Présentation de la carte
Prenez le PCB d’une Zotac GTX 1080 Amp! Extreme, remplacez le chip et quelques autres détails. Et voilà, vous avez une Zotac GTX 1070 Ti Amp! Extreme ! Si la recette semble simplissime, pas sûr que le résultat soit à la hauteur…
« C’est du pareil au même » ont dû se dire les ingénieurs R&D lorsqu’ils ont conçu cette nouvelle carte. Mais le diable se cache dans les détails : les économies réalisées ici et là montrent que sans vision d’ensemble, on obtient une carte qui souffre d’incohérences.
Comme la performance des cartes partenaires GeForce GTX 1070 Ti est quasiment identique à cause de fréquences de base et de Boost imposées, les différences de résultat dépendent en premier lieu de la fréquence de Boost effective, laquelle dépend de l’efficacité du refroidissement, mais surtout de la qualité du chip embarqué, et qui peut varier de manière significative.
Chacun des tests représentés sous forme de graphique à barres ne montre donc que le résultat d’un exemplaire à un moment donné. C’est pourquoi nous mettons l’accent dans nos tests sur la qualité de la réalisation de chaque modèle, que nous évaluons à l’aide d’un protocole de tests précis et standardisé réalisé avec un équipement professionnel. Nous testons donc le plus important : l’efficacité de la gestion du dégagement de chaleur de la carte, le bruit du refroidissement, et les températures maximales des composants.
Il n’est donc PAS possible à l’aide de ces tests de définir un modèle plus rapide que les autres, puisque tous les résultats sont compris dans la marge d’erreur inhérente à la différence de qualité du chip. Pour cette raison, nous avons omis de mentionner le nom du fabricant de la carte dans les benchmarks, puisque pour deux cartes de même modèle, l’une peut se trouver en tête et l’autre en queue de peloton, à cause d’une qualité de fabrication du chip différente.
Déballage, dimensions et connectique
Dans la boite, outre les classiques DVD, notice d’utilisation et adaptateur à 8 broches, on retrouve une béquille VGA pour soutenir la carte, en raison de son poids important. Nous reviendrons plus tard sur les spécificités du PCB et du système de refroidissement. Commençons tout d’abord par un tableau récapitulatif des caractéristiques principales de la carte :
| Dimensions, connectique, type de refroidissement | |
|---|---|
| Longueur | 32,5 cm (de l’équerre PCI à l’extrémité de la coque) |
| Hauteur | 12,5 cm (de la fente PCI au sommet de la coque) |
| Épaisseur | 4,8 cm (2,5 slot) 0,5 cm (dépassement) |
| Poids | 1350 grammes |
| Plaque arrière | Oui, ne participe pas au refroidissement |
| Refroidissement | Par air Ailettes orientées à la verticale |
| Ventilateurs | 3 ventilateurs de 9,2 cm (pales de 8,7 cm) 9 pales par ventilateur |
| Sorties | 3 DisplayPort 1.4 1 HDMI 2.0 1 Dual-Link DVI-I |
| Autres connecteurs | 2 SLI Connector |
| Connecteurs d’alimentation | 2 connecteurs à 8 broches PCI-Express |
La carte sous tous les angles
La coque du système de refroidissement est en métal léger, avec des applications noires en fibres de carbone. La carte, qui pèse tout de même 1350 grammes, est longue de 32,5 cm (de l’équerre PCI à l’extrémité de la coque), haute de 12,5 cm (de la fente PCI au sommet de la coque) pour 5,3 cm d’épaisseur (PCB + système de refroidissement).
La carte est aussi longue en raison des trois ventilateurs de 8,7 cm dont elle est équipée et de la coque qui les entoure. Elle n’est pas facile à placer dans le boitier.
La face arrière du PCB est recouverte d’une plaque arrière protectrice avec des excroissances qui protègent aussi les côtés de la carte. Elle ne participe pas au refroidissement, mais elle ne le gêne pas non plus, puisqu’elle est percée de nombreux trous d’aération et laisse un espace suffisant par rapport au PCB pour que l’air puisse circuler. Avec la coque avant, elle forme un boitier protecteur efficace.
