GPU: Mehr Performance durch Undervolting – so geht’s

Wenn Ihre Grafikkarte bei Vollauslastung zu warm und/oder zu laut wird – das kann dagegen helfen -, kann es Sinn ergeben, die Kernspannung der GPU zu reduzieren – oder anders gesagt, den Grafikchip zu undervolten. Wer jetzt denkt, dass dadurch auch zwangsweise Rechenleistung verloren geht, der liegt nicht unbedingt richtig. Tatsächlich lassen sich durch das Undervolting oftmals nicht nur höhere, sondern vor allem auch stabilere Taktraten erreichen. Wir erklären, welche Tools hierfür hilfreich sind und wie Sie vorgehen sollten.

Grundlegende Hintergrundinformationen vor dem Undervolting

Um jederzeit das Optimum aus Performance, Leistungsaufnahme und Temperatur zu bieten, legen moderne Grafikkarte keine fixen Spannungen und Taktraten an, sondern passen diese dynamisch im Millisekundenbereich an. Wir wollen die Zusammenhänge mal am Beispiel der AMD Radeon RX 6900 XT erklären.

AMD gibt für die Grafikkarte einen Basistakt von 1825 MHz, einen Game-Clock von 2015 MHz und einen maximalen Boost-Takt von 2250 MHz an. Die typische Board-Leistung ist mit 300 Watt spezifiziert und die Edge-Temperatur des Grafikchips mit 95 °C. Unter der Voraussetzung, dass die Grafikkarte nicht durch eine andere Komponente wie der CPU ausgebremst wird, limitiert die GPU immer aus einem oder mehreren der folgenden Gründe: der maximal zulässige Takt, die maximale Temperatur oder die maximale TGP ist erreicht.

Hierbei ist es noch wichtig zu wissen, dass jeder Grafikchip aufgrund von Fertigungsvarianzen anders ist. Die eine RX 6900 XT mag den maximal vorgegebenen Boost-Takt mit 1,1 Volt erreichen, die nächste nur mit 1,15 Volt und wieder eine andere mit 1,2 Volt. Genau aus diesem Grund kann hier – je nach Glück bei der Silicon-Lotterie – einiges an Potenzial brach liegen. Die Hersteller gehen bei der Auslieferung der Grafikkarten auf Nummer sicher und legen lieber etwas höhere Spannungen an, damit die Grafikkarte im Betrieb erstens zu 100 Prozent stabil läuft und zweitens die angegebenen Taktraten auch erreicht. Im Regelfall lassen sich die Taktraten aber auch bei einer niedrigeren Spannung erzielen, womit wir beim Thema Undervolting angekommen wären.

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Wenn wir nämlich manuell die Spannung des Grafikchips reduzieren, dann sinkt direkt damit einhergehend die Leistungsaufnahme und daraus resultierend die Temperatur. Das sind zwei der drei wichtigen Faktoren, welche eine Grafikkarte limitieren können und wirken sich damit auch auf den dritten Faktor, die Taktrate aus. Solange die Grafikkarte nämlich unterhalb der zulässigen TGP respektive der maximalen Temperatur operiert, kann die GPU den Takt erhöhen, bis der maximal zulässige Wert erreicht wurde.

Deswegen lassen sich unter Umständen durch das Undervolting etwas höhere Taktraten erreichen, oder die GPU kann den maximalen Takt über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten. Bei der Temperatur ist es jedoch so, dass die Grafikkarte bereits weit unterhalb der Maximaltemperatur anfängt zu drosseln, um diese Grenze eben nicht zu überschreiten. Natürlich gelten hier auch physikalische Grenzen, wenn Sie es beim Undervolten übertreiben oder den Takt zu sehr erhöhen, dann kann es zu Abstürzen kommen.

Kernspannung der Grafikkarte verringern

Um die Grafikkarte undervolten zu können, müssen Sie nicht länger zwangsweise ein Tool wie den MSI Afterburner oder ASUS GPU Tweak III verwenden. Bei AMD genügt hierfür der hauseigene Treiber – hier können Sie die aktuelle Version herunterladen. Auf Seiten von Nvidia lassen sich über GeForce Experience unter GPU Tuning Einstellungen zur Grafikkarte verändern. Für welche Methode Sie sich letztlich entscheiden, ist eigentlich egal, mittlerweile gibt es ja von jedem Hersteller ein geeignetes Tool. Um die Stabilität des Systems zu testen, empfehlen wir den Stresstest von 3D Mark oder Unigine Superposition. Zur Überwachung der Grafikkarte bieten sich Tools wie GPU-Z oder HWiNFO an. 

Wir haben uns bei diesem Beispiel für die Software von AMD entschieden. Öffnen Sie hierfür die AMD Software via Rechtsklick auf den Desktop. Wechseln Sie anschließend in den Menüpunkt „Leistung“ und dort zum Reiter „Konfiguration“. Stellen Sie die Tuning-Steuerung auf manuell und aktivieren Sie das GPU-Tuning über den Schieberegler.

