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Radeon HD 4870 mit Scythe Musashi und Arctic Cooling Accelero Twin Turbo - Druckansicht - Seite 1 von 11

AMDs Radeon HD 4870 ist eine beliebte Grafikkarte, doch obwohl der Hersteller innovative Stromspartechnologien versprochen hatte, erweist sich die GPU im 3D-Betrieb als echter Heizer. Dies macht sich natürlich auch anhand der Lautstärke des Lüfters bemerkbar, der zuweilen an einen kleinen Hubschrauber erinnert. Da trifft es sich gut, dass es alternative GPU-Kühler wie den Arctic Cooling Accelero Twin Turbo oder den Scythe Musashi gibt. So dachten wir und begaben uns auf eine lange Odyssee.

Ohne Frage, diesen Test hatten wir uns einfacher vorgestellt und Einbau und Inbetriebnahme der Kühler gingen auch schnell von der Hand. Die GPU-Temperaturen sahen von Anfang an hervorragend aus und dennoch hat der Umbau einen ziemlich großen Haken, auf den wir im weiteren Verlauf des Tests ausführlich zu sprechen kommen. Als Bonus erwartete uns nicht klebende Klebefolie, eine GPU, die ihre Spezifikationen überschreitet, und Grafiktreiber, die manipuliert wurden, um besonders lastintensive Anwendungen zu entschärfen.

Ganz im Ernst: Mehrmals spielten wir mit dem Gedanken, diese undankbare Aufgabe sein zu lassen und unsere Arbeit produktiver einzusetzen. Doch ein Blick in diverse Foren führte uns vor Augen, wie viele Benutzer sich mit dieser Problematik herumschlagen und dabei tagtäglich ihre Grafikkarte riskieren. Folglich ist dies mehr ein Erfahrungsbericht und eine Anleitung zur bestmöglichen Modifikation einer Radeon HD 4870, aber ganz bestimmt kein normaler Test.

Das Testsystem
Unser Test-Setup spiegelt einen einen typischen Gaming-PC aktueller Bauart wieder. Als Betriebssystem kommt jedoch die 64-Bit Fassung von Windows Vista Business zum Einsatz:


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Wie man sieht, wurde das System auf einen leisen Betrieb ausgelegt, so dass eine ebenfalls leise Grafikkarte wünschenswert wäre.




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Referenzkühler und Spannungswandler
Sehen wir uns zunächst den Referenzkühler von AMD an, welchen XpertVision auf seiner Karte verwendet. Dieser Kühler, welche beinahe die gesamte Länge der Grafikkarte überspannt, verwendet einen Radiallüfter, welcher die Zuluft im vorderen Bereich des Gehäuses einsaugt und dann durch einen Block aus Aluminiumfinnen und Heatpipes presst.


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Damit die heiße Abluft der Grafikkarte das Gehäuse nicht allzu sehr erwärmt, schickt AMD diese rückseitig heraus. Im 3D-Betrieb wird es im Bereich der Anschlusskabel recht warm.


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Der Kühler besteht aus zwei Teilen, dem eigentlichen GPU-Kühler und einer Bodenplatte, welche die Speicherchips und den Spannungswandler bedeckt. Beide Teile sind mit der Grafikkarte verschraubt.


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Für unseren Test mussten wir den Originalkühler entfernen. Hierbei zeigte sich, dass AMD die Treiber-FETs des digitalen Spannungswandlers mit einem Wärmeleitpad versehen hat, den Multiphasen-Induktor jedoch direkt anbläst. Hierfür wurde extra eine Aussparung in der Bodenplatte vorgesehen.


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Von dem Luftstrom profitieren natürlich auch die direkt daneben liegenden Treiber-FETs. AMD hat sich für einen 3-phasigen Spannungswandler entschieden, das PCB bietet jedoch auch Platz für eine vierte Phase und einen leistungsstärkeren Induktor.


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Einige Hersteller verwenden ein abweichendes Design mit einem traditionellerem Phasenwandler ohne SMD-Bauteile und mit deutlich sichtbaren Spulen. Solche Karten eignen sich je nach Anordnung der Bauteile nicht für den Umbau mit alternativen Kühlern, setzten allerdings bereits von Hause aus auf eine abweichende Kühlerkonstruktion.




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Scythe Musashi: Konstruktion
Beginnen wir mit dem Modell Musashi des japanischen Herstellers Scythe. Schon beim Auspacken erkennt man, dass sich die Mannschaft von Scythe nicht nur Gedanken über den Kühler gemacht hat, sondern auch über ein effizientes Verpackungsdesign. Die Packung ist kaum größer als der Musashi samt Zubehör. So kann man den kostbaren Platz in Containern, Händlerregalen und Versenderlagern optimal nutzen. Umweltfreundlich ist sie auch noch, besteht sie doch vollständig aus Pappe.