Comme sur la plupart des cartes avec plaque arrière, il faut prendre en compte le dépassement de 5 mm de celle-ci par rapport au PCB, ce qui dans une configuration en SLI peut avoir son importance. Comme la carte devient très instable lorsqu’on retire cette coque arrière, il vaut mieux envisager une autre carte si la place vient à manquer dans votre boitier.
Sur le dessus de la carte, on remarque tout de suite le logo Zotac rétroéclairé, dont on peut changer la couleur et les effets d’illumination à l’aide du logiciel fourni. Les deux connecteurs d’alimentation PCIe à 8 broches sont inclinés à 180° à l’extrémité de la carte. Malgré ses dimensions, ce modèle donne l’impression d’une carte ramassée et compacte, ce qui plaira à certains.
L’extrémité de la carte est recouverte par les extrémités des deux coques. En effet, les lamelles du radiateur sont orientées à l’horizontale et dirigent le flux d’air sur les côtés et pas les extrémités.
L’équerre PCI propose les cinq sorties habituelles, dont quatre au maximum peuvent être utilisées simultanément. A côté d’une sortie DVI dual link, on retrouve aussi une sortie HDMI 2.0 et trois DisplayPort 1.4. Le reste de l’équerre est percé de trous, sans réelle utilité en raison de l’orientation des lamelles du radiateur.
Caractéristiques techniques
Comme toutes les GeForce GTX 1070 Ti ont les mêmes fréquences par défaut, le tableau suivant est valable pour toutes les cartes des constructeurs :
| GPU | GeForce GTX 1080 (GP104) | GeForce GTX 1070 Ti (GP104) | GeForce GTX 1070 (GP104) |
|---|---|---|---|
| SMs | 20 | 19 | 15 |
| Coeurs CUDA | 2560 | 2432 | 1920 |
| Fréquence de base | 1607 MHz | 1607 MHz | 1506 MHz |
| Fréquence de Boost | 1733 MHz | 1683 MHz | 1683 MHz |
| Nb de GFLOPs (à fréquence de base) | 8228 | 7816 | 5783 |
| Unités de texture | 160 | 152 | 120 |
| Texel Fill Rate | 277.3 GT/s | 244.3 GT/s | 201.9 GT/s |
| Débit mémoire | 10 Gb/s | 8 Gb/s | 8 Gb/s |
| Bande passante mémoire | 320 Go/s | 256 Go/s | 256 Go/s |
| ROPs | 64 | 64 | 64 |
| Cache L2 | 2 Mo | 2 Mo | 2 Mo |
| TDP | 180 W | 180 W | 150 W |
| Transistors | 7.2 Mrd. | 7.2 Mrd. | 7.2 Mrd. |
| Taille du die | 314 mm² | 314 mm² | 314 mm² |
| Finesse de gravure | 16 nm | 16 nm | 16 nm |
Système de test
Le tout nouveau système de test et la méthodologie employée ont déjà été décrits en détail. Vous pouvez tout savoir en consultant notre article sur notre protocole de test standardisé des cartes graphiques.
