Обзор и тестирование видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning

Реализованная инженерами NVIDIA в серии видеокарт GeForce GTX 600 (архитектура Kepler) технология автоматического разгона графического ядра видеокарты в рамках заданного лимита энергопотребления под названием GPU Boost, вызвала несколько неоднозначную реакцию среди целевой аудитории флагманских решений. Рядовые пользователи и обеспеченные геймеры, которые ранее не вдавались в тонкости серьезного оверклокинга, с большим энтузиазмом восприняли появление опции GPU Boost, ведь она позволяет автоматически улучшить производительность видеокарты, практически не увеличивая уровень шума или тепловыделения.

В то же время, партнёры NVIDIA и профессиональные оверклокеры, участники лиги HWBot, нередко заявляют о том, что в последней серии графических ускорителей GeForce калифорнийские специалисты ограничили возможности для экспериментов с разгоном. Во многом это связанно с тем, что при использовании печатной платы референсного дизайна для «альтернативных» версий GeForce GTX 680 разработчики видеокарт не могут обойти ограничение на потребляемую мощность, которое установлено на отметке 195 Вт.

При условии применения усиленного модуля преобразования питания лимит потребляемой мощности может быть увеличен, однако, по заявлениям крупных партнеров NVIDIA, при этом остаются сложности с программным регулированием некоторых напряжений питания GPU, что также ограничивает максимальный разгон.

Сегодня в нашу тестовую лабораторию попала hi-end видеокарта MSI GeForce GTX 680 Lightning (N680GTX Lightning), которая, как следует из названия, относится к известной среди энтузиастов серии Lightning, объединяющей продукты с широкими возможностями для экстремального оверклокинга с использованием СВО, жидкого азота или гелия для охлаждения графического кристалла. По словам разработчиков, существенно переработанный дизайн печатной платы и системы стабилизации питания, позволили увеличить лимит мощности до 260 Вт, а это в свою очередь должно положительно повлиять на разгонный потенциал новинки. Об этих и других особенностях видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning мы расскажем детальнее в соответствующих частях обзора, а пока предлагаем взглянуть на подробные спецификации этого высокоуровневого решения:

В сравнении  с референсным образцом NVIDIA GeForce GTX 680, рассматриваемое решение перетерпело немало изменений, что не удивительно, принимая во внимание стоимость и позиционирование этого оверклокерского продукта. В первую очередь отметим увеличенную с 1006 до 1110 МГц (+10%) частоту графического ядра, которая с учетом работы технологии GPU Boost может достигать 1176 МГц. Благодаря такому фабричному разгону, уровень производительности видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning должен быть несколько выше в сравнении с «эталоном», однако это нам еще предстоит проверить на практике. Также стоит обратить внимание на переработанный дизайн печатной платы и применение фирменной системы охлаждения из линейки Twin Frozr IV, которые должны существенно повысить привлекательность новинки для оверклокеров, геймеров и энтузиастов, но об этих особенностях мы расскажем немного ниже. Традиционно наше знакомство с видеокартой MSI GeForce GTX 680 Lightning начнем с изучения упаковки.

Большая картонная коробка, в которой поставляется видеокарта MSI GeForce GTX 680 Lightning, оформлена в черно-зеленых тонах и имеет форму «чемоданчика» с откидывающейся верхней крышкой, которая уже хорошо знакома нашим постоянным читателям по другим продуктам MSI из серий Hawk и Lightning. На лицевой стороне упаковки перечислены лишь самые основные характеристики продукта на фоне изображения традиционной для топовых решений MSI авиационной тематики.

Подробнее с уникальными особенностями рассматриваемого графического ускорителя можно ознакомиться, откинув верхнюю крышку коробки и взглянув на разворот. Эта часть упаковки является наиболее информативной. Кроме того, через специальное прозрачное окошко пользователь имеет возможность рассмотреть и саму видеокарту MSI GeForce GTX 680 Lightning, упакованную в антистатический пакет.

На описании ключевых особенностей MSI GeForce GTX 680 Lightning мы традиционно остановимся подробнее:

• Применяемая для MSI GeForce GTX 680 Lightning схема стабилизации питания, по словам производителя, имеет целых 12 фаз (8+3+1) вместо 7 (4+2+1) у «обычной» GeForce GTX 680, что должно обеспечить максимально стабильную работу карты, как в штатном режиме, так и при серьёзном разгоне с использованием воздушного, водяного или же «экстремального» охлаждения. Более того, применение цифрового ШИМ-контроллера позволило разработчикам задействовать технологию активного переключения фаз (Active Phase Switching), которая обеспечивает надёжное питания GPU и чипов памяти в процессе высокой нагрузки и позволяет экономить электроэнергию, отключая «ненужные» фазы в 2D-режиме. Стоит также отметить возможность снятия всех ограничений BIOS, которые касаются питания, поднятия частот и мониторинга температур, что должны по достоинству оценить любители экстремального оверклокинга.

