Jak przeprowadzić undervolting karty graficznej NVIDIA GeForce RTX 4070 i jak dużego spadku poboru mocy możemy oczekiwać?

Przed premierą kart graficznych z serii NVIDIA GeForce RTX 4000 w sieci regularnie pojawiały się doniesienia o wysokim poborze mocy nadchodzących modeli. GeForce RTX 4090 miał pobierać nawet 600 W, co budziło uzasadnione obawy o kulturę pracy oraz możliwość efektywnego schłodzenia GPU. Gracze odetchnęli z ulgą, gdy okazało się, że plotki nie znalazły odzwierciedlenia w rzeczywistości. Architektura Ada Lovelace, korzystająca z technologicznego procesu TSMC 4N, wyróżnia się bardzo wysoką sprawnością energetyczną. Można ją dodatkowo poprawić przeprowadzając undervolting (UV), czyli obniżając napięcie GPU. Zyskujemy wówczas niższe temperatury, cichszą pracę układu chłodzenia oraz niższy pobór mocy w wymagających grach i aplikacjach. Sam proces undervoltingu nie jest skomplikowany, a dzięki poradnikowi poradzą sobie z nim także początkujący użytkownicy.

Autor: Kacper Szymanik

Możliwości UV zostaną zaprezentowane na przykładzie karty graficznej Gainward GeForce RTX 4070 Ghost. To najtańszy model z rodziny GeForce RTX 4070 dostępny w ofercie tajwańskiego producenta. Z uwagi na niską cenę użytkownicy nie mogą liczyć na nic wykraczającego poza oficjalną specyfikację. Karta oferuje maksymalny zegar boost na poziomie 2475 MHz oraz 12 GB pamięci GRDD6X na 192-bitowej szynie. Do zasilenia wystarczy wykorzystanie jednego przewodu zakończonego klasyczną wtyczką 8-pin, a maksymalny pobór mocy ustalono na 200 W. Gainward GeForce RTX 4070 Ghost to bez wątpienia karta kompaktowa, którą z powodzeniem zainstalują posiadacze mniejszych obudów, jednak przedwczesny entuzjazm jest niewskazany, ponieważ niższe gabaryty wymusiły zastosowanie skromnego układu chłodzenia. Za odbieranie ciepła z newralgicznych miejsc odpowiedzialne są cztery ciepłowody, a za jego rozpraszanie - dwa wentylatory o średnicy 95 mm. Backplate został w całości wykonany z tworzywa sztucznego, co z pewnością nie pomoże w utrzymaniu niskich temperatur. W pudełku poza kartą nie znajdziemy żadnego dodatkowego wyposażenia. Producent nie zdecydował się na dołączenie wspornika, jednak biorąc pod uwagę wymiary oraz niską wagę (762 g) nie jest on niezbędny do zabezpieczenia GPU przed nadmiernym wygięciem. Jedynym podświetlanym elementem jest wyspa z napisem GEFORCE RTX znajdująca na jednym z boków. 

Obniżając napięcie możemy zauważalnie zredukować ilość mocy pobieranej przez kartę graficzną, co pozytywnie wpłynie na kulturę pracy oraz temperatury. Na potrzeby poradnika wykorzystana została podstawowa wersja GeForce RTX 4070, jednak opisane kroki bez problemu mogą wykonać także posiadacze szybszych modeli z rodziny NVIDIA GeForce RTX 4000. 

Premiera NVIDIA GeForce RTX 4070 - Test wydajności karty graficznej. Czy będzie szybsza od GeForce RTX 3080 Ti?

MSI Afterburner - pobranie, instalacja oraz omówienie interfejsu

Undervolting zostanie przeprowadzony z wykorzystaniem MSI Afterburner. Niedawno został wzbogacony o oficjalne wsparcie najnowszych kart graficznych, dlatego gracze korzystający z aplikacji od dłuższego czasu powinni zadbać o przeprowadzenie aktualizacji. Osoby, które nie miały wcześniej styczności z programem, powinny przejść na oficjalną stronę w celu pobrania najnowszej wersji. Użytkownik może przy okazji wyrazić zgodę na instalację RivaTuner Statistic Server, dzięki czemu możliwe będzie wyświetlenie na ekranie liczby klatek na sekundę oraz parametrów podzespołów. Przed przystąpieniem do działania warto dokładniej zapoznać się z interfejsem MSI Afterburner. Omówienie przeprowadzę na domyślnie aktywnej skórce MSI Mystic, a poszczególne obszary dla ułatwienia oznaczyłem numerami. W górnej części okna (1) umieszczone zostały wskaźniki wyświetlające taktowanie rdzenia oraz pamięci, a także napięcie i temperaturę GPU. Dzięki znajdującym się na dole suwakom (2) użytkownicy mogą wpływać na poszczególne parametry karty, jednak należy pamiętać, że niektóre z nich (np. power limit) podlegają odgórnym ograniczeniom ustalonym przez producenta. Pionowa kolumna z przyciskami po lewej stronie (3) pozwala m.in. wyświetlić dodatkowe informacje o systemie lub otworzyć internetową stronę programu; z kolei ta po prawej (4) umożliwi wygodne zapisanie i przywrócenie ustawień.