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Im Lieferumfang findet sich alles, was man zur Montage des Kühlers auf diversen Grafikkartentypen benötigt. Da wären der Musashi samt seiner zwei 100-mm-Lüfter, dem Anschlusskabel und den Potentiometern in der Slotblende. Weiterhin finden wir eine Konterplatte, die Anleitung, Befestigungsschrauben, ein Kupferplättchen, einen Molex-zu-3-Pin-Adapter, Wärmeleitpaste und Kühlprofile in Hülle und Fülle.


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Der Kühler selbst ist Scythe-typisch perfekt verarbeitet. Die Bodenplatte erweist sich als absolut plan und spiegelglatt, selbst die Heatpipes scheinen poliert worden zu sein.


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Man sollte den Musashi allerdings mit Samthandschuhen anfassen, denn die filigranen Kühlfinnen geben sehr schnell nach und werden dann Opfer plastischer Verformung. Wenn man den Kühler aus seiner Verpackung nimmt, erscheint er gar nicht so gewaltig. Doch sobald man ihn neben die Karte legt, offenbaren sich seine wahren Abmessungen.


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Mit 104 x 250 x 35 mm (B x L x H) gehört der Musahsi eindeutig zu den Riesen, dennoch fällt sein Gewicht mit nur 375 Gramm vergleichsweise gering aus. Der Kühler verfügt über zwei Heatpipes, die jeweils U-förmig gebogen die Abwärme von der GPU zu den Kühlfinnen transportieren. Direkt oberhalb der GPU befindet sich ein Kühlprofil aus Aluminium, welches dem Musashi vermutlich auch zusätzliche Stabilität verschaffen soll.


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Auf den Alumniumfinnen, welche über dem PCB der Grafikkarte schweben, thronen zwei mit nur 12 mm Bauhöhe besonders flache Lüfter. Sie haben einen Durchmesser von 100 mm und drehen laut Hersteller mit 800 bis 2.000 U/min (unsere Messungen ergaben 670 bis 1900 U/min). Scythe verspricht einen leisen Betrieb und einen Geräuschpegel zwischen 12,50 und 29,22 dB(A ).


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Die Lüfter werden nicht an der Grafikkarte angeschlossen, sondern extern mit Strom versorgt. Somit kann auch die Regelung der Lüfterdrehzahl nicht über die Grafikkarte und ihren Treiber erfolgen. Scythe setzt bewusst auf zwei Potentiometer, welche sich auf einem Slotblech befinden. Dies führt zwar zu einer aufwändigeren Verkabelung, doch Scythe vertritt die Ansicht, dass die Lüfterregelungen der Karten noch nicht ausgereift genug sind, um daran auch Lüfter von Fremdherstellern risikolos betreiben zu können.


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Auch insgesamt baut der Musashi sehr flach und kann daher auch mehrfach in Crossfire- oder SLI-Systemen eingesetzt werden.




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Scythe Musashi: Montage
Unsere Testkarte ist, wie gesagt, eine Radeon HD 4870, welche auf AMDs Referenzdesign für Platine und Kühler basiert. Bevor wir mit der Befestigung des Musashi beginnen können, müssen wir zunächst den Referenzkühler entfernen. Dies stellte kein großes Probelm dar, man muss lediglich die Schrauben ziehen und das Konstrukt dann vorsichtig abnehmen.


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In einem zweiten Schritt werden die Speicherchips und jene Bauteile des Spannungswandlers gesäubert, auf denen auch der Originalkühler aufliegt. Hierzu bieten sich Alkohol und trockene Tücher an. Nachdem diese Bauteile vollständig sauber und trocken sind, werden auf ihnen passende Kühlprofile verklebt. Die Klebefolie wurde bereits vom Hersteller auf der Unterseite der Profile befestigt.


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Nachdem wir diese Arbeit erledigt hatten, wurde der Musashi selbst vorbereitet. Hier galt es zunächst, vier Gewindestifte festzuschrauben. Danach wurde die Karte vorsichtig auf diesen Stiften platziert und die Konterplatte aufgesetzt. Reihum zieht man anschließend die Schrauben fest, bis diese ihren Anschlag erreichen.


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Zunächst waren wir etwas verwundert, dass sich der Kühler trotz korrekter Montage noch leicht zur Karte verdrehen ließ. Ursache für diesen Effekt sind die Montagestifte, die etwas dünner sind als die Bohrungen im PCB. Scythe hat uns diese Beobachtung bestätig, sieht aber keine Gefahr für die Karte. Der Hersteller denkt jedoch darüber nach, zukünftigen Revisionen des Musashi kleine Gummiüberzüge für die Stifte beizulegen, um den Durchmesser an die Bohrungen anzupassen.

Scythe Musashi: Einbau
In weniger als einer Stunde war der alte Kühler entfernt, der Musashi befestigt, der ganze Vorgang mit Fotos dokumentiert und einige Notizen gekritzelt. Nun musste die monströse Verbindung von Karte und Kühler nur noch ins Gehäuse. Das war dann allerdings leichter gesagt als getan, denn obwohl unser Antec 300 sicherlich nicht zu den Kleinsten gehört, stieß die Gesamtlänge der Konstruktion schon haarscharf an seine Grenzen.