| Système | Intel Core i7-6900K @4.3 GHz MSI X99S XPower Gaming Titanium Corsair Vengeance DDR4-3200 1x 1 TB Toshiba OCZ RD400 2x 960 GB Toshiba OCZ TR150 Be Quiet Dark Power Pro 11, 850W Windows 10 Pro à jour |
|---|---|
| Refroidissement | Alphacool Eiszeit 2000 Chiller Alphacool Eisblock XPX Thermal Grizzly Kryonaut |
| Moniteur | Eizo EV3237-BK |
| Boîtier | Lian Li PC-T70 modifié (ouvert et fermé) |
| Mesures électriques | Point de mesure sans contact sur le slot PCIe, via un riser PCIe Point de mesure sans contact sur les connecteurs PCIe d’alimentation Mesure directe au niveau de l’alimentation 4x oscilloscopes Rohde & Schwarz HMO 3054 multicanaux, 500 MHz avec fonction mémoire 4x pinces ampèremétriques Rohde & Schwarz HZO50 (de 1 mA à 30 A, 100 KHz, courant continu) 4x sondes de test Rohde & Schwarz HZ355 (10:1, 500 MHz) 1x multimètre numérique Rohde & Schwarz HMC 8012, avec fonction mémoire |
| Imagerie thermique | Caméra infrarouge Optris PI640 Logiciel PI Connect |
| Mesures sonores | Micro NTI Audio M2211 (avec fichier de calibration) Interface Steinberg UR12 (avec alimentation fantôme pour les microphones) Creative X7 Logiciel Smaart v.7 Chambre anéchoïque, 3,5 x 1,8 x 2,2 m (LxlxH) Mesures axiales, à la perpendiculaire du centre de(s) la source(s) sonore(s), distance de 50 cm Nuisances sonores exprimées en dBA (lent), analyse en temps réel (RTA) Spectre de fréquence représenté sous forme de graphique |
PCB et alimentation
Sur la Zotac GTX 1070 Ti Amp! Extreme, le constructeur reprend le PCB de la Zotac GTX 1080 Amp! Extreme, à deux différences près. D’une part, on a changé de fournisseur et on a remplacé PALWONN par Victory Giant. En effet, les marques de composants informatiques font elles aussi appel à des entreprises de sous-traitance. La deuxième différence vient du fait qu’on a remplacé certains composants par d’autres moins chers.
Les « caps » ne sont pas les mêmes et les convertisseurs de tension MOSFET ne sont plus de Sinopower, mais de MagnaChip. On remarque d’autres légers changements sur le PCB, bien qu’il porte le même numéro de révision. Bien sûr, le changement de fabricant de PCB joue aussi un rôle. On ne peut pas dire que la carte ait été faite à l’économie, mais on voit quand même nettement que des arbitrages au profit de la réduction des coûts ont été rendus.
Le GPU est placé chez Zotac à l’intérieur d’un socle spécial dont les bords sont relevés. Cela permet de soulager le die d’une pression trop importante et d’éviter une éventuelle catastrophe, d’autant plus que le radiateur est particulièrement lourd sur cette carte. Avec ce modèle, Zotac vise aussi les overclockers et autres bricoleurs, cette sécurité est donc un bon point.
Pour évacuer le sujet, la capsule Power Boost que vous pouvez voir à l’arrière de la carte est très marketing : ce n’est qu’un couvercle en métal cachant une petite série de condensateurs SMD solides, censés lisser encore le courant d’alimentation électrique. Seulement voilà, ce courant en entrée est déjà tellement lissé pour respecter les normes, que ce Power Boost ne sert plus à grand chose. En tout cas, ce Power Boost ne booste pas la puissance en aucun cas… Le nom est, du coup, très mal choisi !
Le contrôleur PWM des phases GPU est un µP9511P de chez uPI Semiconductor Corp qui normalement est capable de gérer jusqu’à 6+2 phases. Ici, il ne contrôle que quatre phases, mais celles-ci sont dédoublées. La mémoire possède son propre contrôleur PWM un peu plus modeste, un uP1666 toujours de chez uPI Semiconductor Corp, qui gère les deux phases simples et équipées des mêmes MOSFET à canal N que les phases GPU.