Spośród wszystkich ustawień programu szczególnie istotne są trzy zakładki:

• Ogólne - zaznaczamy dwie nieaktywne domyślnie opcje Odblokuj kontrolowanie napięcia oraz Odblokuj monitorowanie napięcia.
• Monitoring - w tym miejscu możliwe jest wybranie, jakie parametry podzespołów będą wyświetlane bezpośrednio na ekranie. Aby uaktywnić wybraną opcję, należy najpierw zaznaczyć "ptaszka" po lewej stronie, a następnie poniżej Pokaż na OSD. W przypadku kart graficznych istotna jest przede wszystkim temperatura, napięcie, pobór mocy, użycie i taktowanie rdzenia. Opcjonalnie zaznaczyć można także taktowanie oraz użycie pamięci VRAM.
• Profile - przypisanie poszczególnych profili do klawiszy klawiatury pozwoli na szybkie wczytanie zapisanych ustawień UV, bez konieczności przechodzenia do głównego okna programu. Najlepiej wybrać przyciski, które nie są używane w danej grze lub aplikacji.

MSI Afterburner - undervolting krok po kroku i wyniki wydajności

Po wstępnej konfiguracji można przejść do następnego etapu. Po naciśnięciu Ctrl + F na ekranie pojawi się nowe okno prezentujące krzywą napięcia/taktowania. Cały proces undervoltingu sprowadza się odszukania jak najniższego napięcia, które nie zdestabilizuje karty i jednocześnie pozwoli na osiągnięcie wysokich zegarów. Ręczne ustawianie każdego z punktów zajmie bardzo dużo czasu, dlatego na wstępie warto zaznajomić się z przydatnymi skrótami klawiaturowymi:

• Shift + LPM (przytrzymanie): przesuwanie całej krzywej w górę lub dół
• Ctrl + LPM (przytrzymanie): przesuwanie całej krzywej w górę lub dół wyłącznie z jednej strony
• Shift + LPM (zaznaczenie): trzymając Shift, zaznaczamy wybrane punkty dokładnie tak samo, jakby to były pliki w folderze. Zmiana wartości pierwszego punku w zaznaczonym obszarze poskutkuje wypłaszczeniem reszty krzywej.
• Ctrl + strzałka w górę/dół: podnosi lub obniża taktowanie danego punktu o 10 MHz (bez przytrzymania Ctrl będziemy zmieniać tę wartość o 1)
• Shift + Enter: pozwala na zmianę sposobu edytowania taktowania zaznaczonego punktu. Domyślnie dodajemy bądź odejmujemy MHz względem wartości domyślnej, a po kliknięciu Shift + Enter możliwe jest wprowadzenie dowolnej częstotliwości przy pomocy klawiatury.
• Tab/Shift + Tab: wybranie następnego lub poprzedniego punktu
• L: blokowanie taktowania i napięcia w wybranym punkcie

Warto przetestować podane skróty klawiaturowe, aby nauczyć się ich działania w praktyce.

W celu przeprowadzenia undervoltingu wybieramy jeden z punktów odpowiadający napięciu niższym od fabrycznego (1100 mV), a następnie podnosimy całą krzywą trzymając Shift. Następnie zaznaczamy przestrzeń do samego końca okna i ustawiamy odpowiednie taktowanie, co wypłaszczy wybraną część krzywej. Po zastosowaniu zmian warto jeszcze raz skontrolować położenie "kropek", ponieważ może się okazać, że program zignorował działanie użytkownika i np. podniósł częstotliwość w przypadku ostatnich punktów. Wówczas należy ponownie wypłaszczyć końcowy odcinek, korzystając z grupowego zaznaczenia.

Prawidłowo wykonany undervolting: podniesienie całej krzywej, zaznaczenie odpowiednich punktów, a następnie wypłaszczenie.

