Обзор видеокарты MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z: молния бьет дважды

Технические характеристики. Конструкция. Печатная плата

Все модификации GeForce RTX 2080 Ti, с которыми мы имели дело до сих пор, хорошо разгоняются и удовлетворяют амбиции подавляющего большинства покупателей. Но для тех энтузиастов, которые стремятся к рекордной производительности, у партнеров NVIDIA существуют предложения, изначально работающие на повышенных частотах. Известно, что старшие чипы семейства Turing делятся на две категории — по достижимым тактовым частотам, и покупка «премиальной» видеокарты в немалой степени страхует оверклокера от проигрыша в кремниевую рулетку.

Когда NVIDIA выпускала чипы архитектуры Kepler, Maxwell и Pascal, компании MSI несколько раз удавалось занять лидирующее место по заводскому разгону той или иной модели. И в этот раз флагманский ускоритель NVIDIA с наиболее высокими значениями тактовых частот тоже появился под крылом красного дракона MSI.

⇡#Технические характеристики, комплект поставки, цена

Из четырех моделей NVIDIA на «полноценных» чипах архитектуры Turing, способных выполнять трассировку лучей при помощи аппаратных модулей (RTX 2060, 2070, 2080 и 2080 Ti), флагманский ускоритель обладает наименьшими тактовыми частотами. При базовой частоте 1350 МГц его показатель Boost Clock (то есть средней частоты при типичной игровой нагрузке) составляет всего лишь 1545 МГц, если судить по референсным данным, или 1635 МГц в модификации Founders Edition. В то же время благодаря широкому вычислительному конвейеру именно чип TU102 больше всего выигрывает от разгона. А коль скоро RTX 2080 Ti был и остается лидирующей игровой видеокартой среди современных предложений AMD и NVIDIA (ведь GeForce TITAN RTX практически бесполезен для геймеров), единственный путь к новым вершинам быстродействия открывает оверклокинг — для начала в виде фабричного разгона, а затем силами пользователя.

Компания MSI предлагает две модификации GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING. «Обычная» версия характеризуется частотой Boost Clock в 1575 МГц и, таким образом, даже не дотягивает до Founders Edition, а GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z раскочегаривается до 1770 МГц — и это уже нетривиальное достижение для чипа TU102, если учесть, что NVIDIA не разрешает увеличивать напряжение питания графических процессоров Turing выше отметки 1,068 В. Для сравнения: видеокарты Founders Edition достигают 1,044 В, так что пространство для программного вольтмода у TU102 весьма ограничено.

В остальном частотные параметры обоих устройств не отступают от референсных спецификаций: базовая частота GPU составляет 1350 МГц, а оперативная память GDDR6 работает с пропускной способностью 14 Гбит/с на контакт шины.

Но рекордно высокой тактовой частотой GPU достоинства GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z не исчерпываются. Устройству выделен резерв мощности в 360 Вт (для сравнения: у видеокарт EVGA — 373 Вт, но рекордсменом является модель GALAX/KFA2 – 450 Вт), в то время как энергопотребление Founders Edition ограничено 260 Вт. Кроме того, для GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z существует альтернативная оверклокерская микропрограмма с еще более широкими возможностями. Вопрос, какая мощность нужна для успешного разгона TU102 без применения экстремальных методов, мы обсудим более подробно в финальных разделах статьи, но сразу стоит отметить, что по умолчанию специальный BIOS на видеокарте не прошит — MSI выдает его по индивидуальному запросу.

В российских интернет-магазинах GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z продают за предсказуемо крупную сумму от 102 тыс. руб., в то время как самые доступные модификации GeForce RTX 2080 Ti уже опустились в прайс-листах до 73 тыс. руб. с небольшим. Такова плата за рекордный заводской разгон и могучую конструкцию, которую мы изучим с минуты на минуту. Кстати, обыкновенную версию этой модели без индекса Z в продаже найти не удалось — ни на отечественных, ни на американских торговых площадках. Да и вообще Amazon.com предлагает единственный экземпляр GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z по безумной цене $5 999.

Кстати, GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z — это редкий по нашим временам пример видеокарты с богатой комплектацией. К устройству прилагается не только диск с ПО и ворох сопроводительных текстовых материалов, но и несколько полезных аксессуаров, включая металлическую распорку для дополнительного крепежа платы в корпусе ПК и кабели, с помощью которых к контрольным точкам на PCB можно подключить щупы мультиметра.