• Разумеется, при производстве видеокарты применялись компоненты так называемого военного класса третьей ревизии (Military Class III): качественные твердотельные и танталовые конденсаторы, «золотые» дроссели SSC (Solid State Choke) и силовые транзисторы CopperMOS в медной корпусировке. Применение улучшенной элементной базы должно положительно сказаться на разгонном потенциале MSI GeForce GTX 680 Lightning, снизить тепловыделение цепи питания и ощутимо увеличить срок службы.

• Значения трех основных напряжений (на GPU, памяти и блоке VDDCI) пользователь может самостоятельно изменять с помощью фирменной утилиты MSI Afterburner, которая включена в комплект поставки видеокарты. Замер напряжения питания на этих узлах можно производить вручную с помощью специальных точек на печатной плате (V-Check Points). Также разработчики  обращают внимание пользователей на возможность мониторинга температуры не только GPU и чипов памяти, но и силовых транзисторов.

• Специальный модуль под названием GPU Reactor подключается к специальным разъёмам с обратной стороны печатной платы и, по словам инженеров MSI, позволяет ощутимо снизить уровень пульсаций напряжения питания GPU, что также должно положительно повлиять на разгонный потенциал MSI GeForce GTX 680 Lightning.

• Фирменная система охлаждения Twin Frozr IV с применением пяти тепловых трубок, по заявлению производителя должна охлаждать GPU на 16 градусов эффективнее по сравнению с «референсной» системой охлаждения, разработанной инженерами AMD, и при этом оставаться на 6,7 дБ тише. Отдельно упоминается также применение никелированного медного основания, эффективных тепловых трубок, технологии Dust Removal и фирменных вентиляторов типа Propeller Blade.

Обратная сторона упаковки не слишком информативна: здесь пользователь может ознакомиться с минимальными системными требованиями для компьютера, в который планируется установка MSI GeForce GTX 680 Lightning, самыми основными характеристиками видеокарты, которые представлены на 29 языках (включая русский), а также более детальным спецификациями продукта, приведенными только на английском языке.

Отметим, что источник питания в системе с графическим ускорителем MSI GeForce GTX 680 Lightning должен обладать мощностью не менее 650 Вт и быть способным выдавать не менее 38 А по линии 12 В.

Набор штатных аксессуаров, который мы обнаружили в коробке с видеокартой MSI GeForce GTX 680 Lightning, включает:

• Диск с драйверами и фирменной утилитой MSI Afterburner, позволяющей осуществлять разгон видеокарты;
• Сертификат качества от независимой лаборатории на компоненты, примененные при производстве графического ускорителя;
• Руководство пользователя и книжечку с описаниями фирменных технологий;
• Переходник DVI-to-D-Sub;
• Два переходника с 6-контактного разъёма питания PCI-E Power на 8-контактный разъём питания видеокарты;
• Гибкий длинный мостик SLI;
• Три переходника для подключения щупов мультимера к точкам замера напряжения V-Check Points.

На наш взгляд, комплект поставки видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning в полной мере соответствует стоимости этого решения и его направленности на профессиональных оверклокеров. Эти пользователи смогут по достоинству оценить возможность удобного замера основных напряжений с помощью специальных переходников, присутствие в комплекте мостика SLI увеличенной длины, а также сертификата от независимой тестовой лаборатории, который подтверждает высокое качество применяемой элементной базы.

Набор портов для вывода изображения на видеокарте MSI GeForce GTX 680 Lightning не отличается от того, что мы видели на графическом адаптере «референсного» дизайна. На интерфейсной панели присутствуют следующие разъёмы:

• 1x DVI-D Dual-Link DVI;
• 1х DVI-I Dual-Link DVI;
• 1х HDMI 1.4a;
• 1х DisplayPort 1.2.

Для большинства пользователей такого набора интерфейсов будет вполне достаточно для распространенных сценариев эксплуатации. Немаловажно, что разъёмы HDMI и DisplayPort имеют полноразмерное исполнение, что избавляет от необходимости использования дополнительных переходников даже при подключении нескольких дисплеев. Как мы уже упоминали в обзоре ASUS GeForce GTX 680, видеокарты на основе графического процессора GeForce GTX 680 поддерживают одновременное подключение до 4-х устройств для вывода изображения без дополнительных активных хабов. Также к графическому адаптеру MSI GeForce GTX 680 Lightning можно подключить одновременно три дисплея с поддержкой технологии NVIDIA 3D Vision (режим 3D Vision Surround), ведь двухчиповые связки для этого режима более не являются необходимостью. Неплохим заделом на будущее также является поддержка плазменных панелей и мониторов ультравысокого  разрешения вплоть до 3840x2160 пикселей.

