und die Ergebnisse stimmen überwiegend überein, aber nicht immer perfekt.
Ich wollte daraus aber keine wochenlangen Tests machen.
Ein großer Fehler sind die fehlenden Nachkommastellen bei den GPU Werten.
GPU und Hotspot schwanken durchaus etwas und der Mittelwert über 3Min gibt schon eine Tendenz in der Nachkommastelle, aber bei der VRAM Temperatur steht einfach nahezu immer eine 82,00 °C. Das ist schade.
Auch weiß ich natürlich nicht, was dieser Angabe zugrunde liegt.
Ich nehme an, dass es der heißeste Chip ist. Aber wo im Chip gemessen? Mit welcher Genauigkeit?
Die Raumtemperatur schwankte irgendwo zwischen 22 und 24°C. Für die meisten Werte habe ich das als Korrekturfaktor rausgerechnet.
Den "fast Idle", wo nur HWInfo offen ist und das Spielmenü von Kingdome Come Deliverance, das die GPU voll auslastet und auch die CPU ordentlich fordert. Fast wie im Spiel selbst, aber ohne NPCs oder voranschreitende Spielzeit.
Ich habe verschiedene Konfigurationen für die Grafikkarte genutzt:
Ich habe die Karte natürlich auch "Stock" getestet. Also mit zurückgesetzten Einstellungen im Treiber.
Dann habe ich den VRAM auf sichere 2750 MHz und schnelle Timings gestellt. Es sollten auch 2800 gehen, aber kurz danach fangen schon Leistungseinbrüche an, und davon wollte ich mich fern halten.
Dann habe ich ein Profil angelegt, wo ich den maximalen Takt um 500MHz senke um aus dem Powerlimit in ein Taktlimit zu kommen.
Ich habe zusätzlich ein stabiles Undervolting von -35mV angelegt und die Lüfter auf konstante 50% gestellt.
Also fester Takt, weniger Leistungsaufnahme und feste Lüfter.
Ich habe noch etwas weiter rumprobiert, aber diese drei sind die wichtigen Konfigurationen.
Das verwendete Gehäuse ist ein LianLi 11D XL. Die CPU ist ein Ryzen 5800X3D, der wassergekühlt ist. Eine Laing DDC, ein 420er Radiator unterm Deckel und ein 120er Radiator hinten/außen, bilden den Kreislauf. Ich kann ihn mit einem Mora360 erweitern, aber das mach wenig Sinn, wenn da keine GPU gekühlt wird.
Unten sind noch drei 140er Lüfter als intake.
Die Pumpe ist natürlich gedrosselt und die Lüfter laufen auf 600-700 rpm. Der DRam wird von zwei 50mm Lüftern gekühlt.
Alle Drehzahlen sind fest und ich habe zwei Temperatursensoren plaziert.
Einen unter dem Gehäuse, wo die frische Luft angesaugt wird und einen Sensor habe ich auf die Backplate der GPU geklebt.
Messmethode:
Ich habe meist ca. 30min zwischen zwei Messungen gewartet, bis sich stabile Temperaturen eingependelt haben. Länger beim Wechsel von Idle zu Last und zurück.
Als Messung habe ich die externen Temperatursensoren aufgeschrieben und per Hotkey, 3min in HWInfo aufgezeichnet.
Die Messwerte sind jeweils die Mittelwerte aus den 3Min Messungen.
Fehlerbetrachtung:
Die 3Min sollten für gute Mittelwerte ausreichen, aber um so geringer die Unterschiede, um so langsamer die Veränderung bestimmter Temperaturen. Ich habe teilweise deutlich länger als 30 min gewartet, aber wenn man die Messungen an mehreren Abenden macht, ist nicht zwangsweise das absolut gleiche thermische Gleichgewicht erreicht. manche Messungen habe ich an unterschiedlichen Abenden wiederholt und die Ergebnisse stimmen überwiegend überein, aber nicht immer perfekt.
Ich wollte daraus aber keine wochenlangen Tests machen.
Ein großer Fehler sind die fehlenden Nachkommastellen bei den GPU Werten.
GPU und Hotspot schwanken durchaus etwas und der Mittelwert über 3Min gibt schon eine Tendenz in der Nachkommastelle, aber bei der VRAM Temperatur steht einfach nahezu immer eine 82,00 °C. Das ist schade.
Auch weiß ich natürlich nicht, was dieser Angabe zugrunde liegt.
Ich nehme an, dass es der heißeste Chip ist. Aber wo im Chip gemessen? Mit welcher Genauigkeit?