Während diesem Prozess kann ein Warnhinweis erscheinen, dass Sie durch das Übertakten der Grafikkarte die Garantie verlieren. Je nach Hersteller der Grafikkarte können das Übertakten und der Kühlertausch sogar von der Garantie abgedeckt sein, erkundigen Sie sich diesbezüglich auf der Herstellerseite. Beim MSI Afterburner müssen Sie vor dem Undervolten in den Einstellungen ein Häkchen setzen, um die Spannungsregelung freizuschalten.

Wichtig:  Durch das Undervolting der GPU senken Sie die Hitzeentwicklung und können den Stromverbrauch sichtlich reduzieren. Beachten Sie jedoch unbedingt, dass falsch eingestellte Spannungen nicht nur ein instabiles System, sondern auch irreparable Schäden an der GPU zur Folge haben können. PC-WELT kann keine Haftung bei eventuellen Defekten übernehmen.

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Das Undervolten selbst geht leicht von der Hand. Letztendlich müssen Sie nur den gewünschten Wert über den Schieberegler einstellen oder händisch in das dafür vorgesehene Feld eingeben. Da – wie oben bereits angesprochen – jeder Grafikchip anders ist, empfehlen wir nicht einfach unsere Werte oder andere Werte, welche Sie im Internet finden, zu übernehmen. Stattdessen sollten Sie sich langsam an ihr Ziel herantasten – und ja, das optimale Einstellen kann sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. Konkret eignen sich fünf bis zehn mV-Schritte. Verringern Sie also die Spannung um fünf bis zehn Millivolt, speichern Sie die Einstellungen ab und führen Sie anschließend für mindestens eine halbe Stunde einen Stabilitätstest durch. Dafür eignen sich die Stresstests von 3D Mark oder Unigine Superposition. 

Wenn das System stabil läuft und keine Bildartefakte auftreten, können Sie im nächsten Schritt die Spannung um weitere fünf bis zehn mV verringern und anschließend erneut einen Test durchführen. Via GPU-Z oder HWiNFO können Sie überwachen, wie sich durch die reduzierte Spannung die Leistungsaufnahme, Temperatur und Taktrate der Grafikkarte verändern. Dieses Prozedere wiederholen Sie so lange, bis Sie ihr gewünschtes Ergebnis erreicht haben oder aber das System instabil wird. In zweiterem Fall empfehlen wir nicht zur letzten stabilen Spannung, sondern dem vorletzten stabilen Wert zurückzugehen, um auf Nummer sicher zu gehen. 

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Alternativ können Sie die maximale Frequenz der GPU verringern, um eine noch niedrigere Spannung zu erreichen. Das geht dann jedoch etwas auf Kosten der Performance. Letztlich müssen Sie entscheiden, was Ihr Ziel ist: eine minimale Leistungsaufnahme und Temperaturentwicklung, der maximale Takt bei einer bestimmten Spannung oder aber das optimale Mittelmaß. Hier hilft schlussendlich nur ausprobieren und viel Zeit investieren.

Beachten Sie dabei, dass auch lange Stabilitätstests kein Garant für ein 100 Prozent stabiles System sind. Sollte es bei Anwendungen oder Spielen zu Abstürzen kommen, müssen Sie bei der Spannung oder den Taktraten noch einmal nachbessern. Am besten führen Sie die Stabilitätstests also nicht nur mit einem, sondern vielen unterschiedlichen Programmen durch.

Wichtig: Notieren Sie sich die durchgeführten Schritte am besten mit, damit Sie wissen, was die letzte stabile Stufe gewesen ist. Sollte der Grafiktreiber oder das gesamte System abstürzen, werden die vorgenommen Einstellungen nämlich auf die Standardwerte zurückgesetzt.

Tipps fürs Optimieren von Grafikkarten mit Nvidia-GPU

Bei Nvidia Grafikkarte können Sie das System noch weiter optimieren, indem Sie im MSI Afterburner die “Voltage/Frequency-Curve” anpassen. Installieren Sie hierfür den MSI Afterburner. Klicken Sie nach dem Start des Programms auf „Curve Editor“. Es öffnet sich ein Fenster mit einem Koordinatensystem und der Spannungs-Frequenz-Kurve. Auf der x-Achse ist die benötigte Spannung abzulesen, welche ab Werk für eine bestimmte Taktrate festgelegt ist, die auf der y-Achse steht. 

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Somit lassen sich nicht nur die maximale GPU-Spannung und der maximale Takt ändern, sondern die benötigte Spannung für jeden beliebigen Takt einzeln festlegen. Zum Undervolten müssen Sie nur die Punkte bei gleichbleibendem Takt auf ein niedrigeres Spannungsniveau ziehen und die Einstellungen abspeichern. Wenn Sie „Shift“ gedrückt halten, können Sie die gesamte Kurve nach oben oder unten verschieben. Hier ist es sinnvoll – äquivalent zu oben genanntem Vorgehen – zunächst die minimale Spannung für den gewünschten Maximaltakt herauszufinden. Auch hier sollten Sie sich in kleinen Schritten an das Wunschergebnis herantasten und die Stabilität des Systems mit einem Stresstest überprüfen.