Печатная плата, выполненная на текстолите тёмно-коричневого цвета, имеет уникальный дизайн и расположение элементов на ней, разработанные инженерами компании MSI и существенно отличающиеся от «эталонных». Применение улучшенной подсистемы питания привело к увеличению общих габаритов видеокарты в сравнении с «референсом», однако для целевой аудитории рассматриваемого продукта это вряд ли имеет большое значение. Длина графического ускорителя MSI GeForce GTX 680 Lightning составляет 280 мм, а ширина — 130 мм.

Отдельное внимание в компании MSI уделяют применению для печатной платы MSI GeForce GTX 680 Lightning технологии Lightning Power Layer, которая заключается в использовании отдельных независимых слоёв PCB для разводки модулей стабилизации питания GPU и памяти, что в свою очередь позволяет снизить пульсации напряжения и уровень помех. В процессе экстремального оверклокинга эта особенность рассматриваемой видеокарты может быть особенно полезной.

Как мы уже упоминали выше, вместо «референсной» 4+2+1-фазной схемы, преобразователь питания на MSI GeForce GTX 680 Lightning включает 8+3+1 фаз (для графического ядра, микросхем памяти и блока VDDCI соответственно), которые работают под управлением цифрового ШИМ-контроллера CHiL CHL8318. Разработчики отмечают, что в актуальном поколении видеокарт из серии MSI Lightning нет необходимости в установке фирменной утилиты для активации опции Active Phase Switching, ведь теперь эта энергосберегающая технология реализована на аппаратном уровне.

В связи с направленностью видеокарты на оверклокинг с использованием не только воздушного, но и экстремального охлаждения (жидкий азот, сухой лёд), для обеспечения питания видеокарты, помимо разъёма PCI-E, разработчики применили два 8-контактных разъёма питания, которые расположены сбоку в конце платы. Напомним, что для графического адаптера GeForce GTX 680 «референсного» дизайна применяются два 6-контактных разъёма PCI-E Power.

Колодки V-Check Points для ручного замера напряжения, установленные в задней части текстолита, будут полезны для тех пользователей, которые нуждаются в максимально точном мониторинге напряжения на основных узлах платы и не доверяют программным показаниям. Напомним, что в комплекте с видеокартой поставляется три специальных переходника, которые существенно облегчают процесс подключения щупов мультимера к контактам.

Изначально обратная сторона печатной платы скрыта за массивным «бекплейтом», а из расположенных здесь элементов удается рассмотреть лишь модуль GPU Reactor, с которым мы уже имели возможность познакомиться на примере видеокарт MSI Radeon HD 7870 HAWK и MSI Radeon HD 7970 Lightning. Отметим также наличие на плате двух разъёмов для подключения мостиков SLI, что позволяет объединять до четырех видеокарт на базе NVIDIA GeForce GTX 680 для совместного расчета графических эффектов и получения высочайшей производительности даже при построении мультимониторных конфигураций с поддержкой стереоскопического изображения.

После демонтажа усилительной пластины мы обнаружили, что на обратной стороне печатной платы располагается внушительное количество элементов, которые попросту не поместились на лицевой стороне. Также здесь распаян ряд светодиодов, которые позволяют наглядно оценить нагрузку на модуль стабилизации питания видеоускорителя.

А так выглядят специальные разъёмы для модуля GPU Reactor. Подключение этого элемента является опциональным, однако, по словам разработчиков, его использование позволяет существенно снизить уровень пульсаций напряжения, подаваемого на GPU, и тем самым положительно повлиять на разгонный потенциал видеокарты.

Разобрав модуль GPU Reactor, мы выяснили, что он представляет собой небольшую дополнительную плату с рядом конденсаторов и светодиодов, которые, скорее всего, просто не поместились бы на основной печатной плате.

Чтобы избежать возможных проблем с совместимостью рассматриваемого графического ускорителя с различными процессорными кулерами и материнскими платами, стоит учитывать, что при условии использования GPU Reactor, общая «толщина» видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning составляет почти 5 см.

Рядом с разъёмами для мостиков SLI располагается небольшой переключатель BIOS, который предназначен для опытных оверклокеров. В положении Original активируется прошивка, с которой видеокарта функционирует в режиме заводского разгона, однако, все ограничения по увеличению тока, напряжения и частот GPU и памяти при этом активны. При активации режима «LN2» (само название которого красноречиво свидетельствует о его предназначении), используется версия BIOS в котором частоты графического ядра и видеопамяти понижаются до «эталонных», но и все вышеупомянутые ограничения сняты. Это позволит добиться более высоких результатов при осуществлении оверклокинга с использованием жидкого азота, жидкого гелия или сухого льда.

