Test : MSI GeForce RTX 2080 Ti Lightning Z, la carte de tous les superlatifs

Intro et caractéristiques

Après la MSI GeForce RTX 2080 Ti Gaming X Trio, qui nous avait agréablement surpris, MSI poursuit sa quête de la carte ultime avec la GeForce RTX 2080 Ti Lightning Z, une version au look et à la performance encore améliorés. Au menu, un système à trois ventilateurs, des illuminations RVB en veux-tu en voilà et même un écran OLED sur le côté de la carte. La puce TU102 embarquée dispose de 11 Go de mémoire GDDR6, mais surtout d’un potentiel d’overclocking laissant la concurrence sur le carreau.

9/10

MSI RTX 2080 Ti Lightning Z

1602€

Caractéristiques

La carte possède pas moins de trois connecteurs d’alimentation ATX à huit broches. Et ce n’est pas seulement pour épater la galerie, ces trois connecteurs sont vraiment nécessaires à la carte, qui, contrairement aux autres cartes Turing équipées d’un chip TP102, parvient à dépasser la limite de 380 W. On verra dans la partie dédiée comment MSI arrive à ce résultat. Une copie d’écran de GPU-Z nous renseigne sur le reste des caractéristiques techniques de la carte :

Méthode et système de test

Le système de test et la méthodologie employée ont déjà été traités en détail. Vous pouvez tout savoir en consultant notre article sur nos nouvelles méthodes de test des cartes graphiques.

La carte en détail

Ce modèle se donne les moyens de ses ambitions : il pèse 1,8 kg, mesure 33 cm de long , 13 cm en largueur et 5,5 cm d’épaisseur. On a donc affaire à un gabarit presque triple slot, et il faudra bien vérifier que son boitier est en mesure d’accueillir l’engin. La coque du système de refroidissement est constituée de plastique noir sur laquelle dominent les applications dorées et en carbone, sans oublier les indispensables illuminations une fois la carte branchée. 

Sur le dessus de la carte, un écran OLED permet d’afficher différentes mesures en temps réel. À l’instar des illuminations RVB, il se laisse paramétrer via le logiciel fourni. On pourra ainsi synchroniser les illuminations avec le reste de son système.

Démontage : PCB et dissipateur

Analyse du PCB

Ce qui saute tout de suite aux yeux, ce sont les trois prises d’alimentation externe ATX, indispensables lorsque le BIOS LN2 est activé. Par rapport à la MSI GTX 2080 Ti Gaming X Trio, les fusibles ont disparu, la carte étant vouée à un overclocking extrême. Sur chaque entrée d’alimentation, on retrouve tout de même une bobine de 330mH pour lisser les pics de courant et un point de mesure.

Observons l’étage d’alimentation un peu plus en détail : le contrôleur PWM est un MP2888A de Monolithic Power Systems, un modèle capable de fournir de manière très précise les tensions nécessaires aux GPU de dernière génération. Il gère également le dédoublement des phases sans passer par un doubler. On compte donc huit phases avec un total de 16 circuits de conversion du courant parallélisés. Les trois phases de la mémoire sont gérées par un MP 2884A du même constructeur. 

À l’arrière du PCB, on observe une puce ARM gérant les illuminations et l’écran OLED et un interrupteur permettant de basculer vers le BIOS LN2, dont nous reparlerons. 

Dissipateur et plaque arrière

Le système de refroidissement, coque comprise, pèse plus de 1200 grammes. Deux caloducs de 8 mm de diamètre et cinq de 6 mm transmettent la chaleur émise par le GPU jusqu’aux extrémités des radiateurs. Deux ventilateurs de 9,5 cm et un de 8,5 cm placé au milieu poussent l’air dans les interstices des lamelles des radiateurs pour refroidir la carte. 