Alimentation du GPU | ||
|---|---|---|
| Contrôleur PWM | uP9511 UPI Semiconductor Contrôleur PWM 8 phases |  |
| VRM High Side | MDU1513 Magna Chip Trench MOSFET à canal N |  |
| VRM Low Side | 2x MDU1511 Magna Chip Trench MOSFET à canal N |  |
| Bobines | AIO Bobines encapsulées à noyau ferrite |  |
Mémoire | ||
| Modules mémoire | MT51J256M32HF-80 Micron GDDR5, 8.0 Gb/s 8 Gigabit (32x 256 MBit) 8 modules |  |
| Contrôleur PWM | uP1660 UPI Semiconductor 2 phases |  |
| VRM High Side | MDU1513 Magna Chip Trench MOSFET à canal N |  |
| VRM Low Side | 2x MDU1511 Magna Chip Trench MOSFET à canal N |  |
| Bobines encapsulées à noyau ferrite 36nH |  | |
Autres composants | ||
| Monitoring | INA3221 Monitoring Chip Intensité du courant, tension |  |
| Shunts | 2x bobines (lissage) et shunts par prise PCIe (tension de 12 V) |  |
Divers | ||
| Autres caractéristiques | – 2 connecteurs d’alimentation à 8 broches PCIe – bobines de lissage aux entrées – points de mesure de la tension | |
Performance en jeu en QHD (2560 x 1440 pixels)
Remarque importante
Nous avons déjà évoqué dans l’introduction le fait que seules les fréquences de Boost effectives de chaque GTX 1070 Ti influencent la performance des cartes et que celle-ci dépend grandement de la qualité du chip embarqué, qui reste quel que soit le fabricant, une grande loterie. La nuit, tous les chats sont gris, et c’est la même chose pour les différents modèles de GeForce GTX 1070 Ti qui auront par défaut une performance similaire. Nous avons donc testé toutes les cartes partenaires que nous avions à disposition ainsi que deux cartes Founders Edition pour ensuite ne garder que la « meilleure » carte et la « moins bonne ». L’objectif est de montrer dans quelle marge devrait se situer l’ensemble des GeForce GTX 1070 Ti.
Il serait injuste et peu professionnel de placer un certain modèle devant un autre seulement parce que le GPU de la carte reçue s’avérait être par hasard particulièrement performant. En prenant une autre carte, on obtiendrait probablement une hiérarchie différente. Et n’oublions pas la marge d’erreur de ces tests qui se situe entre une et deux images par seconde. Ainsi, aucun des fabricants ne peut sortir du lot de manière indiscutable.
Nous effectuons nos benchmarks seulement dans une résolution QHD (2560×1440 pixels) afin de tester principalement la carte graphique et d’éliminer le plus possible le CPU comme facteur limitant. L’ensemble des cartes testées se situe donc dans la marge comprise entre le moins bon et le meilleur résultat de notre panel. Les acheteurs potentiels peuvent donc ainsi se faire une idée précise de la performance à attendre lors de l’achat d’une GeForce GTX 1070Ti, et dans quelle marge celle-ci peut varier.
Consommation
Consommation dans différents scénarios
La consommation en jeu se situe exactement au niveau du Power Target fixé dans le BIOS par Zotac à 180 W. En test de torture, la consommation descend même un peu en dessous. Lorsqu’on relève le Power Target au maximum, c’est à dire à 140 %, la carte consomme presque 230 W mais se situe donc en dessous de la limite de 240 W fixée par Nvidia. C’est la tension qui devient alors le facteur limitant.
Voici le graphique d’évolution de la tension en jeu et en test de torture lorsque la carte n’est pas overclockée :
Respect des normes
Avec 3,6 A au maximum en jeu et overclockée, la carte respecte la norme PCI SIG qui préconise de ne pas tirer plus de 5 A (66W) sur la ligne 12 V du slot de la carte mère.
Graphiques détaillés de la consommation et de l’intensité du courant
Pour les plus curieux, voici les graphiques d’évolution de la consommation et de l’intensité du courant, à partir de la mesure desquelles nous nous basons pour les graphiques à barres synthétiques :
Températures, overclocking
Overclocking
Que l’on passe par l’overclocking automatique en un clic à l’aide du logiciel Zotac ou bien que l’on réalise un overclocking manuel à l’aide d’outils dédiés, le résultat reste le même et le résultat est similaire à ce que propose la concurrence. En relevant le Power Target à 140 %, la carte consommait 230 W et était limitée par la tension. Nous sommes parvenus à augmenter la fréquence GPU de 180 MHz et celle de la mémoire de 150 MHz de manière stable.