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Um den Musashi überhaupt ins Gehäuse zu bekommen, mussten wir zunächst die entkoppelten Festplatten umsetzen und ein paar normale SATA-Kabel gegen solche mit Winkelstecker tauschen.


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Diese Millimeterarbeit verschlang deutlich mehr Zeit als die Befestigung des Kühlers auf der Karte und wir können nur jedem Interessenten raten, vor dem Kauf genau nachzumessen, ob der Musashi überhaupt ins heimische Gehäuse passt.




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Arctic Cooling Accelero Twin Turbo: Konstruktion
Der zweite Kühler in diesem Vergleich ist das Modell Accelero Twin Turbo aus dem Hause Arctic Cooling. Auch Arctic Cooling hat sich Gedanken über sein Verpackungsdesign gemacht, jeder Kubikzentimeter wird genutzt und alle Teile sind transportsicher in entsprechenden Aussparungen fixiert.


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Leider kommt hier eine Plastikverpackung zum Einsatz, die zwar den Kühler schön im Regal präsentiert, aber der Umwelt sicherlich weniger gut tut. Wenigstens handelt es sich um eine Verpackung, die man ohne schweres Gerät und böse Schnittwunden öffnen kann.


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In der Packung finden wir neben dem Twin Turbo noch zwei Slotbleche, eine Anleitung, einen 12V/7V-Adapter sowie Alu-Kühlprofile für den Speicher und die Spannungswandler. Einen Patzer erlaubte sich der Kühler beim Test des 7V-Betriebs: Die Spannung war zu schwach, um beide Lüfter anlaufen zu lassen, so dass der linke die Arbeit verweigerte.


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Die Wärmeleitpaste hat Arctic Cooling bereits an der Unterseite des Kühlers aufgebracht. Damit spart der Hersteller seinem Kunden einen Arbeitsschritt und stellt sicher, dass nicht zuviel Paste aufgetragen wird. Allerdings bietet dieses Vorgehen auch ausreichend Möglichkeiten, sich unabsichtlich mit Wärmeleitpaste zu beschmieren.


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Die Verarbeitung des Arctic Cooling Accelero Twin Turbo ist zwar ordentlich, kann mit dem Scythe Musashi aber nicht mithalten. Am Sockel und den Heatpipes sieht man Lötspuren und auch die Plastikrahmen wirken etwas billig.


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Irgendwie fühlen wir uns an ein bekanntes, schwedisches Möbelhaus erinnert: Es ist zwar alles funktional und qualitativ in Ordnung, aber wenn der Twin Turbo sozusagen Ikea ist, dann lässt sich der Musashi am besten mit Hülsta vergleichen. Dabei sollte man natürlich nicht vergessen, dass Ikea ein weltweites Erfolgskonzept ist.


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Mit 103 x 212 x 34 mm (B x L x H) ist der Accelero Twin Turbo 3,8 cm kürzer als der Musashi, dafür aber ebenso hoch und breit. Sein Gewicht liegt bei 350 Gramm und bleibt somit 25 Gramm unterhalb von Scythes Kühler. Vier kupferne Heatpipes mit je 6 mm Durchmesser - doppelt so viele wie beim Musashi - verteilen die Abwärme auf 30 Aluminiumfinnen, welche Arctic Cooling im Gegensatz zu Scythe in Längsrichtung anordnet.


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Während die beiden 100-mm-Lüfter des Musashi lediglich 12 mm hoch sind, benötigen die beiden 80-mm-Lüfter des Accelero Twin Turbo 20 mm. Somit ist seine Konstruktion insgesamt um ca. 7 mm höher, was beim Einbau weiterer Steckkarten zu Problemen führen kann. Die Drehzahlregelung übernimmt die Grafikkarte, möglich sind zwischen 1200 und 2000 U/min.




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Arctic Cooling Accelero Twin Turbo: Montage
Vom Ablauf her entspricht die Montage des Twin Turbo weitgehend der des Musashi, nur kam uns die Montage des Twin Turbo etwas einfacher vor, da dieser Kühler kompakter und handlicher ist. Auf ein paar Unterschiede wollen wir jedoch noch eingehen. Zunächst werden wieder Kühlprofile auf die Speicherchips und die Treiber des Wandlers geklebt.


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Während Scythe verschiedene Kühleprofile beilegt, die perfekt zum Spannungswandler unserer Radeon HD 4870 passen, gibt es bei Arctic Cooling nur vier gleich große Aluminiumprofile, die sich nicht optimal auf dem Spannungswandler verteilen lassen. Wir haben die drei Profile nebeneinander angeordnet, wobei je ein Profil auf einen Treiber kommt, was sich in der Praxis allerdings als problematisch herausstellen sollte.