Die Raumtemperatur schwankte irgendwo zwischen 22 und 24°C. Für die meisten Werte habe ich das als Korrekturfaktor rausgerechnet.
Ausgangslage
Die Grafikkarte hat eine Backplate aus Metall, die aber nicht über Wärmebrücken mit dem PCB verbunden ist.Die VRAM Speichermodule sind über relativ dick aussehende Pads mit einer Metallplate verbunden, die ihrerseits mit dem GPU Kühlblock verbunden ist.
Leider ließ sich das mit dem Pads nur schwer fotografieren, der Spalt ist sehr klein.
Auch sind die VRAM Module(in rot) sehr nah an der GPU und unter Ihnen muss der Strom von den Spannungswandlern (grün) zur GPU geleitet werden. Auch das hat Verluste, die den VRAM weiter erwärmen.
Im Idle und stock gingen die Lüfter aus und der VRAM wird mit 50°C ausgelesen.
Mit meinem daily UV-Profil, wo die Lüfter mit 763 rpm drehen, sind es 46,2 °C.
Unter Last geht die Karte stock in ihr 340W TBP Limit und die Lüfter halten den VRAM auf 82°C.
Mit dem festen Takt und 50% Lüftern, verbessert sich die Temperatur auf 74,5°C.
Umbauschritt 1: Extra Wärmeleitpads zwischen PCB und Backplate
Die Backplate abzunehmen was extrem einfach. Den Kühler abnehmen wollte ich hingegen für diesen Test nicht.Das wäre deutlich mehr Arbeit und Risiko gewesen.
Die einfachste und beste Methode wäre ein Putty gewesen, aber das verschmiert alles und ich wollte in Zukunft einen Wasserkühler drauf bauen. Da wollte ich keine Sauerei für die Zukunft.
Ich hatte noch einige Pads herumliegen und ich brauchte sehr dicke Pads. ca. 3,6mm Luftspalt galt es zu überbrücken.
Ich hatte ein paar Stücke mit 4mm und ein großes Stück mit 2mm.
Ich habe versucht nicht nur die PCB Bereiche mit den VRAM Modulen, sondern auch etwas den umliegenden Bereich abzudecken, um möglichst gut das PCB und damit indirekt den VRAM zu kühlen.
Das 2mm Pad habe ich teileise dünner geschnitten und versucht es auch unter das Metallkreuz zu bekommen. Am Ende musste ich aber doch mehr abschneiden und konne nur wenig darunter quetschen. Eine zweite Lage bringt mich dann auch die gleichen 4mm.
So habe ich die Pads dann am Ende aufgelegt. Dann habe ich noch die Isolirende Folie im Bereich der Wärmeleitpads von der Backplate geschnitten und zusammengebaut.
Hier ist mir doch ein ganz brauchbares Foto zwischen die Schichten gelungen. In rot die Pads ab Werk und von mir für den VRAM. in brün ein Pad vom Werk für die Spannungswandler.
Die 4mm sind etwas zu dick. Die Backplate biegt sich etwas durch. Auch glaube ich nicht, dass es reines Alu ist. sie fühlt sich nicht kühl genug an.
Das sollte trotz der dicken Pads die Wärmeleitung in die Backplate deutlich erhöhen. Nur hat die backplate nicht super viel Oberfläche und es sind viele Übergangswiderstände dabei.
Umbau 2: Umbau 1 plus extra Kühlkörper an der Backplate
Sechs kleine billige Alu Kühlkörper.
50x50x9mm in schwarz. Das sollte die Oberfläche massiv vergrößern.
Aber die sind nur mit doppelseitigem Klebeband aufgebracht und da sich die Backplate leicht wölbt, ist der Kontakt bestimmt nicht optimal.
Edit: Als Ergänzung habe ich noch zwei Messungen mit einem Extra Lüfter aufgeführt, der die Extra Kühlkörper aus der Umbaustufe 2 anpustet.
Ergebnisse
VRAM Temperaturen bei festem Takt und festen Lüftern
Wie man sieht, gibt es durchaus einen positiven Trend für die Temperaturen. Die Extra Kühlkörper haben einen verschwindenden Beitrag.
Vermutlich wegen der fragwürdigen Anbringung.
Erst ein Extra Lüfter im Bereich der Kühlkörper bringt noch etwas.
Schaut man auf die absoluten Zahlen, wird man entäuscht.
Von 74,5 auf 72,3°C, bzw. 70,7 mit Lüfter ist jetzt kein "game changer".
Lasse ich die GPU einfach ihr Ding machen(mit und ohne VRAMOC):
Die Lüfterkurve hält den VRAM bei 82°C, aber sie braucht dafür weniger rpm. Wenn dann noch der Extra Lüfter dazu kommt, sinken die rpm deutlicher und es erhöhen sich dann die Temperaturen von GPU und Hotspot.