Températures et fréquences
Voici le tableau récapitulatif de la température et de la fréquence de Boost en début et en fin de test :
| Valeur de départ | Valeur finale | |
|---|---|---|
| Sur table de benchmark | ||
| Température GPU | 29 °C | 53 °C |
| Fréquence GPU | 1860 MHz | 1784 MHz |
| Température ambiante | 22 °C | 22 °C |
| Boitier fermé | ||
| Température GPU | 30 °C | 57 °C |
| Fréquence GPU | 1974 MHz | 1784 MHz |
| Température au sein du boitier | 22°C | 40°C |
| OC (sur table de benchmark) | ||
| Température GPU (à 2530 tpm) | 29 °C | 47 °C |
| Fréquence GPU | 2101 MHz | 2088 MHz |
| Température ambiante | 22°C | 22°C |
Graphiques d’évolution de la température et de la fréquence
Pour mieux voir le rapport entre ces deux paramètres, voici les graphiques de l’évolution de la température et de la fréquence en jeu et en stress test pendant les 15 premières minutes d’échauffement :
Analyse infrarouge de la répartition des températures sur le PCB
Pour finir, observons les images infrarouges illustrant la répartition des températures sur la surface arrière du PCB.
En jeu et overclockée
En jeu sur la table de benchmark, rien à signaler, tous les composants sont bien au frais, car les ventilateurs soufflent bien plus que nécessaire. Nous y reviendrons.
Même chose une fois placée dans le boitier fermé, la température n’augmente que de trois degrés en moyenne.
Si on overclocke la carte au maximum à 228 W environ, laisse les ventilateurs par défaut et la place dans un boitier fermé correctement ventilé, le flux d’air engendré par les ventilateurs est toujours plus que suffisant pour contenir les températures à des niveaux quasi glaciaires.
En test de torture, la charge et donc les températures se déportent sur la mémoire et les convertisseurs de tension, mais la carte reste au final presque aussi tempérée qu’en jeu.
Boitier fermé, la température monte tout au plus de trois degrés aux points de mesure choisis.
Système de refroidissement et nuisances sonores
Système de refroidissement et plaque arrière
Les 24 MOSFET des huit phases GPU sont refroidis par une plaque de refroidissement indépendante refroidie par le flux d’air des ventilateurs. Si cette solution était inadaptée sur la GTX 1080, elle semble ici fonctionner correctement.
Pourquoi ça marche cette fois ci, nous allons le voir tout à l’heure, ou plutôt l’entendre. Ce petit refroidisseur a en effet besoin d’une chose pour fonctionner correctement : un flux d’air important.
| Le système de refroidissement en détails | |
|---|---|
| Type de refroidissement | Par air |
| Bloc de refroidissement | En cuivre pour le GPU Modules et VRM mémoire via cadre de maintien en aluminium |
| Ailettes | En aluminium, à la verticale Peu espacées |
| Caloducs | 4 x 8 mm, 2 x 6 mm, en cuivre et matériaux composites |
| Refroidissement des VRM | VRM GPU : via une petite plaque de refroidissement dédiée VRM mémoire : via le cadre de maintien |
| Refroidissement mémoire | Via le cadre de maintien et indirectement le bloc de refroidissement GPU |
| Ventilateurs | 3 ventilateurs de 9,2 cm (pales de 8,7 cm) 9 pales Vitesse minimale fixée à 39% Pas de mode semi-passif |
| Plaque arrière | En aluminium Ne participe pas au refroidissement Éclairage RVB |
Le système de refroidissement Zotac se compose d’un bloc de refroidissement en cuivre, de quatre caloducs de 8 mm de diamètre et deux de 6 mm en cuivre et matériaux composites ainsi qu’une plaque de stabilisation en aluminium qui refroidit les modules mémoire et les convertisseurs de tension des deux phases de la mémoire.
Nuisances sonores
Les graphiques suivants montrent que Zotac s’est complètement planté au niveau de la gestion des ventilateurs. À la place du mode semi-passif de la Zotac GTX 1080 Amp ! Extreme, qui ne fonctionnait pas correctement, on passe à une valeur minimale de puissance fixée à 39%, ce qui fait tourner les ventilateurs nettement au-dessus de 1250 tpm. C’est plus rapide (et bruyant) que les ventilateurs de la GTX 1080 Amp! en jeu dans un boitier fermé !