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Im zweiten Schritt legen wir den Kühler mit den Lüftern nach unten auf eine ebene Fläche. Dann platzieren wir die Karte vorsichtig über den Bohrungen des Kühlers. Beim Accelero Twin Turbo gibt es keine Stifte und keine Konterplatte, er wird einfach rückseitig verschraubt. Daher ist es etwas schwerer, die Karte richtig auf dem Kühler zu platzieren. Eine ausreichende Beleuchtung hilft hierbei.


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Im Gegensatz zum Musashi lassen sich die Lüfter des Twin Turbo direkt an der Karte anschließen und über die Pulsweitenmodulation der Karte regeln. Dies hört sich zunächst nach der besten Lösung an, doch Scythe solle mit seiner Einschätzung bezüglich der Regelung von Fremdlüftern Recht behalten.


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Und so sieht unsere Grafikkarte nach dem erfolgreichen Umbau aus:


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Arctic Cooling Accelero Twin Turbo: Einbau
Der Einbau der Karte mit dem Twin Turbo ist ein Kinderspiel, da dieser Kühler nicht viel größer als der Originalkühler ist.


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Die 3,8 cm Längenunterschied machen sich positiv bemerkbar. Man darf davon ausgehen, dass dieser Kühler in allen gängigen Gehäusen ausreichend viel Platz findet.




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Kühlleistung: GPU
Nachdem wir beide Kühler vorgestellt und deren Montage und Einbau beschrieben haben, wollen wir uns nun ansehen, wie sie sich in Sachen Kühlleistung schlagen. Zunächst jedoch ein paar warme Worte zu unserer Testprozedur: Zunächst haben wir mit jedem Setup die Temperaturen bei ruhendem Desktop gemessen, während sich die CPU die Langeweile mit BOINC vertrieb. Zum Auslesen der Temperaturen wurde GPU-Z verwendet. Im Verlauf des Test sind wir von Version 0.29 über 0.30 auf 0.31 umgestiegen, Unterschiede in den ausgelesenen Temperaturen konnten wir dabei nicht ausmachen. Angegeben werden jeweils die Maximalwerte.

Die 3D-Last wurde in Absprache mit den Herstellern mit 3DMark06 erzeugt. Dabei handelt es sich zwar um einen synthetischen Test, doch der Vergleich mit aktuellen Spielen zeigte, dass die Werte recht repräsentativ ausfallen. Unter Last arbeitet unsere Radeon HD 4870 mit 750 MHz Chip- und 900 MHz Speichertakt. Zusätzlich haben wir mit jedem Setup die automatische Übertaktungsfunktion des Catalyst-Control-Center (780/1090 MHz) ausprobiert.

Folgende Einstellungen wurden in 3DMark06 vorgenommen:

GPU-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
38
48
50
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
39
51
53
Scythe Musashi
1900 U/min (Max)
48
67
64
Scythe Musashi
700 U/min (Min)
48
66
0
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
78
83
83

MemIO-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
51
61
65
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
51
65
68
Scythe Musashi
1900 U/min (Max)
62
81
81
Scythe Musashi
700 U/min (Min)
64
81
0
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
95
102
103

Shadercore-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
43
54
57
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
44
58
60
Scythe Musashi
1900 U/min (Max)
50
69
66
Scythe Musashi
700 U/min (Min)
52
68
0
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
84
90
90

Referenzkühler
AMDs Standardkühler regelt seinen Lüfter temperaturabhängig. Er geht seine Aufgabe gemütlich an und lässt die GPU-Temperatur bereits beim Windows-Desktop auf 78°C ansteigen. Der Speichercontroller (MemIO = Memory Input/Output) erhitzt sich bis auf 95°C und im Bereich der Shader messen wird 84°C. Die Drehzahl bleibt mit knapp 1100 U/min (22%) sehr gering, doch das Grundrauschen des Radiallüfters ist unangenehm. Für ein Silent-System ist dieser Kühler nicht geeignet, was durch eine Unart der Lüfterregelung, die den Lüfter in regelmäßigen Abständen hochdreht und kurze Zeit später wieder zurückschaltet, verstärkt wird.

Unter 3D-Last dreht der Lüfter bis auf 1800 U/min (27%) hoch und ist nun sehr deutlich wahrnehmbar. Das Rauschen bewegt sich zwar in einem erträglichen Rahmen, doch für Freunde leiser Computer ist dieser Kühler inakzeptabel. Die Temperaturen sind nur leicht auf 83°C (GPU), 102°C (MemIO) und 90°C (Shader) gestiegen. Beim Übertakten klettert lediglich der Messwert des Speichercontrollers um ein weiteres Grad.

