Огляд і тестування відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning

Реалізована інженерами NVIDIA у серії відеокарт GeForce GTX 600 (архітектура Kepler) технологія автоматичного розгону графічного ядра відеокарти в рамках заданого ліміту енергоспоживання з назвою GPU Boost, викликала трохи неоднозначну реакцію серед цільової аудиторії флагманських рішень. Рядові користувачі і забезпечені геймери, які раніше не вдавалися в тонкощі серйозного оверклокінга, з більшим ентузіазмом сприйняли появу опції GPU Boost, адже вона дозволяє автоматично покращити продуктивність відеокарти, практично не збільшуючи рівень шуму або тепловиділення.

У той же час, партнери NVIDIA і професійні оверклокери, учасники ліги HWBot, нерідко заявляють про те, що в останній серії графічних прискорювачів GeForce каліфорнійські фахівці обмежили можливості для експериментів з розгоном. Багато в чому це пов’язано з тим, що при використанні друкованої плати референсного дизайну для «альтернативних» версій GeForce GTX 680 розробники відеокарт не можуть обійти обмеження на споживану потужність, яка встановлена на позначці 195 Вт.

За умови застосування посиленого модуля перетворення живлення ліміт споживаної потужності може бути збільшений, однак, за заявою великих партнерів NVIDIA, при цьому залишаються складності з програмним регулюванням напруги живлення GPU, що також обмежує максимальний розгін.

 Сьогодні в нашу тестову лабораторію потрапила hi-end відеокарта MSI GeForce GTX 680 Lightning (N680GTX Lightning), яка, згідно назви, належить до відомої серед ентузіастів серії Lightning, що поєднує продукти з широкими можливостями для екстремального оверклокінга з використанням СВО, рідкого азоту або гелію для охолодження графічного кристалу. За словами розробників, суттєво перероблений дизайн друкованої плати і системи стабілізації живлення, дозволили збільшити ліміт потужності до 260 Вт, а це у свою чергу повинно позитивно вплинути на розгінний потенціал новинки. Про ці та інші особливості відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning ми розповімо детальніше у відповідних частинах огляду, а поки пропонуємо глянути на докладні специфікації цього високорівневого рішення:

У порівнянні  з референсним зразком NVIDIA GeForce GTX 680, досліджуване рішення змінено, що не дивно, беручи до уваги вартість і позиціонування цього оверклокерського продукту. В першу чергу відзначимо збільшену з 1006 до 1110 МГц (+10%) частоту графічного ядра, яка з врахуванням роботи технології GPU Boost може досягати 1176 МГц. Завдяки такому заводському розгону, рівень продуктивності відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning повинен бути трохи вище в порівнянні з «еталоном», однак це нам ще треба перевірити на практиці. Також варто звернути увагу на перероблений дизайн друкованої плати і застосування фірмової системи охолодження з лінійки Twin Frozr IV, які повинні суттєво підвищити привабливість новинки для оверклокерів, геймерів і ентузіастів, але про ці особливості ми розповімо трохи нижче. Традиційно наше знайомство з відеокартою MSI GeForce GTX 680 Lightning почнемо з вивчення упаковки.

Велика картонна коробка, у якій поставляється відеокарта MSI GeForce GTX 680 Lightning, оформлена в чорно-зелених тонах і має форму «валізки» з верхньою кришкою, що відкидається, яка вже добре знайома нашим постійним читачам по іншим продуктам MSI з серій Hawk і Lightning. На лицьовій стороні упаковки перелічені лише самі основні характеристики продукту на фоні зображення традиційної для топових рішень MSI авіаційної тематики.

Докладніше з унікальними особливостями розглянутого графічного прискорювача можна ознайомитися, відкинувши верхню кришку коробки і глянувши на розворот. Ця частина упаковки є найбільш інформативною. Крім того, через спеціальне прозоре віконце користувач має можливість розглянути і саму відеокарту MSI GeForce GTX 680 Lightning, впаковану в антистатичний пакет.

На описі ключових особливостей MSI GeForce GTX 680 Lightning ми традиційно зупинимося докладніше:

• Застосовувана для MSI GeForce GTX 680 Lightning схема стабілізації живлення, за словами виробника, має цілих 12 фаз (8+3+1) замість 7 (4+2+1) у «звичайної» GeForce GTX 680, що повинно забезпечити максимально стабільну роботу карти, як у штатному режимі, так і при серйозному розгоні з використанням повітряного, водяного або ж «екстремального» охолодження. Більше того, застосування цифрового ШІМ-контролера дозволило розробникам задіяти технологію активного перемикання фаз (Active Phase Switching), яка забезпечує надійне живлення GPU і чіпів пам'яті в процесі високого навантаження і дозволяє заощаджувати електроенергію, відключаючи «непотрібні» фази в 2D-режимі. Варто також відзначити можливість зняття всіх обмежень BIOS, які стосуються живлення, підняття частоти і моніторингу температури, що повинні відповідно оцінити любителі екстремального оверклокінга.