Un cadre de stabilisation et refroidissement est placé entre les radiateurs et le PCB. Il absorbe la chaleur émise par la mémoire et les VRM via de fins pads thermiques de 0,5 mm d’épaisseur, et est en permanence refroidit par les ventilateurs. Quand leur disposition le permet, les bobines et les condensateurs sont aussi refroidis (sur la gauche du GPU en particulier).

La plaque en carbone est évidemment très légère et refroidit la mémoire via des pads thermiques. Le petit caloduc placé au milieu est assez pittoresque, à défaut d’être efficace (le carbone n’étant pas connu pour absorber efficacement la chaleur et l’application d’un film entre le caloduc et les pads thermique n’aidant pas à sa transmission.)

Récapitulons les principales caractéristiques du système de refroidissement : 

Benchmarks Full HD / QHD

Comme tout le monde n’est pas autorisé à utiliser MSI Afterburner Extreme, les benchmarks de la page suivante sont effectués avec le Power Limit relevé permis par le BIOS LN2, mais sans l’augmentation de la tension. On atteint facilement les 2085 MHz. 

Par rapport à la GeForce RTX 2080 Ti Founders Edition, la carte se montre 5 à 10 % plus rapide. Overclockée, on gagne encore 3 %. Précisons qu’à ce niveau de performance, c’est bien souvent le CPU qui limite le framerate. On n’observera donc à l’œil nu pas de différence notable de fluidité, mais vue l’orientation premium de la carte, on peut comprendre le désir de tirer un maximum du chip embarqué.

Tests en jeu QHD (2560 x 1440 pixels)

Tests en jeu 4K (3840 x 2160 pixels)

Consommation

La consommation au repos de 20 W est nettement supérieure à la normale. Mais après tout, les illuminations RVB, l’écran OLED et son contrôleur ARM ainsi que les ventilateurs tournant en permanence consomment logiquement. En jeu, la carte consomme 355 W et en test de torture 361 W, soit autant que le Power Limit par défaut de 360 W. En poussant la carte dans ses derniers retranchements avec le BIOS LN2 activé, la tension supérieure et le Power Limit relevé à 400 W, la carte s’octroie pas moins de 422 W.

L’image suivante montre les limites de consommation fixées par MSI dans le BIOS par défaut : 

Le BIOS LN2 activé, on peut relever le Power Target de 11 W, ce qui correspond au Power Limit de 400 W. La carte supporte sans broncher cette augmentation si on laisse les tensions en mode « automatique » dans Afterburner. 

Les tensions sont tout à fait normales, et en overclocking (sans Afterburner Extreme), c’est la consommation maximale qui limite la carte, pas sa tension. Certains déploreront que Nvidia ne laisse pas de marge de manœuvre supplémentaire, d’autres se féliciteront qu’il est ainsi presque impossible d’endommager le GPU. Quant aux plus aventureux, ils se laisseront peut-être tenter par Afterburner Extreme, au risque d’endommager la carte. 

La répartition de la charge entre les différentes entrées d’alimentation est bien gérée, puisque le slot de la carte mère n’est jamais sollicité à plus de 5,5 A, la limite préconisée. En effet, la fente de la carte mère n’alimente que des composants secondaires tels que les ventilateurs et le courant pour le GPU est uniquement fourni par les connecteurs d’alimentation externes. Sage décision !

Mesure des pics de consommation

La consommation moyenne relevée sur plusieurs secondes (la TBP pour “Typical Board Power”), communiquée par le fabricant ou mesurée par la plupart des testeurs, ne permet pas de déduire automatiquement qu’un boitier d’alimentation est capable de soutenir la charge d’une carte graphique actuelle.