Nous avons demandé des explications au constructeur et avons obtenu l’explication suivante :
La vitesse minimale de 39 % est une exigence de NVIDIA. La carte ne supporte pas le mode semi-passif car nous n’avons pas eu le temps de l’implémenter sous forme d’une nouvelle version de notre système Fan Stop. Donc, plutôt que d’utiliser l’ancienne version qui ne fonctionnait pas comme prévu, nous l’avons retiré.
Il ne reste plus qu’à espérer une mise à jour du BIOS qui obtienne aussi l’agrément de Nvidia afin de rendre la carte un peu plus silencieuse.
On observe le même comportement en test de torture. Malgré ses trois ventilateurs, la carte est donc inutilement gênante au quotidien, d’autant plus qu’en charge, elle augmente à peine la vitesse des ventilateurs.
Il y avait en tout cas largement assez de réserves pour faire tourner les ventilateurs au repos un peu moins vite afin d’obtenir une carte moins bruyante.
| Ventilateurs et nuisances sonores | |
|---|---|
| Vitesse maximale sur table de benchmark | 1282 tpm |
| Vitesse moyenne sur table de benchmark | 1274 tpm |
| Vitesse maximale boitier fermé | 1296 tpm |
| Vitesse moyenne boitier fermé | 1282 tpm |
| Nuisances sonores maximales | 40,1 dB |
| Nuisances sonores moyennes | 39,7 dB |
| Nuisances sonores au repos | 39,2 dB |
| Impressions subjectives | Peu de bruits de roulement Bruits du moteur aux environs de 1 KHz Bruit du brassage d’air Léger crissement des bobines |
Voici le graphique détaillé du spectre sonore de la carte réalisé dans notre laboratoire et qui vient compléter nos impressions subjectives :
Émettre 40 dB au repos est assez inhabituel pour une carte et cela remet largement en cause sa pertinence. Est-ce que Zotac n’avait tout simplement pas envie de se casser la tête avec la GTX 1070 Ti ? Nous ne le saurons probablement jamais.
Conclusion
Que dire pour rester objectif ? Quand un produit arrive avec une gestion des ventilateurs complètement farfelue et tourbillonne au repos aussi bruyamment que lorsque on fait tourner Furmark dans un boitier fermé, on peut dire qu’il y a un sérieux problème. Alors bien sûr, au milieu de cet ouragan, les températures restent contenues. Mais est-ce que ça vaut vraiment le coup et n’aurait-on pas pu mieux faire ?
Cette question, nous l’avons posée aussi au fabricant et sa réponse est loin de nous avoir convaincus. C’est dommage, car le problème des ventilateurs mis à part, on a ici une carte très capable au potentiel prometteur, si on n’avait pas simplement repris tels quels les réglages des cartes précédentes. A la fin, on se retrouve avec une carte ultra refroidie et clairement trop bruyante, même placée au sein d’un boitier insonorisé. On a donc une carte globalement bien conçue et de bonne facture, mais complètement gâchée par sa gestion des ventilateurs.
Il faut aussi mentionner son poids important et sa longueur qui pourraient aussi poser problème dans certains boitiers. Pour les plus bricoleurs, on peut envisager de remplacer la coque et les ventilateurs par des ventilateurs maison réglables adéquatement. Si on obtient alors un coup sûr une carte extrêmement performante, nous ne sommes pas sûrs que le jeu en vaille la chandelle.
Zotac GTX 1070 Ti Amp! Extreme
- Power Target bien choisi
- Bobines discrètes
- Bon overclocking
- Finitions
- Gestion des ventilateurs à revoir
- Bruyante au repos
- Lourde et grosse
Difficile, voire impossible, de voir une GTX 1070 Ti custom se démarquer des autres en termes de performances pures, car toutes celles qui ont un refroidissement correct monteront à une limite de fréquence similaire du GPU, où la tension atteindra son plafond. Ce modèle affiche un bon système de refroidissement à fort potentiel, mais les trois ventilateurs sont trop rapides et bruyants, même au repos ! Espérons qu’une mise à jour de BIOS corrige ce problème, mais pour l’instant, nous ne pouvons pas la recommander telle qu’elle.