• Зрозуміло, при виробництві відеокарти застосовувалися компоненти так званого військового класу третьої ревізії (Military Class III): якісні твердотільні і танталові конденсатори, «золоті» дроселі SSC (Solid State Choke) і силові транзистори CopperMOS у мідних корпусах. Застосування покращеної елементної бази повинно позитивно позначитися на розгінному потенціалі MSI GeForce GTX 680 Lightning, знизити тепловиділення ланцюга живлення і відчутно збільшити термін служби.

• Значення трьох основних напруг (на GPU, пам'яті і блоці VDDCI) користувач може самостійно змінювати за допомогою фірмової утиліти MSI Afterburner, яка включена в комплект поставки відеокарти. Замір напруги живлення на цих вузлах можна робити вручну за допомогою спеціальних крапок на друкованій платі (V-Check Points). Також розробники звертають увагу користувачів на можливість моніторингу температури не тільки GPU і чіпів пам'яті, але і силових транзисторів.

• Спеціальний модуль з назвою GPU Reactor підключається до спеціальних роз’ємів з зворотної сторони друкованої плати і, за словами інженерів MSI, дозволяє відчутно знизити рівень пульсацій напруги живлення GPU, що також повинно позитивно вплинути на розгінний потенціал MSI GeForce GTX 680 Lightning.

• Фірмова система охолодження Twin Frozr IV з застосуванням п'яти теплових трубок, за заявою виробника повинна охолоджувати GPU на 16 градусів ефективніше в порівнянні з «референсною» системою охолодження, розробленою інженерами AMD, і при цьому залишатися на 6,7 дБ тихіше. Окремо згадується також застосування нікельованої мідної основи, ефективних теплових трубок, технології Dust Removal і фірмових вентиляторів типу Propeller Blade.

Зворотна сторона упаковки не занадто інформативна: тут користувач може ознайомитися з мінімальними системними вимогами для комп'ютера, у який планується встановлення MSI GeForce GTX 680 Lightning, самими основними характеристиками відеокарти, які представлені на 29 мовах (включаючи російську), а також більш детальним специфікаціями продукту, наведеними тільки англійською мовою.

Відзначимо, що джерело живлення в системі з графічним прискорювачем MSI GeForce GTX 680 Lightning повинно мати потужність не менше 650 Вт і бути здатним видавати не менше 38 А по лінії 12 В.

Набір штатних аксесуарів, який ми знайшли в коробці з відеокартою MSI GeForce GTX 680 Lightning, включає:

• Диск з драйверами і фірмовою утилітою MSI Afterburner, що дозволяє здійснювати розгін відеокарти;
• Сертифікат якості від незалежної лабораторії на компоненти, застосовані при виробництві графічного прискорювача;
• Посібник користувача і книжечку з описами фірмових технологій;
• Перехідник DVI-TO-D-SUB;
• Два перехідники з 6-контактного роз’єму живлення PCI-E Power на 8-контактний роз’єм живлення відеокарти;
• Гнучкий довгий місток SLI;
• Три перехідники для підключення щупів мультимера до крапок виміру напруги V-Check Points.

На наш погляд, комплект поставки відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning повною мірою відповідає вартості цього рішення і його спрямованості на професійних оверклокерів. Ці користувачі зможуть відповідно оцінити можливість зручного виміру основної напруги за допомогою спеціальних перехідників, присутність у комплекті містка SLI збільшеної довжини, а також сертифіката від незалежної тестової лабораторії, який підтверджує високу якість застосовуваної елементної бази.

Набір портів для виводу зображення на відеокарті MSI GeForce GTX 680 Lightning не відрізняється від того, що ми бачили на графічному адаптері «референсного» дизайну. На інтерфейсній панелі присутні наступні роз’єми:

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

Для більшості користувачів такого набору інтерфейсів буде цілком достатньо для розповсюджених сценаріїв експлуатації. Немаловажне, що роз’єми HDMI і DisplayPort мають повнорозмірне виконання, що рятує від необхідності використання додаткових перехідників навіть при підключенні декількох дисплеїв. Як ми вже згадували в огляді ASUS GeForce GTX 680, відеокарти на основі графічного процесора GeForce GTX 680 підтримують одночасне підключення до 4-х пристроїв для виводу зображення без додаткових активних хабів. Також до графічного адаптера MSI GeForce GTX 680 Lightning можна підключити одночасно три дисплеї з підтримкою технології NVIDIA 3D Vision (режим 3D Vision Surround), адже двочіпові конфігурації для цього режиму більш не є необхідністю. Непоганим заділом на майбутнє також є підтримка плазмових панелей і моніторів ультрависокої  роздільної здатності аж до 3840x2160 пікселей.