Scythes Musashi
In Hinblick auf die GPU-Kühlung ist Scythes Musashi deutlich leistungsstärker. Bereits mit seiner minimalen Drehzahl von 700 U/min erreicht er beim Windows-Desktop Werte von 48°C (GPU), 64°C (MemIO) und 52°C (Shader) und unterbietet das Referenzdesign um 30 bis 32°C. Erstaunlich, denn der Kühler arbeitet zugleich unhörbar leise. Mit der maximalen Drehzahl von 1900 U/min, tritt der Musashi akustisch deutlich in den Vordergrund. Wirklich leise ist der Kühler jetzt nicht mehr, doch zumindest überzeugt das gleichmäßige und angenehme Lüfterrauschen. Die Temperaturen verbessern sich allerdings nur geringfügig auf 48°C (GPU), 62°C (MemIO) und 50°C (Shader).

Und wie schlägt sich der Japaner im Angesicht der 3D-Last? Bei 700 U/min steigen die Messwerte auf 66°C (GPU), 81°C (MemIO) und 68°C (Shader), das sind immer noch 17 bis 22°C weniger als beim lauten Standardkühler. Heben wir die Drehzahl auf 1900 U/min an, bleiben die Temperaturen so gut wie unverändert. Dies spricht für eine effiziente Nutzung der Heatpipes und die großzügige Dimensionierung des Musashi: Für die Kühlung der GPU benötigt der Japaner keine hohen Drehzahlen. Beim Übertakten gibt es dann die erste Überraschung: Trotz guter GPU-Werte kommt die Karte bei minimaler Lüfterdrehzahl in einen kritischen Bereich und arbeitet nicht mehr zuverlässig. Mit maximaler Drehzahl können wir den Test durchführen und sehen sogar leicht gesunkene Temperaturen.

Arctic Cooling Accelero Twin Turbo
Eigentlich wollten wir den Arctic Cooling Accelero Twin Turbo mit automatischer Lüfterreglung testen, doch leider konnte die Grafikkarte hierbei keinen stabilen 3D-Betrieb erreichen. Beim Windows-Desktop liefen die Lüfter unhörbar auf 23 Prozent und die GPU-Temperatur bewegte sich um 79°C, doch sobald eine 3D-Anwendung gestartet wurde, fror das System mit einem schwarzen Bildschirm ein. Es blieb uns nichts anderes übrig, als die Drehzahl manuell im CCC einzustellen, und erst bei 65% (1550 U/min) erreichten wir einen stabilen Betrieb.

Die Lüfter des Accelero Twin Turbo treten ab 50% der maximalen Drehzahl in den Vordergrund und sind dann deutlich wahrnehmbar. Bei voller Drehzahl (1900 U/min) ist der Twin Turbo nicht nur sehr laut, sondern legt zudem ein recht nerviges Lüftergeräusch an den Tag. Die Messwerte sehen hingegen geradezu phantastisch aus: Mit 39°C (GPU), 51°C (MemIO) und 44°C (Shader) bleibt der Accelero Twin Turbo bereits mit 1550 U/min im Betrieb ohne 3D-Last um 39 bis 44°C unter den Ergebnissen des Referenzkühlers und unterbietet auch den Musashi deutlich. Heben wir die Lüfterdrehzahl auf das Maximum an, verbessern sich die Werte kaum: 38°C (GPU), 51°C (MemIO) und 43°C (Shader).

Lassen wir nun 3DMark06 laufen, steigen die Temperaturen bei einer Lüfterdrehzahl von 1550 U/min auf 51°C (GPU), 65°C (MemIO) und 58°C (Shader). Dies sind 32 bis 37°C weniger als wir mit dem Standardkühler erreichen konnten. Mit voller Drehzahl verbessern sich die Resultate des Accelero Twin Turbo um weitere 3 bis 4°C auf 48°C (GPU), 61°C (MemIO) und 54°C (Shader). Beim Übertakten steigen die Temperaturen dann wieder zwischen 2 und 4°C an.




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Kühlleistung: Wandler
Beiden Kühlern gelingt es, AMDs Refrenzdesign in Hinblick auf die GPU-Temperaturen weit hinter sich zu lassen. Doch obwohl wir hervorragende Messwerte sehen, stoßen die Kühler bei niedrigen Lüfterdrehzahlen an ihre Grenzen und hinterlassen ein instabiles System. Doch wo liegen die Ursachen für die Abstürze? Schauen wir uns doch einmal die Temperaturen des digitalen Wandlers an.

Wandler-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
65
105
120
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
69
118
130
Scythe Musashi
1900 U/min (Max)
66
109
106
Scythe Musashi
700 U/min (Min)
74
124
147
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
67
89
91

Wir erinnern uns: AMD verwendet bei seinem Referenzdesign der Radeon HD 4870 einen digitalen Spannungswandler mit drei Phasen. Die Temperaturen der Phasen können wir mit Hilfe von GPU-Z protokollieren und hierbei tun sich Abgründe auf: Während der Referenzkühler die Treiber auch beim Übertakten deutlich unter 100°C hält, steigen sie beim Scythe Musashi mit minimaler Lüfterdrehzahl auf bis zu 147°C an. In diesem Bereich wird das System dann instabil. Verwenden wir den Arctic Cooling Accelero Twin Turbo mit automatischer Regelung, schnellt die Temperatur bei 3D-Last schnell auf 150°C hoch, danach endet das Protokoll und der Bildschirm ist schwarz. Doch auch mit höheren Lüftergeschwindigkeiten sehen wir hohe Temperaturen, welche sich beim Übertakten im kritischen Bereich bewegen.

