Test : modifier une GeForce GTX 1650 avec un dissipateur passif, ça donne quoi ?

Intro : choix de la carte, config de test

C’est LE projet de modding que nous ne pouvions pas laisser passer ! Les lecteurs fidèles de Tom’s Hardware se souviennent probablement de nos essais plus ou moins fructueux pour refroidir des cartes d’entrée ou milieu de gamme sans l’aide d’aucun ventilateur. On avait déjà tenté notre chance sur la génération Pascal, présentant une bonne efficacité énergétique, avec une GeForce GTX 1050 Ti.

Nous remettons le couvert pour la génération Turing, avec pour cobaye une GeForce GTX 1650, plus précisément le modèle Gaming X de MSI. La plus grande difficulté de ce projet, c’est de trouver un refroidisseur compatible et de le monter correctement. La gestion des températures est, elle, du ressort du système de Boost de Nvidia, qui adapte la fréquence en fonction de la température, avec un arrêt d’urgence automatique en cas de problème.

Système de test

Choix du dissipateur et installation

Deux profils, un même objectif

Cette fois, nous avons décidé de tester la carte avec deux profils différents : un profil plancher à 47 W et un second plus ambitieux à 60 W. À l’origine, la carte est capable d’engloutir 100 W, elle a donc besoin d’un connecteur d’alimentation externe 12 V. Expliquons pourquoi nous avons retenu ces deux valeurs. 

La réponse est simple : la carte s’octroie en jeu jusqu’à 76 W, beaucoup plus que ce qu’une carte refroidie de manière passive peut dissiper. Nous avons déjà essayé et à chaque fois, cela se traduisait par un échec. Le système de Boost Nvidia offre bien sûr plus de flexibilité qu’auparavant, on peut par exemple modifier la courbe des fréquences. Mais rien n’y fait, au-delà de 60 W, la carte finit par surchauffer. De plus, il faut garder à l’esprit que notre modification doit livrer une performance constante, même en été. 

Notre GeForce GTX 1050 Ti avec une consommation de 68 W avait besoin pour cela d’un ventilateur de secours, si les températures venaient à monter trop haut. Cette fois, nous avons complètement renoncé au ventilateur. En effet, grâce au système Boost 4.0, on a pu modifier les tensions pour améliorer encore l’efficacité énergétique. La limite de 60 W est à notre avis celle à privilégier ; elle constitue le meilleurs compromis entre performance et températures. 

Le second profil à 47 W est à nos yeux le minimum vital pour obtenir une performance acceptable dans les jeux en Full HD. Mais même à ce niveau de consommation, la GeForce GTX 1050 Ti en prend pour son grade… sans aucun bruit !

Le choix difficile du refroidisseur

Sur la carte MSI Gaming X retenue, les composants ne sont pas placés comme on pourrait le souhaiter. Certes, ils sont tous à la même hauteur, mais les convertisseurs de tension sont un peu trop près du GPU, et les bobines qui les accompagnent pourraient entrer en collision avec les caloducs. Même chose pour les modules mémoire et leurs mini radiateurs appliqués à leur surface pour mieux les refroidir. Cependant, la mémoire GDDR6 de la GTX 1650 fonctionne aussi sans refroidissement extérieur pour peu qu’on diminue sa fréquence d’environ 200 MHz. La perte de performance induite est presque imperceptible dans le profil consommation de 60 W. 

Le dernier souci pour le montage d’un radiateur étranger sur une GTX 1650, c’est que l’écart entre les trous de fixation sur le PCB est plus petit que sur d’autres modèles. L’écart de 42-43 mm correspond à celui que l’on trouvait il y a quelques années sur les cartes AMD telles que la Radeon HD 7750. Nous avons donc sorti de nos placards un Arctic Accelero S1 Plus que nous avions utilisé sur une Radeon HD 7790. À cette époque déjà, nous étions arrivés à la conclusion que la limite de 65 W était le maximum acceptable pour une carte refroidie passivement. 

L’avantage du système de refroidissement Accelero S1 par rapport au refroidisseur de base MSI tient à ses quatre caloducs de 4 mm d’épaisseur en cuivre massif qui transportent rapidement et uniformément la chaleur vers les ailettes du radiateur. Le refroidisseur MSI n’est pas adapté pour un refroidissement passif en raison de ses caloducs pas assez conducteurs, son bloc de refroidissement en aluminium et ses lamelles de radiateur trop peu espacées pour enclencher un mouvement de convection. 

Installation des dissipateurs secondaires

Nous avons placé de petits radiateurs en alu sur les trois VRM GPU pour améliorer leur température. Ils sont fixés via des pads collants fournis avec les mini radiateurs. Nous avons renoncé à de la colle thermique qui colle en général tellement bien qu’elle rend impossible un démontage a posteriori, à moins de risquer d’endommager les composants. C’est l’expérience qui parle…

Les modules mémoires ont droit aussi à leur petit radiateur, même si comme mentionné plus haut, ce n’est pas absolument nécessaire. Les petits radiateurs fournis avec l’Accelero S1 Plus étant trop hauts (ou les modules mémoire trop près du GPU), nous les avons troqués pour d’autres de Gelid. Les pads collants, de quelque marque qu’ils soient, ne garantissant jamais à 100 % que les radiateurs ne se décollent pas un jour ou l’autre, leur chute risquant d’endommager irrémédiablement une carte. 