Друкована плата, виконана на текстоліті темно-коричневого кольору, має унікальний дизайн і розташування елементів на ній, розроблені інженерами компанії MSI і суттєво відрізняються від «еталонних». Застосування покращеної підсистеми живлення обумовило збільшення загальних габаритів відеокарти в порівнянні з «референсом», однак для цільової аудиторії розглянутого продукту це навряд чи має велике значення. Довжина графічного прискорювача MSI GeForce GTX 680 Lightning становить 280 мм, а ширина — 130 мм.

Окрему увагу в компанії MSI приділяють застосуванню для друкованої плати MSI GeForce GTX 680 Lightning технології Lightning Power Layer, яка полягає у використанні окремих незалежних шарів PCB для розведення модулів стабілізації живлення GPU і пам'яті, що в свою чергу дозволяє знизити пульсації напруги і рівень перешкод. Протягом екстремального оверклокінга ця особливість розглянутої відеокарти може бути особливо корисною.

Як ми вже згадували вище, замість «референсної» 4+2+1- фазної схеми, перетворювач живлення на MSI GeForce GTX 680 Lightning включає 8+3+1 фаз (для графічного ядра, мікросхем пам'яті і блока VDDCI відповідно), які працюють під керуванням цифрового ШІМ-контролера Chil CHL8318. Розробники відзначають, що в актуальному поколінні відеокарт з серії MSI Lightning немає необхідності у встановленні фірмової утиліти для активації опції Active Phase Switching, адже тепер ця енергозберігаюча технологія реалізована на апаратному рівні.

У зв'язку з спрямованістю відеокарти на оверклокінг з використанням не тільки повітряного, але і екстремального охолодження (рідкий азот, сухий лід), для забезпечення живлення відеокарти, крім роз’єму PCI-E, розробники застосували два 8-контактних роз’єми живлення, які розташовані збоку наприкінці плати. Нагадаємо, що для графічного адаптера GeForce GTX 680 «референсного» дизайну застосовуються два 6-контактні роз’єми PCI-E Power.

Колодки V-Check Points для ручного виміру напруги, встановлені в задній частині текстоліту, будуть корисні для тих користувачів, які потребують максимально точного моніторингу напруги на основних вузлах плати і не довіряють програмним показанням. Нагадаємо, що в комплекті з відеокартою поставляються три спеціальні перехідники, які суттєво полегшують процес підключення щупів мультимера до контактів.

Початково зворотна сторона друкованої плати схована за масивним «бекплейтом», а з розташованих тут елементів вдається розглянути лише модуль GPU Reactor, з яким ми вже мали можливість познайомитися на прикладі відеокарт MSI Radeon HD 7870 HAWK і MSI Radeon HD 7970 Lightning. Відзначимо також наявність на платі двох роз’ємів для підключення містків SLI, що дозволяє поєднувати до чотирьох відеокарт на базі NVIDIA GeForce GTX 680 для спільного розрахунків графічних ефектів і одержання найвищої продуктивності навіть при побудові мультимоніторних конфігурацій з підтримкою стереоскопічного зображення.

Після демонтажу підсилювальної пластини ми знайшли, що на звороті друкованої плати розташовується значна кількість елементів, які не помістилися на лицьовій стороні. Також тут розпаяний ряд світлодіодів, які дозволяють наочно оцінити навантаження на модуль стабілізації живлення відеоприскорювача.

А так виглядають спеціальні роз’єми для модуля GPU Reactor. Підключення цього елемента є опціональним, однак, за словами розробників, його використання дозволяє суттєво знизити рівень пульсацій напруги, що подається на GPU, і тим самим позитивно вплинути на розгінний потенціал відеокарти.

Розібравши модуль GPU Reactor, ми з'ясували, що він являє собою невелику додаткову плату з рядом конденсаторів і світлодіодів, які, швидше за все, просто не помістилися б на основній друкованій платі.

Щоб уникнути можливих проблем з сумісністю розглянутого графічного прискорювача з різними процесорними кулерами і материнськими платами, варто враховувати, що за умови використання GPU Reactor, загальна «товщина» відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning становить майже 5 см.

Поруч з роз’ємами для містків SLI розташовується невеликий перемикач BIOS, який призначений для досвідчених оверклокерів. У положенні Original активується прошивання, з яким відеокарта функціонує в режимі заводського розгону, однак, всі обмеження по збільшенню струму, напруги і частот GPU і пам'яті при цьому активні. При активації режиму «LN2» (сама назва якого красномовно свідчить про його призначення), використовується версія BIOS у якому частоти графічного ядра і відеопам'яті знижуються до «еталонних», але і всі вищезгадані обмеження зняті. Це дозволить досягти більш вищих результатів при здійсненні оверклокінга з використанням рідкого азоту, рідкого гелію або сухого льоду.

