Обзор и тестирование видеокарты MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G13.02.2019 09:06

Оглавление

Вступление

MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G — это наиболее производительная видеокарта MSI в модельном ряду GeForce RTX 2060. В целом компания MSI предлагает четыре категории игровых видеокарт: Gaming Z, Ventus и Aero (ITX).

Младшая серия предназначена для ITX корпусов, средняя — для экономного покупателя, а старшая, которую мы и будем рассматривать, получила модернизированную систему охлаждения, светодиодную подсветку и увеличенные частоты.

Но поскольку обзор референсной видеокарты NVIDIA GeForce RTX 2060 готовился в сжатые сроки, то нам не удалось снять все показатели, включая частоты, нагрев и уровень шума. Теперь мы этот пробел исправляем и напрямую сравним результаты между двумя видеокартами.

А для начала предлагаю ознакомиться с таблицей, в которой приведены краткие характеристики компаний-производителей и фактические измеренные значения.

Обзор MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G

Внешний вид и размеры

А — длина печатной платы, без учета системы охлаждения и планки портов видеовыходов.
В — ширина печатной платы, без учета контактов PCI-E и системы охлаждения.
С — высота от горизонтальной плоскости печатной платы до уровня верхней поверхности системы охлаждения.
D — диаметр вентилятора/ов по внешнему радиусу.

А1 — длина печатной платы, с учетом системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы) до планки портов видеовыходов.
В1 — ширина печатной платы, без учета контактов PCI-E, но с замером системы охлаждения (если выходит за пределы печатной платы).
С1 — высота, с учетом задней пластины (если есть)/винтов крепления радиатора до уровня верхней поверхности системы охлаждения. Если она ниже высоты задней планки портов видеовыходов, то измеряется высота до верхней точки планки.

Большинство производителей-партнеров NVIDIA стараются не менять конфигурацию видеовыходов, состоящую из одиночных выходов DP, HDMI, DVI и USB-C, но в MSI решили иначе. Теперь на видеокарте стоят 3 порта DisplayPort и один HDMI.

Заявленная частота графического ядра указывается только в режиме Boost и составляет 1830 МГц, памяти 1750 МГц.

Система питания

Стандартная логическая схема питания видеокарт NVIDIA состоит из нескольких независимых цепей и контролирующей логики.

• Питание порта USB C — классическая схема, состоящая из фазы питания и шим-контроллера, подключена к цепи балансировки (о ней позже);
• Питание PCIe (иначе называется PLL Voltage — 1,8 В), пара фаз и шим-контроллер;
• Питание графического ядра, схема типичная — одна цепь питания, стоящая до Vgpu преобразует +12 В в +5В, а далее шим-контроллер + N-количество фаз питания Vgpu преобразующие +5 В в требуемое для GPU напряжение;
• Питание памяти, состоит из шим-контроллера и нескольких фаз;

Контролирующая логика

• Состоит из 1–2 контроллеров (обычно NCP45491), они отслуживают через шунты потребляемую мощность из 6–8 pin разъемов и с линии PCIe.
• Балансирующая логика цепей питания. Чтобы видеокарта не смогла потребить больше положенного, NVIDIA ввела несколько цепей балансирующих нагрузку. Логика контролирует Pin-коннекторы и шину PCIe. Может перемещать нагрузку между 3 источниками. Обычно стоит пара микросхем uP9651.

Надо добавить, что на новом поколении видеокарт NVIDIA запретила самостоятельно партнерам менять предельное энергопотребление, задав им четкие рамки дозволенного. В ряде исключительных случаев партнеры запрашивают измененный BIOS с корректированными значениями TDP.

К тому же нельзя размещать на печатной плате элементы, способствующие снятию защит; иными словами, официальный разгон теперь сильно ограничен. И впридачу нельзя маркировать измерительные площадки точными надписями (Vgpu, Vmem и тому подобными). Поэтому пусть у ряда партнеров и предусмотрены площадки, но вместо названий там присутствуют странные буквосочетания. А снятие защит формально есть, но без пояснений, какие цепи стоит замыкать или размыкать.

Печатная плата

От референсного дизайна тут не осталось и следа. Увеличена высота видеокарты, добавлены фазы питания GPU и памяти.

Питается видеокарта через разъем 8pin, перевернутый относительно оси. Защелка располагается с обратной стороны. Установлены предохранители по двум из трех цепям входного напряжения. Рядом расположены шунты замера энергопотребления. Третий шунт расположен рядом с разъемами для вентиляторов.