Kommen wir nun zur Ursachenforschung: Wie kann es sein, dass beide Kühler im Bereich der Spannungswandler solch eklatante Schwächen offenbaren? Die Antwort ist banal: AMDs Radeon HD 4870 ist eine der ersten Grafikkarten mit einem solchen Spannungswandler und Modelle mit einem analogen Wandlerdesign sind deutlich unkritischer. Werfen wir einen Blick auf AMDs Referenzkühler:

AMDs Referenzkühler:

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Auf den Driver-FETs befindet sich ein Wärmeleitpad, welches die Abwärme der Treiber in die Bodenplatte der Kühlerkonstruktion einleitet. Zudem sorgt ein Schlitz oberhalb des Multiphasen-Induktors für Frischluft, von der auch die Treiber profitieren. Wir dürfen davon ausgehen, dass AMD diesen Aufwand aus gutem Grund getrieben hat.

Und wie realisieren unsere beide Testkandidaten die Kühlung des Wandlers?

Scythe Musashi:

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Scythe liefert zumindest speziell zugeschnittene Aluminiumprofile mit, die sich halbwegs gut im Luftstrom befinden. Allerdings muss der Luftstrom ausreichend stark sein und bei niedrigen Drehzahlen wird das kleine Profile zu schnell zu heiß. Zudem fehlt es an Anpressdruck, da diese Profile nur verklebt und nicht verschraubt werden.

Arctic Cooling Accelero Twin Turbo:

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Arctic Cooling macht seine Sache deutlich schlechter: Auf den ersten Blick sehen die Klebeprofile zwar größer aus, doch sie passen nicht genau und ihr Kleber erwies sich im Test als minderwertig.

Arctic Cooling Accelero Twin Turbo:

Fotostrecke mit weiteren und größeren Fotos...

Während des kurzen Testzeitraums lösten sich zwei der drei Profile und purzelten uns beim Ausbau der Karte entgegen. Das ist indiskutabel, zumal Arctic Cooling schon in der Vergangenheit mit diesem Problem zu kämpfen hatte. Über den Anpressdruck brauchen wir aufgrund des obigen Fotos wohl kein Wort zu verlieren.




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Modifikation und Messung
Betrachtet man die Resultate der unterschiedlichen Kühler, dann wünscht man sich den Referenzkühler für Speicher und Spannungswandler und eines der beiden anderen Modelle für den Grafikprozessor. Eine kurze Recherche im Netz ergab, dass findige Bastler genau dieses Konzept bereits ausprobiert und für tauglich befunden hatten. Da der Standardkühler aus zwei Teilen besteht, lässt sich diese Idee leicht realisieren und wurde sofort in die Tat umgesetzt.


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Wir entfernen zunächst die verklebten Kühlprofile, was recht leicht fällt, da der Kleber von Arctic Cooling kaum Widerstand leistet. Dann wird die Bodenplatte des Originalkühlers wie gehabt verschraubt, nur den eigentlichen GPU-Kühler lassen wir weg und montieren stattdessen den Arctic Cooling Accelero Twin Turbo.


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Wir sind gespannt, was unsere Modifikation in der Praxis bringen wird und stellen die Lüfterregelung zunächst auf automatisch. Danach messen wir noch mit 1550 U/min (65%) und 2100 U/min (100%).

GPU-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
40
54
56
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
42
57
59
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
Auto (PWM)
49
60
68
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
38
48
50
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
39
51
53
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
78
83
83

Die GPU-Temperatur steigt bei 1550 U/min im 2D-Betrieb um 3°C und unter Last sowie übertaktet um 6°C. Ursache für diese Verschlechterung dürfte die Bodenplatte sein, welche den Luftfluss um den Grafikprozessor herum sowie über die Platine vermindert. Bei 2100 U/min messen wir im 2D-Betrieb einen Anstieg um 2°C, unter Last sowie im übertakteten Zustand sind es weiterhin 6°C. Bei automatischer Regelung rotieren die Lüfter beim Windows-Desktop kaum hörbar auf 34% und unter Last regeln sie nur minimal hoch. Was aber viel wichtiger ist: Die Grafikkarte läuft nun stabil und lässt sich sogar übertakten. Zudem bleiben wir 15 bis 29°C unter den Werten des Standardkühlers.

MemIO-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
55
69
74
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
57
73
78
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
Auto (PWM)
65
77
83
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
51
61
65
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
51
65
68
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
95
102
103

Der Speicher-Controller wird mit montierter Bodenplatte ebenfalls etwas wärmer. Bei 1550 U/min steigen die Werte im 2D-Betrieb um 6°, bei 3D-Last um 8° und übertaktet um 10°C. Mit 2100 U/min sind es 4, 8 bzw. 9°C. Mit automatischer Lüfterregelung bleibt der Accelero Twin Turbo zwischen 20 und 30°C unter den Werten des Referenzkühlers.

