Nvidia GeForce GTX 960 et GM206 : l'Asus Strix, l'Inno3D iChill Ultra et la MSI Gaming en test

Overclocking et GM206

Avant d'observer les capacités d'overclocking directes des 3 GTX 960 customs que nous avons testées, nous avons voulu nous pencher de plus près sur l'influence de l'overclocking du GPU et de la mémoire sur les performances du GPU GM206. Est-il plutôt limité par sa puissance de calcul ou par sa bande passante mémoire ? Pour cela nous sommes partis de fréquences de 1300 MHz pour le GPU et de 1750 MHz pour la mémoire, ce qui correspond à peu près aux fréquences turbos d'un modèle custom. Nous avons ensuite poussé ces valeurs dans chaque cas de 14%, soit 1485 MHz et 2000 MHz :


[ % ] [ FPS ]

Dans le cas d'Anno 2070 par exemple, seule la fréquence GPU compte, les gains liés à l'overclocking de la mémoire étant minimes.

Par contre, Battlefield 4 affiche des gains similaires avec l'overclocking du GPU ou de la mémoire - l'un ou l'autre légèrement plus important suivant l'utilisation ou non du MSAA - et un gain combiné qui profite clairement des deux. Pour ce jeux, il faut en conclure que sur GM206, à peu près la moitié du temps de rendu d'une image est limité par la puissance de calcul alors que l'autre moitié est plutôt limitée par la bande passante mémoire.

Le comportement dans ces deux jeux est identique ou presque à celui que nous avions observé avec le GM204 et la GTX 980.

Nous avons ajouté ici un troisième jeu, Hitman Absolution. Lors des sessions de benchmarks, il nous a laissé penser qu'il était fortement limité par la bande passante mémoire, ce que ces résultats confirment. Il est donc évident que dans le cas de la GTX 960, il est important d'overclocker autant la mémoire que le GPU.

A noter que dans plusieurs cas, nous avons obtenus des performances légèrement supérieures au gain théorique maximum lorsque le GPU et la mémoire étaient tous les deux overclockés. Des résultats reproductibles. Nous ne savons pas exactement d'où vient ce phénomène. Il est possible que certains couples de fréquences permettent une efficacité légèrement supérieure du sous-système mémoire, dont certains éléments sont d'ailleurs cadencés à une fréquence propre, non-communiquée et dont nous ne savons pas comment elle évolue (ou pas) avec l'overclocking.

Overclocking des GTX 960

Comme toutes les cartes graphiques, les GeForce GTX 960 peuvent être overclockées. Elles reprennent pour cela les mêmes interfaces que pour les GeForce GTX 700. Il est donc possible de modifier manuellement :

- la fréquence GPU
- la fréquence mémoire
- la tension GPU maximale
- la limite de température
- la limite de consommation

Les partenaires de Nvidia sont libres de proposer eux aussi des modèles overclockés d'usine, il n'y a que la limite de température par défaut de 80 °C à laquelle ils ne peuvent pas toucher. Ils peuvent par ailleurs décider d'étendre les plages de modifications pour l'overclocking et pour la limite de consommation. La plage de température n'est par contre pas modifiable et le maximum a été fixé par Nvidia à 91 °C.

Nvidia nous a par ailleurs indiqué qu'ils devaient conserver un même ratio entre les fréquences de base et GPU Boost sur lesquelles ils communiquent. Ainsi, un fabricant ne peut pas se contenter de sélectionner les exemplaires qui montent le plus haut en fréquence, ne rien changer et annoncer une fréquence GPU Boost énorme sans toucher à la fréquence de base. Par contre, rien ne les empêche de faire l'inverse, c'est-à-dire sélectionner les échantillons dont la fréquence turbo réelle est la plus faible pour proposer un très gros overclocking d'usine officiel, sans atteindre la limite d'instabilité au niveau de la fréquence maximale réelle.

La limite de température fixée à un niveau relativement bas par défaut, 80 °C, est un élément qui peut être relevé pour gagner quelques points de performances, principalement sur les cartes les moins chères dont le ventirad serait peu efficace. En contrepartie cela augmente la vitesse de ventilation et donc les nuisances sonores. A noter que si la limite est poussée à 91 °C, une fois celle-ci atteinte, le ou les ventilateurs montent instantanément à 100% et reviennent à un niveau normal dès que la température GPU a chuté de quelques degrés. Mieux vaut donc en pratique éviter d'atteindre cette limite et se contenter de 85 °C voire 90 °C au maximum.

Augmenter la limite de consommation est également utile dans le cas où la limite de température n'est pas atteinte (sinon cela ne fait aucune différence). L'intérêt dépend également du niveau de base spécifié par le fabricant. Par exemple sur une GTX 960 de référence dont le TDP est fixé à 120W, l'augmenter a plus de sens que sur une GTX 960 Turbo Ultra dont le TDP par défaut est déjà fixé à 200W, valeur largement supérieure à la consommation observée dans les jeux les plus gourmands.