Jak można zauważyć, poniżej nowej krzywej widnieje przerywana linia symbolizująca fabryczną krzywą; pełni ona funkcję punktu odniesienia. Dzięki niej łatwo zauważymy niepoprawne ustawienia. Najbardziej jaskrawym przykładem jest przesunięcie wszystkich punktów w dół, a następnie podniesienie taktowania wyłącznie w jednym miejscu (bez zaznaczania całej grupy) i zapisanie zmian. Efekt? Całkowicie odwrotny do zamierzonego. Niemal wszystkie "kropki" znalazły się poniżej fabrycznej krzywej. Jeżeli nie wymusimy sztucznego utrzymywania taktowania z oznaczonego na czerwono wąskiego przedziału (co jest bez sensu), to karta osiągając niższe zegary, będzie w rzeczywistości pracowała z wyższym napięciem względem ustawień standardowych.

Nieprawidłowo wykonany undervolting. Afterburner co prawda automatycznie wypłaszczył końcową cześć, jednak niemal wszystkie punkty znalazły się poniżej fabrycznej krzywej.

Nadszedł czas na najbardziej żmudną część UV: testowanie stabilności. W celu najlepiej wykorzystać wymagające gry (takie jak Wiedźmin 3: Dziki Gon Next-Gen albo Cyberpunk 2077) bądź aplikacje służące do tworzenia grafiki 3D lub obróbki wideo. Należy pamiętać, że nie wszystkie benchmarki nadają się do sprawdzenia stabilności. Przykładem może być FurMark, który w pełni wykorzystuje dostępny limit mocy, przez co karta nie jest w stanie osiągnąć wyższego taktowania. Gainward GeForce RTX 4070 Ghost w takich warunkach pracuje z częstotliwością poniżej 2000 MHz, niezależnie od przyjętych ustawień. Z punktu widzenia osoby wykonującej undervolting FurMark jest benchmarkiem bezużytecznym, ponieważ tak niskie zegary nie stanowią żadnego wyzwania nawet na najniższym napięciu. Czynnikiem wpływającym na czasochłonność tego etapu jest także brak informacji na temat jakości rdzenia GPU. Mimo teoretycznie identycznej budowy niektóre układy lepiej reagują na obniżenie napięcia, a niektóre gorzej, przez co undervolting musi zostać dostrojony do danego egzemplarza karty graficznej. Początkujący dla ułatwienia mogą skopiować przedstawione w tabeli ustawienia, a następnie metodą prób i błędów dostosować je do możliwości posiadanego modelu.

Ustawienia fabryczne uwidoczniły wszystkie słabe strony najtańszej konstrukcji Gainwarda. Temperatura hotspotu zauważalnie przekroczyła 80°C, a rdzeń zbliżył się do 70°C (temperatura otoczenia podczas testów wynosiła 21°C). Obniżenie napięcia o 50 mV niewiele pomogło, jednak należy podkreślić, że wyższe taktowanie pozwoliło na poprawienie osiągów o trzy procent. Bardziej zdecydowany undervolting prezentuje się znacznie ciekawiej. Przy 975 mV można odnotować zauważalny spadek temperatur zarówno na rdzeniu, jak i hotspocie. Co więcej, karta pobiera wówczas 20 W mocy mniej, a wydajność w żaden sposób nie ucierpiała. Dalsze obniżanie napięcia nie wiąże się już ze zbyt dużym spadkiem temperatur, ale nie one są w tym przypadku najważniejsze. Uwagę zwraca przede wszystkim poprawa sprawności energetycznej. W porównaniu do ustawień fabrycznych mowa tu o spadku na poziomie 18 i 23 procent dla 935 oraz 915 mV. Niższe taktowanie szczęśliwie nie odbiło się znacząco na wydajności, a utracone klatki można odzyskać poprzez podkręcenie pamięci.

Obniżenie napięcia poskutkowało spadkiem poboru mocy aż o 47 W.

Czy mając w planach wykonanie undervoltingu warto interesować się podstawowymi, autorskimi wersjami GeForce RTX 4070? Gdyby Gainward GeForce RTX 4070 Ghost dostępny był wyłącznie w cenie sugerowanej (3199 zł), wówczas ciężko byłoby komukolwiek polecić ten model. Plastikowa konstrukcja i niewielkich rozmiarów układ chłodzenia to istotne wady, gdy mówimy o GPU kosztującym ponad trzy tysiące złotych. Na szczęście, na rynku bardzo szybko zaczęły pojawiać się promocje na serię GeForce RTX 4070. Polscy gracze mogli kupić opisywany model za 2759 zł, co diametralnie zmienia jego odbiór oraz pozwala przychylniej spojrzeć na niedoskonałości. W tym budżecie nie znajdziemy aktualnie innej karty, która oferuje wystarczającą wydajność do rozdzielczości 2560x1440 i jednocześnie może pochwalić się wysoką sprawnością energetyczną.