Shadercore-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
47
62
64
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
48
65
68
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
Auto (PWM)
56
70
78
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
43
54
57
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
44
58
60
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
84
90
90

Bei den Messwerten für die Shadereinheiten fällt der Unterschied wieder etwas geringer aus. Im Durchlauf mit 1550 U/min klettert die Temperatur beim Windows-Desktop um 4°C, bei 3DMark06 um 7°C und beim Übertakten der Grafikkarte um 8°C. Steigern wir die Lüfterdrehzahl auf 2100 U/min, so fallen die Abweichungen für 3D-Last und den übertakteten Betrieb um je ein Grad. Mit automatischer Regelung arbeitet der Arctic Cooling Accelero Twin Turbo kaum höbar und schneidet dennoch um 12 bis 28° besser ab als AMDs Referenzdesign.

Wandler-Temperatur: Desktop, 3D-Last, Übertaktet in °C
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
54
81
88
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
58
89
96
Arctic Cooling MOD
Accelero Twin Turbo
Auto (PWM)
73
94
114
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
65
105
120
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
69
118
130
AMD Referenzkühler
1097-1800 U/min (PWM)
67
89
91

Kommen wir nun zur Feuerprobe: Dem Wandler. Bereits bei 1550 U/min verbessert sich die Temperatur im 2D-Betrieb um 11°C, bei 3DMark06 sind es bereits 29°C und übertaktet sogar 34°. Mit 2100 U/min liegen die Messwerte unter Last um 24°C und übertaktet um 32°C niedriger. Zudem bewegen sich die Ergebnisse nun im Bereich des Referenzkühlers und können als unbedenklich gewertet werden.

Dies gilt mit Einschränkungen auch bei Verwendung der automatischen Lüfterregelung. Hier sollte man jedoch auf das Übertakten verzichten, denn mit 114°C kommen wir wieder in einen Bereich, welcher die Lebensdauer der Grafikkarte verkürzen könnte. Rechnen wir gut 10°C für einen heißen Sommertag und noch etwas Staub hinzu, sind 130°C schnell erreicht.




Radeon HD 4870 mit Scythe Musashi und Arctic Cooling Accelero Twin Turbo - Druckansicht - Seite 10 von 11

Problemfall "Furmark"
Wer jetzt denkt, mit unserer Modifikation seien alle Probleme bewältig, hat seine Rechnung ohne Furmark gemacht. Dieses 3D-Programm, welches einen pelzigen Ring zeichnet, eignet sich normalerweise sehr gut, um die maximale Temperatur aus einer GPU herauszukitzeln. Doch bei der Radeon HD 4870 verhielt es sich anders - und nicht etwa weil die GPU mit dieser Belastung besser zurecht kommt, sondern weil AMD das Programm im Treiber abfängt und die GPU nicht mit voller Taktrate arbeiten lässt. Ende 2008 hatten wir die Vorbereitungen für diesen Test getroffen und diese Manipulation übersehen. Da 3DMark06 ähnliche Werte lieferte, entschieden wir uns für diese Software, da dessen Testläufe näher an der Realität aktueller Spiele liegen.

Als dann die ersten Instabilitäten auftraten, probierten wir versuchsweise eine neuere Version von Furmark aus und wurden mit einer Warnung begrüßt, welche auf diesen Missstand aufmerksam macht. Wir müssen furmark.exe vor dem Start umbenennen, um die Manipulation durch AMDs Treiber zu umgehen. Und diese geschieht nicht ohne Grund, denn sobald wir Furmark ausführen, überschreitet die Radeon HD 4870 ihre spezifizierte TDP von 160 Watt. Während unserer Arbeit standen wir in engem Kontakt mit unseren Kollegen von HardTecs4U, die im Rahmen ihrer Verbrauchsmessung bei aktuellen Grafikkarten auf knapp 190 Watt kamen. Verwenden wir 3DMark06, so bleibt die Karte deutlich unter den Herstellerangaben.

Zugegeben: Furmark hat mit realen Spielen nicht viel zu tun, doch die TDP ist eigentlich ein Worst-Case-Szenario. Sie gibt an, mit welcher maximalen Wärmeabgabe der Kühler zurechtkommen muss. Furmark beweist nun, dass reguläre 3D-Simulationen diesen Wert um beinahe zwanzig Prozent überschreiten können und dann reicht selbst AMDs Referenzkühler nicht mehr aus, um die Spannungswandler ausreichend zu kühlen.