Печатная плата собственной разработки. Увы, индикации наличия подключенного кабеля питания нет, разъемов для измерения напряжений — тоже. Зато есть подсветка в четырех местах. Управление осуществляется отдельной утилитой и настраивается зависимо друг от друга. Вся подсветка построена на RGB светодиодах.

Для питания памяти используется две фазы с шим-контроллером uP 1666Q. Это относительно простой контроллер, и он обладает целым списком достоинств: поддерживает NVIDIA Open VReg Type-2B PWMVID стандарт, работает в широком диапазоне входных напряжений 3В-20В, в него интегрировано 2 мосфет драйвера и куча защит (Over Voltage, Under Voltage, Over Temperature).

К сожалению, найти данные по мосфетам не удалось. Данный шим-контроллер использует для задания напряжения на память простые резисторы.

GPU обслуживает система из 5 фаз (референсная система питания на RTX 2060 состоит из 6 фаз).

Вот здесь надо бы остановиться и уточнить, так как многие производители часто экономят на питании памяти за счет установки более простых дросселей, мосфетов и т.п. В MSI уделили максимум внимания качеству питания при этом не стали злоупотреблять количеством фаз.

Управляет фазами GPU на видеокарте шим-контроллер OnSemi NCP81610 (до 8 фаз). К нему подключено 5 драйверов мосфетов: NCP81158. Эти микросхемы не только управляют фазами, но к ним подключены фазы питания попарно! Таким образом на плате установлено 10 фаз, состоящих из мосфетов NCP81158 (х10).

Технические характеристики контроллера OnSemi NCP81610 следующие: NVIDIA«s Open VReg Type 4i+ PWMVID, интерфейс PWM_VID и I2C, частота работы от 250 Гц до 1,2 МГц, программируемые защиты (Under Voltage Protection, Over Voltage Protection, Per Phase Over Current Limiting, System Over Current Protection, настраиваемый Load Line, баланс загрузки между фазами, интерфейс уменьшения энергопотребления.

Для сравнения на референсной видеокарте RTX 2060 управляет фазами GPU шим-контроллер uP9512R и загружен он на 100%, т.к. все фазы подсоединены без удвоителей непосредственно к нему. Технические характеристики контроллера следующие: NVIDIA«s Open VReg Type 4i+ PWMVID, интерфейс SMBus, программируемые защиты, передача данных по каждой фазе, динамическое включение и отключение фаз, частота работы 2 МГц, поканальное ограничение силы тока, общий лимит энергопотребления, защита от нехватки и сверх напряжения, температурная защита. К сожалению, доступ по протоколу SMBus напрямую к шим-контроллеру закрыт, т.к. это мониторится системами защиты NVIDIA, которые имеют как аппаратные решения, так и программные.

Первичная защита скрыта за шунтами и контролирующей логикой. Вторичная защита вшита в образ BIOS. И наконец третья ступень — это управление питанием через драйвер NVIDIA, потому как GPU общается с шим-контроллером через него. Таким образом обойти TDP лимит возможно только обманув все 3 ступени или напрямую задать шим-контроллеру убрав физически лимит TDP.

Графическое ядро TU106 Turing площадью 445 мм² содержит 10.8 млрд транзисторов, оно очень крупное для видеокарт среднего класса.

Все микросхемы памяти GDDR6 размещены на лицевой стороне платы. В сумме их 6 штук и рассчитаны они на частоту 1750 МГц.

Система охлаждения

MSI использует для охлаждения пару 86 мм вентиляторов с режимом полной остановки в простое, когда температура составляет менее 60°C. С обратной стороны установлена декоративная пластина. В ней сделали отверстия в ней для отвода тепла.

Под радиатором расположена платина, усиливающая печатную плату, а заодно являющаяся радиатором для микросхем памяти. Она разделена на две части: одна охлаждает память, другая — систему питания. Задняя пластина привинчивается к передней во многих точках, что исключает перекос или неравномерное стягивание.

Основной радиатор состоит из 4 тепловых трубок и часто стоящих ребер. Толщина радиатора средняя для 190 ватт энергопотребления, поэтому под нагрузкой мы ожидаем увидеть хорошие результаты тестов.

Для уменьшения шума и увеличения КПД ребер радиатора их профиль приобрел форму волны. Такие решение неоднократно проявляло себя с лучшей стороны на многих системах охлаждения. Вторая новинка для MSI — внедрение дополнительных геометрических форм на лопасти вентиляторов.