Nous avons donc ajouté des points de colle thermofusible de part et d’autre de chaque radiateur, là où la surface le permettait (évidemment pas sur des composants importants, seulement sur les surfaces dégagées). Ces points de colle sautent facilement au démontage, mais fixent suffisamment les radiateurs pour éviter une mauvaise surprise. 

Le montage du radiateur n’est pas bien compliqué, il faut juste veiller à exercer une pression équivalente sur chacune des quatre vis. Il s’agit d’alterner entre chaque vis et surtout ne pas visser un côté entièrement, au risque d’endommager un coin. La pression doit toujours être également répartie à la surface du GPU. Et concernant notre GeForce GTX 1650, il faut s’arrêter un peu avant les rondelles de protection qui ne sont pas assez épaisses pour parfaitement protéger le GPU, le kit de refroidissement n’étant à la base pas prévu pour cette carte.

Résultat final

Le radiateur est particulièrement efficace dans un système où la carte est placée à l’horizontale. Cela dit, nous avons effectué avec succès un test de stabilité de 24 heures avec la carte à la verticale. Le refroidissement passif ne fonctionne évidemment que si le boitier est suffisamment large et que l’air peut circuler aisément. Si ce n’est pas le cas, il faudra privilégier le profil à 47 W, beaucoup plus sûr, et apte à résister à un environnement plus confiné. 

La carte, une fois montée, peut être placée dans le boitier, et à la page suivante, on va voir ce qu’elle a dans le ventre. 

Températures et fréquences

Deux profils, deux philosophies

Pour le profil à 60 W, nous avons réduit la limite de consommation à 53 % et joué un peu avec la courbe d’évolution des tensions. Pour le profil à 47 W, au contraire, nous avons dû renoncer à une modification importante de la tension. En effet, si la carte semblait stable, la variance d’une image à l’autre était importante, causant de nombreux à-coups très désagréables à l’œil. Si la moyenne du temps de rendu d’une image était acceptable, notre index de fluidité se basant sur l’écart du temps d’affichage d’une image à l’autre permettait de confirmer ce comportement désagréable en jeu. À ce niveau, même la technologie G-Sync ne permettrait pas de lisser le résultat. 

Avec une tension moyenne de 0,875 V pour le profil à 60 W et de seulement 0,775 V pour le profil à 47 W, on est vraiment à la limite basse de ce qu’il est possible de tirer de la génération Turing. La consommation moyenne des différents profils est celle mesurée sur l’ensemble du test. 

La fréquence reste étonnamment élevée, même si on observe une variation plus importante que sur le profil d’origine non limité en courant. Avec le profil à 60 W, soit environ 79 % de la consommation, on conserve 92 % de la fréquence. Pas mal ! Avec le profil à 47 W qui correspond à 62 % de la consommation d’origine, on obtient encore un très respectable 84 % de la fréquence d’origine. Ces excellents résultats risquent donc de donner du fil à retordre à la “vieille” GeForce GTX 1050 Ti qui consomme presque 68 W. 

Les températures profitent aussi de la baisse de la consommation, et il faut rendre ici hommage au refroidisseur Arctic Accelero S1 Plus qui, malgré son âge, offre une prestation très convaincante. Difficile de faire mieux à ce niveau de prix. Le GPU avec le profil à 60 W n’est pas plus chaud que la carte d’origine avec ses ventilateurs activés. Le profil à 47 W est logiquement encore moins chaud.

L’image suivante montre la carte placée sur une carte riser pour mesurer sa consommation. Sur le refroidisseur Accelero S1 Plus, on remarque une tache noire : c’est de la laque qui permet de mesurer la température du caloduc via rayonnement infrarouge. L’arrière du PCB est recouvert d’une couche de laque transparente permettant de réaliser les images infrarouges. Ces préparations effectuées, on peut passer aux mesures. 

Avec le profil à 47 W, aucun des composants ne chauffe de manière préoccupante. La RAM, les VRM et le dessous du GPU sont à peine tièdes, et on ne voit pas l’ombre d’un point chaud. 

Le profil à 60 W ne change pas vraiment la donne. Le GPU est 5 degrés plus chaud, les VRM prennent 7 degrés, et 3°C pour la mémoire, mais même sur ces composants fragiles, on est loin d’approcher la limite de température préconisée. Comme nous l’évoquions plus haut, c’est aussi la raison pour laquelle on pourrait se passer des petits radiateurs dédiés en diminuant légèrement leur fréquence. 