Wir starteten auf der mit Backplate und Arctic Cooling Accelero Twin Turbo modifizierten Karte Furmark (1680x1050 Pixel, 8x AA, Stresstest) und verwendeten dabei die automatische Lüfterregelung. Über einen Zeitraum von zehn Minuten stieg die Temperatur langsam an, dann wurde der Bildschirm schwarz. Erst ab 1550 U/min (65%) läuft der Test ohne Abstürze, doch die Wandler melden bereits bedenkliche Werte von bis zu 114°C. Dabei wurde die Karte in diesem Testlauf nicht einmal übertaktet. Auch die GPU-Temperaturen steigen auf 62°C (GPU), 80°C (MemIO) und 71°C (Shader) an und liegen somit um 5 bis 7°C über den Ergenissen, welche wir mit 3DMark06 gemessen hatten. Doch diese Zahlen sind noch lange nicht kritisch.

Schallpegel
Zu guter Letzt betrachten wir noch den Schallpegel - eine Disziplin, in der die beiden Kühler glänzen können.

Schallpegel: Abstand 100 cm in dB(A)
Scythe Musashi
700 U/min (Min)
20.88
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1200 U/min (min)
22.36
Scythe Musashi
1200 U/min (Min)
22.98
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
1550 U/min (65%)
25.38
Scythe Musashi
1900 U/min (Max)
29.58
Arctic Cooling
Accelero Twin Turbo
2100 U/min (100%)
35.68

Wir haben ausschließlich den Geräuschpegel der Kühler ohne weitere Schallquellen vermessen. Beide Kühler können nahezu unhörbar arbeiten, doch der Scythe Musashi hat aufgrund seiner größeren Lüfter und der weiter absenkbaren Drehzahlen einen Vorteil. Bei voller Drehzahl klingt der Arctic Cooling Accelero Twin Turbo unangenehm und ist schon recht laut, während der Musashi deutlich leiser und angenehmer brummt.




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Fazit
Nach dieser extrem langen und schwierigen Testphase, fällt es ausgesprochen schwer, ein Urteil zu fällen. Eines können wir allerdings vorwegnehmen: Keiner der beiden Kühler ist sonderlich für den Einsatz auf einer Radeon HD 4870 geeignet und da beide Hersteller ihre Produkte für diese Karten freigegeben haben, kann es keine Empfehlung geben. Sowohl der Arctic Cooling Accelero Twin Turbo als auch Scythes Musashi überzeugen als GPU-Kühler, doch den kritischen Spannungswandler hatten die Entwickler scheinbar nicht auf ihrer Rechnung. Grafikkarten sind in den letzten Monaten komplexer geworden und hieraus ergeben sich neue Anforderungen, welche die nächste Kühlergeneration hoffentlich berücksichtigen wird.

Unseren Lesern möchten wir dazu raten, grundsätzlich die Bodenplatte des Orginalkühlers zu verwenden und diese mit dem Tuning-Modell zu kombinieren. Gegebenenfalls muss man diese ein wenig bearbeiten, auf sie verzichten würden wir nicht. Bei der Wahl der Lüfterdrehzahl sollte man zudem die Temperaturen der Spannungswandler genauestens im Auge behalten. Wenn möglich, sollten die Werte unter 100°C bleiben, um der Karte eine lange Lebensdauer zu ermöglichen. Oberhalb von 110°C wird es eng und mehr als 120°C sind schlicht und einfach indiskutabel.




Scythe Musashi
Wer diesen Kühler mit einer anderen Grafikkarte kombiniert, wird höchstwahrscheinlich mehr Glück haben. Die Verarbeitung ist vorbildlich, die Montage leicht und der Geräuschpegel gering. Selbst mit 700 U/min kühlt der Musashi den Grafikprozessor viel besser als der Referenzkühler. Aufgrund seiner gewaltigen Abmessungen kann es jedoch zu Problemen beim Einbau ins Gehäuse kommen, es empfiehlt sich im Vorfeld genauestens nachzumessen. Die manuelle Regelung der Lüfter ist zwar nicht sonderlich praktisch, funktioniert jedoch mit jeder Grafikkarte. Die Straßenpreise für den Sctyhe Musashi beginnen bei knapp 30 Euro.


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Arctic Cooling Accelero Twin Turbo
Die Verarbeitung des Arctic Cooling Accelero Twin Turbo kann nicht mit der des Musashi mithalten, doch dafür findet man die schweizer Konstruktion im Handel bereits zu Preisen ab 20 Euro. Betrachtet man die hervorrangende Kühlleistung im Bereich der GPU, ist dieser Turbo beinahe ein Schnäppchen. Doch leider erlaubt sich der Kühler, der auf anderen Grafikkarten mit Sicherheit keine schlechte Figur machen würde, zwei unverzeihliche Patzer: Bei Verwendung des mitgelieferten 7V-Adapters fließt zu wenig Strom, so dass nur einer der beiden Lüfter zögerlich anläuft. Und zum wiederholten Male kommt eine minderwertige Klebefolie zum Einsatz, welche die Kühlprofile im Betrieb von den Chips purzeln lässt.


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Unser Dank gilt Arctic Cooling und Scythe für die Teststellung der Kühler.




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