⇡#Конструкция

Толщина в 2,5 слота расширения стала нормой для видеокарт на чипе TU102, но MSI смело увеличила габариты до полных 3 слотов. В длину устройство достигает 328 мм и весит почти 2 кг (1825 г, если быть точным). Несмотря на столь внушительную массу, у MSI получилась очень жесткая и надежная конструкция — скоро мы покажем, каким образом это сделано, но сперва отдадим должное эстетке устройства. Эффектный дизайн — дело не первой необходимости, когда речь идет о компьютерных комплектующих, и тем не менее MSI сделала все, чтобы GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z создавал впечатление роскоши. К примеру, разноцветной иллюминацией уже никого не удивишь, но здесь каждая светящаяся полоска на борту и задней панели корпуса состоит из ряда отдельных источников света, по которому бежит радужная волна (или другой узор — его можно выбрать в ПО Dragon Control Center). Вентиляторы системы охлаждения тоже освещаются RGB-светодиодами, причем стробоскопический эффект формирует на лопастях различные фигуры.

А главное, в боковую панель кожуха вмонтирован многофункциональный OLED-дисплей, очень яркий даже на солнечном свете. Экран отображает температуру, тактовую частоту GPU или другие рабочие параметры видеокарты. На него можно вывести даже произвольный gif-файл.

За обдув радиатора отвечают три крыльчатки: две диаметром 95 мм и одна — 85 мм, все на двойном шарикоподшипнике. Каждый вентилятор насчитывает 14 лопастей различной формы. Стандартный гладкий лепесток толкает воздух вниз, а лопасти с выступами, как утверждает производитель, дополнительно ускоряют воздушный поток.

Тепло графического процессора рассеивает огромный радиатор, занимающий практически все свободное пространство под кожухом и вентиляторами системы охлаждения. Блок ребер разделен на две секции, связанные между собой и с полированным медным основанием массой тепловых трубок — всего здесь девять трубок различного диаметра.

Площадь печатной платы, за исключением подложки GPU, выступающих конденсаторов и дросселей регулятора напряжения, закрыта толстой алюминиевой рамой с небольшими ребрами. Благодаря тому, что PCB крепко прикручена к этой детали, текстолит совсем не прогибается под весом громадного радиатора. Тонкая пластина, защищающая обратную сторону печатной платы, не просто похожа на «карбон» по внешнему виду — это и есть настоящее углеволокно. MSI зачем-то приклеила термотрубку изнутри, хотя материал не отличается высокой теплопроводностью. Впрочем, элементов с высоким тепловыделением на задней поверхности PCB и нет.

⇡#Печатная плата

С такой крупной системой охлаждения, как у MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z, нет смысла экономить на площади печатной платы. Действительно, на PCB полно свободного места, зато ширины текстолита хватило, чтобы поместить в ряд компоненты 13 фаз регулятора напряжения, а еще шесть фаз распаяны с противоположной стороны GPU. Из этого числа 16 фаз принадлежат VRM графического процессора, а три обслуживают микросхемы GDDR6. Как и на любой другой плате для чипов Turing, MSI использовала полевые транзисторы со встроенным драйвером (Dr.MOS или power stage — «силовой каскад»), которые отличаются повышенной энергоэффективностью и позволяют с высокой точностью контролировать напряжение. Каждый из MOSFET’ов рассчитан на ток вплоть до 70А. По спецификациям, VRM может обеспечить устройство мощностью в 1330 Вт — запас прочности остается даже при разгоне под криогенным охлаждением.

Каждые две фазы системы питания GPU подключены к контроллеру через удвоитель ШИМ-сигнала. Благодаря такой схеме снижается ток, проходящий через отдельную фазу, и еще больше возрастает общий КПД регулятора. Как и положено любой видеокарте на GPU семейства Turing, MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z умеет отключать часть фаз при низкой нагрузке на графический процессор. На роль ШИМ-контроллеров для GPU и чипов RAM производитель выбрал достаточно редкие чипы Monolithic Power Systems моделей MP2888A и MP2884A.