Графический чип NVIDIA GK104-400-A2 (Kepler), произведенный с соблюдением норм 28 нм технологического процесса, является центральной частью тестируемой видеокарты. Кристалл NVIDIA GK104 включает 1536 универсальных шейдерных процессоров (или ядер CUDA по терминологии NVIDIA) и 32 блока растеризации, а обмен данными с видеопамятью осуществляется через 256-битную шину. Повторимся, что базовая частота работы графического ядра на MSI GeForce GTX 680 Lightning была повышена относительно эталона и составляет 1110 МГц (1176 МГц с учетом технологии GPU Boost). Напомним также, что шейдерный блок в новом поколении графических адаптеров NVIDIA GeForce работает на той же частоте, что и остальные блоки GPU. Остальные характеристики чипа GK104 приведены на скриншоте выше.

Значение ASIC Quality, определяемое утилитой GPU-Z для нашего образца MSI GeForce GTX 680 Lightning, составило 100%. Напомним, что высокое значение этого параметра свидетельствует о низком напряжении питания GPU и позволяет надеяться на лучший разгонный потенциал при использовании штатного охлаждения. В то же время для экспериментов с разгоном с использованием экстремальных методов охлаждения (жидкий азот, гелий, сухой лёд) лучше подходят видеокарты с низким показателем ASIC Quality.

Видеопамять стандарта GDDR5 общим объемом 2 ГБ набрана с помощью восьми чипов по 256 МБ производства компании Hynix. Микросхемы имеют маркировку H5GQ2H24MFR T2C и согласно документации могут функционировать на эффективной частоте 6 ГГц. На видеокарте MSI GeForce GTX 680 Lightning видеопамять (в отличие от GPU) функционирует без заводского разгона на рекомендованной специалистами NVIDIA частоте — 6008 МГц.

Для видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning разработчики применили фирменную систему охлаждения Twin Frozr IV, которая весьма привлекательно выглядит и занимает два слота расширения. Сочетание необычной формы лопастей вентиляторов, а также черного и желтого цветов в оформлении кожуха, безусловно, придает внешнему виду видеокарты MSI GeForce GTX 680 Lightning оригинальности.

Алюминиевые ребра радиатора кулера пронизаны тремя никелированными тепловыми трубками диаметром 6 мм и двумя — 8 мм для лучшего распределения тепла по всей их площади. Обдув радиатора осуществляется с помощью двух вентиляторов типа «Propeller Blade» с диаметром крыльчатки 100 мм. По заявлению производителя, благодаря особой форме лопастей, эти «пропеллеры» генерируют на 20% более мощный воздушный поток по сравнению с «обычными» вентиляторами при меньшем уровне шума.

Кулер соприкасается с графическим ядром через медную никелированную пластину-основание. Отметим, что для повышения эффективности охладителя контакт тепловых трубок, как с основанием, так и с радиатором, улучшен припоем.

Отдельная металлическая пластина предназначена для отвода тепла от чипов памяти и силовых элементов подсистемы питания видеокарты, которые контактируют с ней через специальные термопрокладки. Такое решение разработчиков, также как и установка «бекплейта» с обратной стороны печатной платы, совсем не будет лишним, принимая во внимание направленность MSI GeForce GTX 680 Lightning на геймеров и энтузиастов разгона.

Для оценки эффективности применяемой системы охлаждения мы провели наш стандартный набор тестов с помощью утилиты MSI Kombustor. Испытания проводились в двух режимах работы кулера: автоматическое управление и максимальная скорость вращения вентиляторов.

В авторежиме при длительной максимальной нагрузке графическое ядро нагрелось до 68 градусов, а кулер, судя по показаниям мониторинга, работал при этом всего на 49% своей мощности, создавая едва заметный на фоне остальных компонентов системного блока уровень шума. В сравнении с референсной «турбиной» NVDIA GeForce GTX 680 преимущество альтернативного охлаждения весьма ощутимое.

В режиме максимальной скорости вращения вентиляторов применяемая система охлаждения  создает уровень шума, который можно охарактеризовать как «немного выше среднего». Тем не менее, температура GPU после повышения скорости вращения пропеллеров снизилась на целых 8 градусов, что свидетельствует о наличии некоторого запаса прочности фирменного кулера, которым мы обязательно воспользуемся во время ручного разгона.

При отсутствии нагрузки, частоты работы графического ядра и памяти автоматически понижаются, позволяя снизить энергопотребление и тепловыделение графического ядра. В таком режиме шум системы охлаждения видеокарты, функционирующей всего на 30% своей мощности, не различим на фоне остальных элементов системы.