SOC(laut HWInfo die Spannungsversorgung für den SOC Bereich) und VR(laut HWInfo die SPannungsversorgung für dem VRAM) werden aber besser.
Lüftertechnisch ein positives Ergebnis.
Von 1478 +- 16 auf 1199 rpm und dann mit Extralüfter auf 1136 rpm ist ein hörbarer Unterschied.
Die Lüfter müssen definitiv weniger arbeiten, aber am Ende werdet ihr verstehen, warum auch das entäuschend ist.
Der effektive GPU Takt ist es nicht, auch wenn er aufgrund der leicht höheren Temperaturen etwas sinkt.
Man beachte die Skalierung....da verliere ich im Extremfall mit dem Extralüfter nur 18 MHz.
Backplate Temperatur
Das ist kein zuverlässiges Ergebnis. Eher eine grobe Überprüfung ob da überhaupt etwas extern messbares passiert.
Ja, man sieht, wie die Backplate wärmer wird, wenn die Pads installiert sind.
Das passt, weil ja jetzt mehr Abwärme zur Backplate kommen kann.
Dann sinkt sie minimal, wenn ihre Kühloberfläche mit den Extra Kühlkörpern vergrößert wird.
Und dann deutlich wenn der Extra Lüfter dazu kommt.
Das ist soweit logisch, aber ich kann nicht garantieren, dass der Temperaturfühler an der genau gleichen Stelle mit der gleichen thermischen Ankopplung geklebt hat.
Software limitierung und VRAM OC
Bei dem Test mit dem festen Lüftern, war ja auch der GPU Takt limitiert und minimales Undervolting involviert.Das hat den Stromverbrauch der Grafikkarte von 340W auf 290W gesenkt.
Ganze 50W bzw. 14,7% erspart und bessere Temperaturen
Auch ohne irgendwelche Hardware Anpassungen.
Den VRAM zu übertakten war eine Idee von mir, um die Unterschiede besser sehen zu können, aber das hat den anliegenden Takt zwar um 9,2% gesteigert. Den Verbrauch aber nur um 3,1% angehoben. Von 41,6 auf 42,9 W. Das fehlende Watt TBP hat die GPU ca 22MHz gekostet. Am Ende hatte es keinen Einfluss auf die Temperaturen der Grafikkarte.
Wie sieht es mit den FPS aus?
0,7% mehr FPS durch VRAM OC....muss nicht sein.
1% weniger FPS für 50W weniger Verbrauch und bessere Temperaturen/oder langsamere Lüfter? Ja gerne!
Was ich hätte besser machen können
Naja erstmal hätte ich auch den Kühler demontieren können und z.B. Kupferplatten plus Putty anstelle der Werks-Pads verwenden können.Dann hätte ich auch zwischen PCB und Backplate Putty verwenden können.
Auf dem PCB sind viele kleine Bauteile und meine Pads waren sehr fest. Sie schmiegen sich dann natürlich schlechter an und sind nicht so effektiv.
Die Kühlkörper hätte ich auch irgendwie mit Paste/Putty an die Backplate koppeln können. Dann hätte ich aber eine spezielle Vorrichtung bauen müssen um sie anzupressen.
Eventuell etwas aus dem 3D Drucker.
Nur wäre das halt alles sehr viel mehr Aufwand gewesen....und eine Putty-Sauerei.
Fazit
Also den Umbau so wie ich ihn gemacht habe war nicht schwer, aber auch nicht sinnvoll.Die Extra Pads mussten ziemlich dick sein und so Pads sind auch teuer. Die Kühlkörper waren nicht teuer, aber auch nicht umsonst.
Am Ende haben sie die VRAM Temperatur nicht signifikant beeinflussen können.
Längst nicht so deutlich, wie es eine kleine Softwareanpassung geschafft hat.
Die 50% Lüftergeschwindigkeit die ich hier benutzt hatte sind natürlich viel zu viel.
Aber man kommt auch mit angenehmeren RPM auf unter 80°C und musste nicht seine Garantie dafür opfern.
Keiner kann das eine Prozent Performanceverlust spüren, aber 50W weniger sind so viel einfacher zu kühlen.
Das mag bei anderen Karten weniger deutlich sein, wenn diese Karten nicht auf besonders ineffizienten 340W laufen, aber auch da wird sich etwas machen lassen.
Also ich würde es nicht nochmal machen, sondern dann gleich auch einen Wasserkühler umbauen.
Was ist eure Einschätzung?
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