Устройство получает дополнительное питание через три восьмиконтактных разъема. Для работы в штатном режиме и умеренного оверклокинга в третьем разъеме нет никакой необходимости, но эта видеокарта изначально приспособлена для экстремального разгона. На плате есть контактные площадки для мониторинга напряжений питания GPU, чипов GDDR6 и PLL, а также миниатюрный выключатель, который активирует резервную микросхему BIOS. У новой видеокарты дубликат прошивки включает функцию пассивного охлаждения при температуре ниже 60 °C и позволяет увеличить резерв мощности до 400 Вт, но по запросу покупателя MSI согласна выдать BIOS с повышенными лимитами, который понадобится для экспериментов с жидким азотом.

Комплект видеовыходов MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z является стандартом для ускорителей на старших чипах Turing: три выхода DisplayPort, один HDMI и разъем USB Type-C с поддержкой протокола DisplayLink, который можно использовать и для подключения любой другой периферии.

Чипы оперативной памяти Micron, промаркированные строкой K4Z80325BC-HC14, работают со штатной пропускной способностью 14 Гбит/с.

Методика тестирования. Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон. 3DMark, игровые тесты (1920 × 1080)

⇡#Тестовый стенд, методика тестирования

В большинстве тестовых игр показатели средней и минимальной кадровых частот выводятся из массива времени рендеринга индивидуальных кадров, который записывает встроенный бенчмарк (или утилита OCAT, если его нет).

Средняя частота смены кадров на диаграммах является величиной, обратной среднему времени кадра. Для оценки минимальной кадровой частоты вычисляется количество кадров, сформированных в каждую секунду теста. Из этого массива чисел выбирается значение, соответствующее 1-му процентилю распределения.

Исключениями из этой методики являются игры DiRT Rally 2.0, Far Cry 5 и Wolfenstein II: The New Colossus. Встроенный бенчмарк DiRT Rally 2.0 не записывает время рендеринга отдельных кадров — файл с результатами содержит среднюю частоту смены кадров и минимальную, рассчитанную по максимальному времени кадра. Встроенный бенчмарк Far Cry 5 записывает количество кадров в отдельную секунду теста, поэтому среднее FPS рассчитывается исходя из этих чисел, а не по среднему времени рендеринга кадра.

Для тестирования в Wolfenstein II мы используем OCAT, но в этой игре утилита не сохраняет журнал рендеринга отдельных кадров. Здесь в качестве минимального FPS используется число, которое OCAT выводит на экран, обратное 99-му процентилю времени кадра.

Мощность видеокарт регистрируется отдельно от CPU и прочих компонентов ПК с помощью амперметра MingHe VAC-1050A. Чтобы одновременно измерить ток, проходящий по разъемам дополнительного питания и слоту материнской платы, видеокарта подключается через жесткий райзер PCI Express x16, в котором линии питания разорваны и выведены на отдельный кабель.

В качестве тестовой нагрузки для тестов мощности и уровня шума используется игра Crysis 3 при разрешении 3840 × 2160 без полноэкранного сглаживания и максимальных параметрах качества графики, а также стресс-тест FurMark с наиболее агрессивными настройками (разрешение 3840 × 2160, MSAA 8x). Замеры всех параметров выполняются после прогрева видеокарты, когда температура GPU и тактовые частоты стабилизируются.

⇡#Участники тестирования

В тестировании производительности приняли участие следующие видеокарты:

• MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z (1350/14000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti FE (1350/14000 МГц, 11 Гбайт);
• NVIDIA GeForce RTX 2080 FE (1515/14000 МГц, 8 Гбайт);
• NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti (1480/11010 МГц, 11 Гбайт).

⇡#Тактовые частоты, энергопотребление, температура, разгон

Стандартная версия BIOS, под управлением которой работает MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z, задает TDP на уровне 250 Вт, что соответствует референсному значению для RTX 2080 Ti. Альтернативная прошивка, которую активирует переключатель на печатной плате, сдвигает лимит мощности до 360 Вт с возможностью дальнейшего увеличения вплоть до 400 Вт. Этой версией микропрограммы мы и воспользовались — как в штатном режиме, так и для разгона.

Несмотря на то, что Boost Clock в спецификациях MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z на 135 МГц превышает соответствующий параметр Founders Edition, на практике частоты различаются не так сильно — всего лишь на 87 МГц в тесте Crysis 3 (1810 у MSI против 1723 МГц у референсной карты NVIDIA). Впрочем, менее ресурсоемкие игры позволяют GPU автоматически разогнаться до частот в районе 1970–1980 МГц.