Résumé du test de refroidissement

On a donc démontré que les cartes graphiques équipées d’une puce TU117-300 se laissent aisément refroidir de manière passive, et qu’il serait donc possible aux constructeurs de cartes d’offrir de tels modèles. Cependant, nous avons des raisons d’en douter, puisque ces constructeurs doivent se conformer aux instructions Nvidia en termes de refroidissement (le Base Design Kit), lequel limite fortement la marge de manœuvre en termes de design. Nvidia se montre de plus en plus restrictif pour éviter que certains constructeurs ne fabriquent des cartes Nvidia mal conçues et n’offrant pas la performance espérée, ce qui nuirait à son image. Les cartes Nvidia doivent donc assurer un cahier des charges minimum. On peut considérer cela comme une bonne chose ou non, cela limite en tout cas la créativité des constructeurs. 

Il reste cependant une chose à évaluer, c’est dans quelle mesure la limitation de la consommation électrique impacte la performance en jeu. C’est ce que nous allons voir à la page suivante. 

Performances en jeu

Performance en jeu

Pour tester la performance en jeu, nous avons cherché un jeu récent aux graphismes réussis sans être trop exigeants pour une carte graphique, et avons retenu The Division 2. Certains jeux ont un nombre de FPS nettement plus élevé, mais les différences entre les différents réglages ont tendance à s’estomper. Il s’agit ici visualiser l’impact de chaque profil en jeu. 

Entre le profil d’origine et le profil à 45 W, on observe une différence de 7 FPS, ce qui correspond à environ 84 % de la performance d’origine. C’est donc à peu près la même chose que le différentiel en termes de fréquence. La performance de GeForce GTX 1650 est donc presque uniquement liée à la fréquence de Boost GPU et la vitesse de la mémoire ne joue qu’un rôle mineur. Cela veut dire qu’on peut réduire la fréquence mémoire sans trop craindre de diminuer la performance globale. La GeForce GTX 1050 Ti de génération Pascal, qui consomme 68 W, est complètement larguée par la GTX 1650, même avec le profil à 47 W. 

La différence de performance se reflète aussi très bien au niveau des centiles, avec un espacement des courbes presque identique à la différence de fréquence : 

La répartition des temps d’affichage des différents profils fait penser à des poupées russes, tellement ils s’emboîtent de manière régulière. Seule la GeForce GTX 1050 Ti fait jeu à part, comme c’était le cas au niveau des FPS.

Si on passe au graphique d’évolution du temps de rendu de chaque image selon les différents profils, on observe le même comportement pour les différents profils de consommation, ce qui explique la linéarité du graphique à barre du dessus. 

La variance du temps d’affichage confirme cette tendance. Dans le détail, on observe de minimes variations à mettre surtout sur le compte de la marge d’erreur inhérente aux mesures. 

L’indice de fluidité représenté sous forme de diagramme à barres conclue notre analyse et confirme encore une fois que la GTX 1650 s’en sort très bien, même avec le profil le plus économe en énergie, tandis que la GeForce GTX 1050 Ti n’arrive plus à cacher son âge. 

Résumé et conclusion

Opération réussie, quel que soit le profil de consommation choisi. Pour qui privilégie la sécurité, le profil à 47 W est le plus adapté puisqu’il offre une performance honorable en jeu et un rapport performance / consommation imbattable. La puce TU117-300 est donc une candidate idéale pour un projet de refroidissement passif, ou bien des projets de mini pc où la place et le dégagement de chaleur jouent un rôle important. 

C’est juste dommage que l’encodeur Turing ne soit pas de la partie, même si on peut aussi avoir recours à OBS pour streamer, au prix d’artefacts d’images un peu plus importants à bitrate similaire, mais rien de dramatique. Ce qui permet à la carte de se démarquer de la concurrence, c’est sa performance élevée avec un refroidissement passif. On peut imaginer la voir dans un PC multimédia de salon avec lequel il serait possible de jouer sans trop de concessions, en particulier si on compare sa performance avec un APU. Et puis c’est le plaisir de bricoler qui décidera ou non de passer à l’acte. Car le marché offre aussi des cartes au refroidissement actif extrêmement silencieuses.  

C’est donc le plaisir d’expérimenter avec un système 100 % silencieux qui décidera. Les plus pragmatiques opteront peut-être pour une autre solution. On peut par exemple conserver le radiateur d’origine et différer le démarrage des ventilateurs. Dans ce cas, la MSI GTX 1650 Gaming X est capable de tenir environ 7 minutes avant que l’activation des ventilateurs ne soit absolument nécessaire. On aurait là une sorte d’hybride capable sur une courte distance de rester totalement silencieuse, tout en conservant sa performance sur le long terme, et sans dépenses supplémentaires. Que l’on ait l’âme d’un bricoleur ou pas, le vénérable Arctic Accelero S1 prouve encore une fois son efficacité et peut être envisagé dans d’autres projets de PC silencieux et/ou à taille réduite.