Des pics de consommation d’une durée allant de 1 à 10 ms peuvent en effet enclencher le mécanisme d’arrêt d’urgence (OPP, OCP), en particulier sur les alimentations multi-rails, et ce, alors que la consommation moyenne est bien en dessous de la norme. Pour cette carte, nous conseillons donc une alimentation capable de fournir au moins 450 W avec un overclocking modéré et 550 W avec le BIOS LN2 et une augmentation de la tension. Le graphique suivant montre l’évolution de la consommation avec une mesure toutes les 20 ms, un intervalle qui sert aussi aux mesures :

Températures, fréquences et overclocking

Overclocking

Par défaut, la carte a un Power Target de 360 W, ce qui lui permet de maintenir une fréquence aussi élevée qu’une Zotac RTX 2080 Ti Amp! Extreme overclockée au maximum. 1935 MHz sans avoir à lever le petit doigt. Respect.  

Amusons-nous un peu et poussons le Power Target à 400 W, ce qui correspond au Power Limit dans le BIOS LN2. Augmentons aussi la tension à 1,1 V et faisons décoller les ventilateurs. Résultat : une consommation de 420 W, une fréquence de croisière de 2160 MHz (2190 MHz en début de test) et la perspective de briser la limite des 2,2 GHz avec une plaque de watercooling. 

La mémoire se laisse aussi overclocker et on passe de 7000 MHz à 8000 MHz sans affecter la stabilité de la carte. Au-delà, les résultats sont aléatoires avec une carte se montrant même parfois globalement moins rapide. 

Températures et fréquences

Le système de refroidissement rafraîchit efficacement les composants. On mesure à peine 70°C sur banc de test et 75°C boitier fermé. Ces basses températures accompagnées du relèvement du Power Target permettent à la fréquence de se maintenir à un niveau élevé. Par rapport à la Founders Edition de Nvidia, la carte est nettement plus rapide et mieux refroidie.

En test de torture, les fréquences baissent logiquement un peu plus :

Voici le tableau récapitulatif des résultats obtenus avec pour référence, la Founders Edition :

Images infrarouges de la répartition des températures sur le PCB

Les images suivantes montrent la répartition des températures sur le PCB en jeu et test de torture, sur banc de test et boitier fermé. Les différences sont sensibles, mais dans l’ensemble, le refroidisseur n’a aucun mal à refroidir les composants. Comme sur la Founders Edition, la zone à problème est à chercher du côté de la mémoire et pas du GPU ou des VRM, et sur ce modèle, les modules mémoire de gauche, entre le GPU et les VRM, pourraient être mieux refroidis. 

Cette carte au large gabarit aura besoin d’un boitier à sa mesure et à la ventilation conséquente. On constate qu’elle chauffe nettement plus dans notre boitier de test, sans que les températures ne deviennent préoccupantes. 

Constat similaire en test de torture, que ce soit boitier fermé ou sur banc de test.

En test de torture, boitier fermé, la mémoire reste sous la limite préconisée. 

Ces modules mémoires sont aussi refroidis indirectement par la plaque arrière, ils sont donc un peu moins chauds quand on la remet en place. Une mesure de contrôle effectuée plaque arrière remontée avec une sonde placée au dos du module le plus chaud permettait de déduire une baisse d’un à deux degrés. Le caloduc placé en plein milieu de la plaque de carbone n’a aucun effet, comme le montrent les images suivantes. 

On voit au contraire que les composants les plus chauds le sont encore plus et que la plaque en carbone, comme on pouvait s’y attendre, n’absorbe et donc n’évacue, que très peu de chaleur.

Ventilation et nuisances sonores

Les ventilateurs tournent en permanence, à environ 840 tpm au repos. À partir d’une température de 64°C, ils accélèrent la cadence. Comme sur la Founders Edition, ils sont gérés de manière individuelle (1 + 2) ce qui permet d’optimiser leur fonctionnement. 

Bien que les deux larges ventilateurs soient assez différents du plus petit, tous tournent à la même vitesse (même si la puissance nécessaire varie). Le graphique suivant est effectué boitier fermé, un scénario plus proche de la réalité que les mesures sur banc de test.

Comportement similaire en test de torture.