Массивный трехслотовый кулер удерживает температуру GPU в пределах 71 °C при сравнительно низкой скорости вращения вентиляторов. Если сравнить GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z с видеокартой Founders Edition по этим показателям, то опять-таки небольшое преимущество MSI едва ли оправдывает высокую цену этой модели, а по уровню шума эти устройства практически не отличаются друг от друга. Но стоит учесть, что ради скромного заводского разгона производитель был вынужден увеличить напряжение питания графического процессора, в результате чего энергопотребление при типичной нагрузке возросло на 77 Вт (328 против 250 Вт).

Кроме того, система охлаждения GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z сохраняет приемлемую температуру и уровень шума даже в FurMark, хотя в условиях стресс-теста эта плата освоила на 131 Вт больше, чем Founders Edition. При таком резерве мощности у видеокарты уже есть все задатки для рекордного разгона (по крайней мере со штатной воздушной системой охлаждения) — посмотрим, что покажет практика.

Прим.: измерение всех параметров выполняется после прогрева GPU и стабилизации тактовых частот.

При разгоне под штатным кулером GPU стабильно работает на базовой частоте вплоть до 1520 МГц, а в игровом тесте удерживает частоты около 1970 МГц. Таким образом, разгон позволил выиграть 160 МГц по сравнению со штатными настройками GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z и 247 МГц по сравнению с GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition. И пусть мощность разогнанной видеокарты в Crysis 3 увеличилась на 30 Вт, она все еще лежит в пределах TDP даже без учета прибавки в 11 %.

Но если честно, все модели на основе TU102, которые прошли через наши руки (даже Founders Edition), без особых проблем разгонялись до частоты 1970 МГц под нагрузкой. Главным фактором, который не позволяет старшим чипам Turing выйти за пределы 2 ГГц, является не мощность, а напряжение питания. Давно замечено, что новый алгоритм GPU Boost игнорирует любые попытки увеличить вольтаж программным методом. Вся надежда на специальную версию BIOS, которую MSI согласна выдать избранным покупателям, — другим способом потенциал GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z не раскроешь (за исключением физической модификации PCB). А вот разгон чипов памяти на 2 Гбит/с относительно штатной пропускной способности 14 Гбит/с не встретил никаких препятствий.

Единственный аргумент против оверклокинга флагманской видеокарты MSI — это уровень шума. При автоматическом контроле скорости вращения вентиляторов разгон практически не повлиял на температуру GPU, но по громкости GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z можно сравнить уже не с GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition, а с референсной версией GeForce GTX 1080 Ti.

Прим.: температура MSI GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z в простое зарегистрирована при стандартном BIOS (не в режиме пассивного охлаждения).

⇡#3DMark

Тесты в синтетических бенчмарках в очередной раз подтверждают правило: «премиальные» модификации графических карт обладают сомнительной ценностью, если их не разгонять. Вот и GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z при штатных настройках лишь на 4 % отличается от GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition по среднему баллу 3DMark. Но благодаря разгону GPU и RAM разница возрастает уже до 14 %. В таком виде лучший игровой ускоритель NVIDIA на 43 % превосходит следующую модель семейства (GeForce RTX 2080) и на 48 % — флагманскую модель предыдущего поколения (GeForce GTX 1080 Ti).

⇡#Игровые тесты (1920 × 1080)

Результаты игровых бенчмарков совпадают с тем, что уже показала «синтетика». Громадный лимит мощности и чрезвычайно эффективная система охлаждения GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z ничего не стоят без разгона, ведь средняя разница по частоте смены кадров между платой MSI и Founders Edition равна 2 %. Но при сравнительно низком разрешении экрана даже оверклокинг в ручном режиме не увеличит быстродействие больше чем на 10 % по сравнению с Founders Edition (лишь в редких требовательных проектах речь идет о росте кадровых частот на 16 %).

В сравнении с другими ускорителями GeForce RTX 2080 Ti скрывает свою истинную мощь при разрешении 1080p — с максимальным разгоном быстродействие GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z лишь на 26 и 36 % превосходит результаты GeForce RTX 2080 и GTX 1080 Ti соответственно.