Думаю, многие догадываются, что из курса аэродинамики нам постоянно доносили, что идеальная форма лопастей — это выверенные углы эллипсоидности, но в MSI решили опровергнуть это. Поэтому они рассчитывают на снижение шума и повышение давления, однако на практике посторонние отливы только увеличивают шумность от лопастей вентилятора.

С обратной стороны кожуха, который легко снять, открутив всего 4 винта для очистки ребер радиатора, расположились два элемента RGB подсветки.

Тестовый стенд

Конфигурация:

• Материнская плата: ASUS ROG Maximus XI Hero (Intel Z390, LGA 1151 v2);
• Процессор: Intel Core i9–9900K;
• Система охлаждения: система водяного охлаждения:
• • Phobya G-Changer 240 V. 2;
  • Scythe Minebea Silent IC 2000 об/мин x2;
  • Laing DDC + DDC Tank Reservoir XSPC;
  • EK-Supremacy EVO;
  • Шланги 15/19;
• Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
• Оперативная память: DDR4, 3400 CL16, 4×8 Гбайт;
• Накопители:
• • SSD Intel Optane 905P 480 Гбайт;
  • SSD Samsung 960 Evo, 500 Гбайт;
  • SSHD Seagate Desktop 4 Тбайт;
• Блок питания: Corsair AX1500i Digital, 1500 Ватт.

Программное обеспечение:

• Операционная система: Microsoft Windows 10×64.

Перечень контрольно-измерительных приборов и инструментов:

• Шумомер: Center 320;
• Мультиметр: Fluke 289;
• Тарификатор электроэнергии: E305EMG.

Инструментарий и методика тестирования

Для корректного замера температуры и шума использовались приведенные ниже условия. Помещение, внутри которого располагается система автоматической поддержки климатических условий. В данном случае уровень температуры был установлен на отметке 24°C +/-1°C. За точностью соблюдения заданных параметров наблюдало четыре датчика, один из которых находился в 5 см от вентилятора системы охлаждения видеокарты и был ведущим. По нему происходила основная коррекция температуры в помещении.

Шум измерялся на расстоянии 100 см до видеокарты. Фоновый уровень составлял менее 20 дБА. В качестве жесткого диска использовался SSD, а блок питания, помпа и радиатор с вентиляторами во время замера находились за пределами комнаты. На стенде отсутствовали иные комплектующие, издающие какие-либо шумы.

Уровень потребления электричества в играх оценивался специальным приспособлением по всем линиям 6–8 pin и шине PCI-e. Под нагрузкой видеокарты тестировались программой 3DMark Time Spy. После 10–15 минут температура и обороты вентиляторов достигали своего теоретического максимума, после чего данные заносились в таблицу.

Тест MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G

Исследование потенциала системы охлаждения

Пояснения к графикам:

• Синяя линия — в режиме простоя;
• Красная линия — максимальная температура;
• Черная линия показывает уровень издаваемого шума при определенных оборотах вентилятора;
• Пунктирная линия указывает на диапазон регулировки в автоматическом режиме вентилятора.

В процентах указана скорость вентилятора/ов, выставленная в MSI Afterburner, начиная от 0% до 100%, с шагом 5%. Таким образом, чтобы понять, насколько нагреется видеокарта, и как сильно она будет шуметь, скажем, при 50% скорости вентилятора, достаточно провести вертикальную линию через отметку 50%. В местах пересечения получаем три значения: с красной линией — максимальную температуру в нагрузке, с синей линией — температуру в простое, с черной линией — уровень шума.

Все видеокарты тестировались с заводскими частотами.

Температуры графического ядра и обороты вентилятора/ов.

*В режиме простоя вентиляторы останавливаются. Во время работы под нагрузкой их обороты синхронизируются.

Для сравнения результаты референсной видеокарты NVIDIA GeForce RTX 2060 FE

А теперь я вам приоткрою еще одну тайну зависимости Boost частоты от температуры ГП. Под сильной нагрузкой частота с максимальными оборотами вентиляторов поднимается до 1980 МГц, а при температуре более 80°C опускается до 1890 МГц.

Так при нагреве до 70°C GPU на видеокарте MSI работает с частотой 1935 МГц, а NVIDIA только 1815 МГц, при 60°C частоты также отличаются: 1950 МГц против 1845 МГц. В среднем выигрыш составляет около 100 МГц.