Observons comment se comportent les ventilateurs dans différents cas de figure avec pour point de comparaison, la Founders Edition :

Spectre sonore

On mesure 41,8 dB avec des ventilateurs tournant à 2042 tpm, leur vitesse quand la carte est placée dans un boitier (notre mesure est faite sur banc de test, mais en fixant manuellement la vitesse des ventilateurs pour répliquer ce scénario). Le résultat est honorable si on garde à l’esprit que le système de refroidissement doit dissiper plus de 360 W de chaleur.  

Pour les plus curieux le spectre sonore ci-dessous illustre le bruit émis par la carte lorsqu’elle s’échauffe. On remarque en outre sur la droite dans les aigus le crissement des convertisseurs de tension et au milieu dans les médiums l’accélération des ventilateurs (cf. les lignes courbées).

Résumé et conclusion

Résumé

Sans l’ombre d’un doute, cette GeForce RTX 2080 Ti Lightning Z est la RTX la plus rapide jamais passée entre nos mains. Son poids extrême de 1,8 kg, sa réalisation ne laissant rien au hasard et sa capacité à avaler le courant lui permettent d’atteindre une fréquence étonnante, presque sans effort. Pour autant, la carte n’est pas parfaite, à commencer par cette plaque arrière en carbone superbement contreproductive.

En effet, la plaque a plus tendance à isoler les composants les plus chauds qu’à dissiper la chaleur émise et l’air chaud entre le PCB et la plaque arrière ne peut que difficilement s’échapper, puisque qu’elle ne possède quasiment pas d’ouvertures d’aération. Le caloduc à l’arrière est aussi efficace qu’un tronçon autoroutier entre deux fermes dans l’Arkansas. 

Le Power Limit de 400 W permis dans le BIOS LN2 est tout simplement brutal. Encore plus extrême, l’augmentation de la tension via le logiciel Afterburner Extreme ne vaut vraiment la peine (et surtout le risque) que si on passe à un refroidissement par eau. Le poids de la carte est assurément préoccupant, mais la béquille de maintien fournie par MSI devrait soulager le port de la carte mère. 

D’un point de vue esthétique, la carte a du caractère et avec une épaisseur de presque trois slots, c’est l’interprétation la plus massive en date. Les composant choisis sont de qualité et on a eu la bonne idée de reprendre les Smart Power Stages de la carte de référence Nvidia. On compte pas moins de 16 circuits de conversion du courant pour le GPU, soit trois de plus que la carte de référence. Les huit phases doublées du GPU et les trois autres pour la mémoire sont plus que suffisantes. 

Conclusion

9/10

MSI RTX 2080 Ti Lightning Z

• €
  msi rtx 2080 ti lightning z

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On aime

• Performances de premier ordre
• Fréquence très élevée par défaut
• PCB bien conçu
• Composants de qualité
• Excellentes finitions
• Power Target de compétition
• Écran OLED
• Illuminations RVB

On n’aime pas

• Consommation au repos
• Une partie des convertisseurs de tension pas parfaitement refroidis
• Poids élevé
• La carte occupe trois slots
• Prix stratosphérique

Verdict :

Impressionnante, c’est l’adjectif qui convient le mieux à cette carte hors-normes. Mais le rêve a un prix et il est élevé. La taxe RTX s’ajoutant aux choix luxueux faits par MSI, on arrive dans une zone tarifaire si élevée qu’elle est très fermée, et même peu attrayante. Cela dit, la carte est tout simplement excellente et à part quelques détails mineurs, il aurait été difficile de faire mieux. On ne peut donc évidemment pas recommander l’achat de cette carte si on considère un instant son rapport qualité-prix. Mais d’un point de vue technique, elle gagne sans effort ses titres de noblesse, la carte s’illustrant par sa capacité d’overclocking, particulièrement si on s’aventure dans une augmentation de la tension. Mais alors, un bloc de refroidissement par eau est presque obligatoire, et ce serait vraiment dommage de laisser inutilisé le système de refroidissement, ses illuminations RVB et son écran OLED qui donnent à la carte son caractère.

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