Игровые тесты (2560 × 1440, 3840 × 2160). Таблицы результатов. Выводы

⇡#Игровые тесты (2560 × 1440)

Широкий конвейер графического процессора TU102 эффективно работает только при разрешении 1440p и выше. В этих условиях разница между платами GeForce RTX 2080 Ti, работающими на разных тактовых частотах (Founders Edition и GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z — при настройках по умолчанию и с разгоном), выходит на уровень, предсказанный «синтетикой». Так, ускоритель MSI в штатном режиме на 4 % превосходит Founders Edition по средней частоте смены кадров, а благодаря разгону преимущество GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z возрастает до 15 %. В отдельных играх (таких как Ashes of the Singularity), которые используют ресурсоемкое полноэкранное сглаживание, можно добиться и большего — вплоть до 21 %.

Наконец, при разрешении 1440p уже можно заметить, как GPU с различной конфигурацией вычислительных блоков реагируют на повышенную нагрузку: GeForce RTX 2080 и GTX 1080 Ti не могут распараллеливать вычисления так же хорошо, как RTX 2080 Ti, — разогнанный GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z опередил их на 38 и 47 % соответственно.

⇡#Игровые тесты (3840 × 2160)

Потенциал GeForce RTX 2080 Ti полностью раскрывается в играх при разрешении 4К. В большинстве тестовых проектов даже модель Founders Edition обеспечивает среднюю кадровую частоту 60 FPS и выше, а фабричный разгон GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z закрепил достижения NVIDIA. Быстродействие ускорителя MSI в среднем на 6 % выше по сравнению с показателями GeForce RTX 2080 Ti FE, но сразу в нескольких играх разница подступает к 10 %.

Ручной оверклокинг в 4К также наиболее эффективен: GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z при увеличенных частотах GPU и оперативной памяти на 17 % оторвался от Founders Edition, а в отдельных тестах достиг преимущества в 20–22%. Лишь в трех играх — Assassin’s Creed Odyssey, Metro Exodus и Total War: WARHAMMER II — разогнанной плате MSI не покорился критически важный результат в 60 FPS.

Более слабые видеокарты на чипах Turing и Pascal при разрешении 2160p уже не могут рассчитывать на стабильные 60 кадров в секунду. Дистанция между разогнанным GeForce RTX 2080 Ti LIGHTNING Z, с одной стороны, и RTX 2080 вместе с GTX 1080 Ti, с другой, увеличилась до 41 и 54 % соответственно.

⇡#Результаты всех игровых тестов и 3DMark

⇡#Выводы

В ситуации, когда у старшей игровой видеокарты NVIDIA до сих пор не появился прямой соперник под красной маркой, выбор требовательных геймеров, которые хотят собрать бескомпромиссный игровой компьютер, сводится к GeForce RTX 2080 Ti — единственному и пока что неповторимому. В серии референсных ускорителей на чипах Turing NVIDIA установила высокий стандарт быстродействия, уровня шума и эффективности охлаждения, который трудно превзойти партнерским устройствам. Неудивительно, что видеокарты оригинального дизайна главных фирм-производителей тоже вынуждены сделать крупный шаг вперед по сравнению с теми решениями, которые были приемлемы для семейства GeForce 10.

Из всех модификаций GeForce RTX 2080 Ti, которые прошли через лабораторию 3DNews, MSI RTX 2080 Ti LIGHTNING Z без колебаний можно объявить самой мощной (и в переносном смысле, и в плане электрической мощности). Крупная и эффективная система охлаждения, изысканная светодиодная подсветка — все это есть у конкурентов MSI, но по возможностям и качеству обоих компонентов RTX 2080 Ti LIGHTNING Z безоговорочно лидирует.

Единственная претензия к этой плате (а скорее к самой NVIDIA) связана с возможностью разгона. Все модели высшей категории на основе RTX 2080 Ti можно довести до частоты около 2 ГГц в самых требовательных играх, но в этом и состоит проблема: регулятор напряжения с 19 фазами и тремя разъемами питания, не говоря уже о громадной системе охлаждения RTX 2080 Ti LIGHTNING Z, способен на большее. Вот только обновленный алгоритм автоматического контроля частоты и напряжения, который NVIDIA ввела для процессоров Turing, пресекает любые попытки программного вольтмода. В результате именно напряжение питания, а не резерв мощности становится главным препятствием на пути разгона GeForce RTX 2080 Ti в диапазоне от 2000 МГц и выше.