АЧХ систем охлаждения:

MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G

NVIDIA GeForce RTX 2060 Founders Edition

При сравнении АЧХ модель MSI меньше шумит на низких частотах, но выявлены высокочастотные (ближе к 10 кГц) и среднечастотные нотки в голосе. NVIDIA RTX 2060 FE издает низкочастотный гул, схожий с вибрацией, но лишена высокочастотной составляющей. Ее характер звучания почти горизонтальный в диапазоне от 1 до 10 кГц.

Детальные данные

Для оценки поведения видеокарт в номинальном режиме обратимся к более чем часовому стресс-тесту стабильности 3DMark, параллельно соберем данные с графического ядра, а также значения частот памяти, энергопотребления и температур. Объединяем полученные данные в единые графики и видим, насколько точно соответствуют заводские характеристики реальным цифрам, и что происходит с важными показателями при разгоне.

Частота ядра.

Сначала рассмотрим поведение видеокарт в заводском режиме: NVIDIA RTX 2060 в зависимости от нагрузки меняет частоту в достаточно большом диапазоне не позволяя себе превысить TDP заложенное в BIOS. Увеличенный лимит до 190 Вт на MSI позволяет GPU работать в более узком диапазоне частот, при этом средний показатель находится выше. В разгоне NVIDIA RTX 2060 часто упирается в максимальный лимит, и чтобы соответствовать ему снижает частоту. MSI, наоборот, имея больший запас старается поддерживать частоту линейной.

Энергопотребление.

Как ни странно, но в целом имея больший запас по мощности MSI оказывается экономичней FE. Пусть на несколько ватт, но реально она менее требовательная к питанию и соответственно к БП. Как только вступает в силу разгон, то кривая энергопотребления MSI четко следует за нагрузкой: выше нагрузка — меньше частота и энергопотребление.

Температура GPU.

Вот чем действительно может гордиться MSI — эффективной системой. Во-первых, вентиляторы автоматически отключаются в простое, стартуют плавно. Во-вторых, температура ГП не превышает 70°C.

Обороты вентиляторов.

Видно, что на Gaming Z обороты вентиляторов достигают меньших величин, нежели у референсной видеокарты NVIDIA, вследствие чего охлаждение меньше шумит. Даже в разгоне у MSI оба вентилятора не перешагивают отметку в 1700 об/мин.

Производительность 3D Mark

Настройки:

• Предустановки: Port Royal, Fire Strike Ultra, Fire Strike Extreme, Fire Strike.

Что касается игровой производительности GeForce RTX 2060, то она уже была рассмотрена нами в соответствующем обзоре. И вряд ли небольшое различие в частотных характеристиках способно значительно повлиять на итоговые результаты.

Заключение

MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G — отлично сбалансированная видеокарта с характеристиками, максимально приближенными к варианту NVIDIA — GeForce RTX 2060 Founders Edition.

В штатном режиме работы частоты новинки несколько выше, энергопотребление почти аналогично эталонной версии, она чуть тише и прохладней. У нее полностью останавливаются вентиляторы при температуре менее 60°C, что делает ее бесшумной в 2D режиме.

Увы, некоторых пользователей может не устроить набор видеовыходов, поскольку MSI сделала ставку на востребованность именно DisplayPort. Да и габариты видеокарты стали немного больше.

На фоне заявленных характеристик MSI мы получили 40 МГц сверху к средней частоте GPU и всего 156 Вт энергопотребления вместо 190. Лимиты TDP в штатном режиме и разгоне составляют 160/190 Вт.

Плюсы MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G:

• Хорошие системы питания (10 фаз, 5×2) и охлаждения (до 67°C при 1600 об/мин и 31.1 дБА);
• Бесшумная работа при малых и частичных нагрузках;
• Независимая настройка вентиляторов;
• Предохранитель на внешнем разъеме питания;
• Поддержка MSI Afterburner;
• Невысокое энергопотребление;
• Наличие RGB подсветки;
• Дешевле версии FE на 2 000 рублей.

Минусы видеокарты:

• Низкие лимиты TDP, зашитые в BIOS;
• Средний уровень разгона ничем не лучше, чем у референсной видеокарты.

Выражаем благодарность:

• Компании MSI за предоставленную на тест видеокарту MSI GeForce RTX 2060 Gaming Z 6G.
• А также лично donnerjack за помощь в подготовке материала.

Полный текст статьи читайте на overclockers.ru