Графічний чіп NVIDIA GK104-400-A2 (Kepler), зроблений з дотриманням норм 28 нм технологічного процесу, є центральною частиною досліджуваної відеокарти. Кристал NVIDIA GK104 включає 1536 універсальних шейдерних процесорів (або ядер CUDA по термінології NVIDIA) і 32 блоки растеризації, а обмін даними з відеопам'яттю здійснюється через 256-бітну шину. Повторимося, що базова частота роботи графічного ядра на MSI GeForce GTX 680 Lightning була підвищена щодо еталона і становить 1110 МГц (1176 МГц з урахуванням технології GPU Boost). Нагадаємо також, що шейдерний блок у новому поколінні графічних адаптерів NVIDIA GeForce працює на тій же частоті, що і інші блоки GPU. Інші характеристики чіпа GK104 наведені на скріншоті вище.

Значення ASIC Quality, обумовлене утилітою GPU-Z для нашого зразка MSI GeForce GTX 680 Lightning, склало 100%. Нагадаємо, що високе значення цього параметра свідчить про низьку напругу живлення GPU і дозволяє сподіватися на кращий розгінний потенціал при використанні штатного охолодження. Водночас для експериментів з розгоном з використанням екстремальних методів охолодження (рідкий азот, гелій, сухий лід) краще підходять відеокарти з низьким показником ASIC Quality.

Відеопам'ять стандарту GDDR5 загальним об'ємом 2 ГБ набрана за допомогою восьми чіпів по 256 МБ виробництва компанії Hynix. Мікросхеми мають маркування H5GQ2H24MFR T2C і згідно з документацією можуть функціонувати на ефективній частоті 6 ГГц. На відеокарті MSI GeForce GTX 680 Lightning відеопам'ять (на відміну від GPU) функціонує без заводського розгону на рекомендованій фахівцями NVIDIA частоті — 6008 МГц.

Для відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning розробники застосували фірмову систему охолодження Twin Frozr IV, яка досить привабливо виглядає і займає два слоти розширення. Комбінація незвичайної форми лопатів вентиляторів, а також чорного і жовтого кольорів в оформленні кожуха, безумовно, надає зовнішньому вигляду відеокарти MSI GeForce GTX 680 Lightning оригінальності.

Алюмінієві ребра радіатора кулера пронизані трьома нікельованими тепловими трубками діаметром 6 мм і двома — 8 мм для кращого розподілу тепла по всій їх площі. Охолодження радіатора здійснюється за допомогою двох вентиляторів типу «Propeller Blade» з діаметром крильчатки 100 мм. За заявою виробника, завдяки особливій формі лопатів, ці «пропелери» генерують на 20% більш потужний повітряний потік у порівнянні з «звичайними» вентиляторами при меншому рівні шуму.

Кулер стикається з графічним ядром через мідну нікельовану пластину-основу. Відзначимо, що для підвищення ефективності охолоджувача контакт теплових трубок, як з основою, так і з радіатором, покращений припоєм.

Окрема металева пластина призначена для відводу тепла від чіпів пам'яті і силових елементів підсистеми живлення відеокарти, які контактують з нею через спеціальні термопрокладки. Таке рішення розробників, також як і встановлення «бекплейта» на звороті друкованої плати, зовсім не буде зайвим, беручи до уваги спрямованість MSI GeForce GTX 680 Lightning на геймерів і ентузіастів розгону.

Для оцінки ефективності застосовуваної системи охолодження ми провели наш стандартний набір тестів за допомогою утиліти MSI Kombustor. Випробування проводилися у двох режимах роботи кулера: автоматичне керування і максимальна швидкість обертання вентиляторів.

В авторежимі при тривалому максимальному навантаженні графічне ядро нагрілося до 68 градусів, а кулер, згідно показань моніторингу, працював при цьому всього на 49% своєї потужності, створюючи ледь помітний на фоні інших компонентів системного блоку рівень шуму. У порівнянні з референсною «турбіною» NVDIA GeForce GTX 680 перевага альтернативного охолодження досить відчутна.

У режимі максимальної швидкості обертання вентиляторів застосовувана система охолодження  створює рівень шуму, який можна охарактеризувати як «трохи вище середнього». Проте, температура GPU після підвищення швидкості обертання пропелерів знизилася на цілих 8 градусів, що свідчить про наявність деякого запасу міцності фірмового кулера, яким ми обов'язково скористаємося під час ручного розгону.

При відсутності навантаження, частоти роботи графічного ядра і пам'яті автоматично знижуються, дозволяючи знизити енергоспоживання і тепловиділення графічного ядра. У такому режимі шум системи охолодження відеокарти, що функціонує всього на 30% своїй потужності, не розрізнимо на фоні інших елементів системи.