La fonction d'overvoltage (OV) ou d'augmentation de la tension GPU reste similaire à ce que nous avons pu observer sur les GTX 700 si ce n'est que la plage semble être un peu plus élevée. Il ne s'agit pas d'une augmentation directe de la tension ni d'un offset comme sur les Radeon mais bien d'un allongement de la courbe des tensions/fréquences. Par défaut, la courbe ne peut aller au-delà de 1.212V et l'OV la prolonge légèrement pour gagner 13 ou 26 MHz quand les limites de consommation et de température ne sont pas atteintes. Lorsqu'elles le sont l'OV n'a aucun impact. Voici l'impact de l'OV sur nos 3 cartes :

Asus GTX 960 Strix : max 1354 MHz @ 1.212V et OV max 1.212V -> -----
Inno3D GTX 960 iChill Ultra : max 1443 MHz @ 1.212V et OV max 1.256V -> max 1468 MHz @ 1.256V
MSI GTX 960 Gaming : max 1354 MHz @ 1.200V et OV max 1.256V -> max 1380 MHz @ 1.243V

A noter que l'algorithme GPU Boost bloque l'accès au dernier ou aux deux derniers points de la courbe de tensions/fréquences lorsque certaines conditions sont rencontrées. Nous n'avons pas encore pu les déterminer précisément mais elles semblent liées à la charge et à la température GPU, même quand les limites à ce niveau ne sont pas atteintes. C'était ainsi le cas pour la carte d'Asus dont le pallier à 1.212V n'était pas toujours exploitable. Un mécanisme probablement mis en place par Nvidia pour contenir l'augmentation des nuisances avec un impact négligeable sur les performances.

Augmenter la fréquence GPU sur GTX 900, tout comme sur les GTX 600 et 700, revient à appliquer un offset. C'est-à-dire que la fréquence est relevée sur tous les points de la courbe utilisée par GPU Boost. Vu sous un autre angle, cet offset revient à réduire la tension GPU appliquée à chaque niveau de fréquence. Ainsi, même si votre carte se retrouve limitée par sa température ou sa consommation et n'atteint pas sa fréquence maximale, l'overclocking GPU reste utile ! A noter que nous testons la stabilité d'un overclocking à différents niveaux de charge de manière à vérifier cette stabilité à différents points de la courbe des fréquences/tensions.

Pour l'overclocking des GTX 960, nous n'avons pas activé l'OV. Voici les overclockings GPU que nous avons pu obtenir, en évoluant par pas de 26 MHz pour nous adapter aux étapes de 13 MHz de la courbe de fréquences mise en place par Nvidia :

Asus GTX 960 Strix : +130 MHz -> max 1484 MHz @ 1.212V
Inno3D GTX 960 iChill Ultra : +52 MHz -> max 1494 MHz @ 1.212V
MSI GTX 960 Gaming : +156 MHz -> max 1510 MHz @ 1.200V

Atteindre 1.5 GHz est donc relativement aisé pour le GPU GM206, même si toutes les cartes n'y arriveront pas de manière totalement stable sans overvolting.

Au niveau de la mémoire, nous avons également cherché l'overclocking maximum en évoluant par pas de 50 MHz en fréquence réelle soit par pas de 100 MHz au niveau de la fréquence affichée par Afterburner :

Asus GTX 960 Strix : +"400" MHz -> 2000 MHz
Inno3D GTX 960 iChill Ultra : +"400" MHz -> 2000 MHz
MSI GTX 960 Gaming : +"400" MHz -> 1950 MHz

A noter que sur ces trois cartes, la mémoire est en général stable à 50 MHz de plus, excepté dans les situations où elle est mise à rude épreuve, par exemple dans Hitman Absolution.

Voici les gains de performances que nous avons pu observer en appliquant l'overclocking et en poussant alors les limites de consommation / température à leur maximum. Au niveau des températures, bien que la limite soit poussée à 91 °C pour donner un maximum de marge, en pratique les 3 cartes testées restent largement sous les 80 °C et même sous les 70 °C pour les cartes MSI et Inno3D. Nous avons également limité les 3 cartes à leur fréquence GPU Boost officielle.


[ FPS ] [ % ]

Nous pouvons tout d'abord observer que le turbo variable apport un gain de 1 à 6% par rapport aux spécifications officielles. Il est logiquement plus élevé sur la MSI, très bien dotée à ce niveau.

Les overclocking manuels permettent de gagner de 6 à 14% de mieux. Le gain le plus faible se retrouve sur la carte d'Inno3D dans Anno, ce qui est logique puisque sa fréquence GPU est de base déjà très élevée. A l'inverse c'est la carte de MSI qui profite des plus gros overclockings et donc des plus gros gains. Rappelons cependant, si cela était nécessaire, que l'overclocking est une loterie.

Quel impact sur la consommation ?

Nous avons mesuré la consommation sous Anno 2070 et Battlefield 4 avant et après overclocking en adaptant également les spécifications de la carte d'Inno3D pour la limiter aux spécifications de référence :


[ Watts ] [ Pourcents ]

Sans jouer avec l'overvolting, la consommation ne progresse que très peu après overclocking : de 4 à 12% de plus. Des chiffres similaires à l'augmentation des performances.