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GP 564

【心得】對抗老黃刀法的一些嘗試: 1070硬體破解功耗牆/手動電壓調節修改 (圖多注意!)

樓主 北極海豹 nvidia7900gt
170 -
  發覺好像沒在板上看過關於顯卡超頻對於硬體修改功耗/電壓限制的分享,近期正好嘗試了一下,不知道大家是否有興趣?拋磚引玉一下希望能夠與大家討論=w=~

文略長,圖略多,先說說一些要點,並且個人的1070 Sea Hawk X改造後跑分在最底可供參考:

一.如果本來手上10系/20系就能達到2100 ~2150MHz以上頻率並且感到滿意的朋友們,
嘗試改善PCB背面散熱以及VRM/顯示記憶體散熱,或者能夠穩在更高的記憶體頻率。 這部分所耗費的心力最少。

二.希望維持在2100以上頻率不降檔的朋友可以嘗試底下突破功耗上限的手法,只是拆裝散熱器的時後請小心不要傷到GPU裸晶。

三.在這之上希望往極限邁進的朋友,除了嘗試修改風冷/水冷散熱套件之外,還想更進一步或者可以再試試底下的手動電壓調節改造,雖然具有風險,但也許能幫助你更往極限邁進~ 突破老黃刀法切出的嘆息之牆,就等你這一步!

持有1080/1080TI/ 2080TI等等 的朋友 希望往高頻,或極限推進可以直接找破解BIOS刷, 而無須進行二、三項的硬體改造。 視刷的BIOS而解鎖功耗或者是電壓/功耗都解鎖,另外注意散熱性能要跟上。

這邊個人改修的概略成本、工具為:
3296 1k ohm 可變電阻              10元
10ohm SMD 0805 電阻 3個       10元
導線+漆包線                           數十元
導熱貼各厚度組合                  約一百
熱縮套                                     數十元
//------------------------------------------
35W左右電烙鐵
剪線器
剪刀
絕緣膠帶
焊錫
------------------------------------------本文-----------------------------

  眾所周知,NV的10系卡跟20系卡在其性能強勁同時,老黃對其boost機制與BIOS給的限制也不少。常可以看到無論是哪家的自製卡,其超頻幅度都相差不大:在嘗試往2100MHz以上的頻率衝擊的時候往往會撞到來自硬性功耗/電壓限制的嘆息之牆... 而與此相對,AMD最近的5700/5700XT各種修改BIOS/ 註冊表 及更早之前的VEGA56/ VEGA64 降壓超頻所帶來彈性調(折)整(騰) 的喜悅, N卡在這部分沒有太多的可調性與增幅,實在是有點可惜...

  以我個人為例:約略兩年半前購入的MSI 1070 SEAHAWK X 是與海盜合作的水冷/空冷複合卡,水冷頭用以冷卻晶片,風冷渦扇則單獨為 顯卡供電模組/GDDR5提供冷卻。在更低的溫度下我們應當會預期能夠更輕易的達到高頻...本該是這樣

然而事實是受到來自老黃設下的限制,與常規卡能夠達到的頻率差異並不大,仍然不容易維持全程高頻。頂多不會因溫度上升而降低BOOST而已。

  先以MSI後燃器的超頻介面來看其常規狀態下BOOST機制是怎麼回事:
  無論是1070、1080、1080Ti 其boost機制均是約25mV一個檔位,每一檔位的頻率差距最小13 MHz
常規上限為1.093V,更高的電壓檔位在正常狀態下沒有作用。
若使用GPU-Z可以看perfcap 這欄位顯示的是甚麼原因。 沒受到功耗限制的話普遍會顯示為Vrel。 或使用HWINFO64觀看亦可。

實際上我們幾乎只能嘗試拉高1~1.093V檔位的對應頻率,看手上的卡"願不願意" 往上跑那幾個頻率而已 - 因為在這中間的換檔機制完全由NV設置之"溫度/功耗/總卡輸入功率關係" 決定。就算用鎖定功能(後燃器頻率curve介面下按L)把他釘選在能夠達到的最高檔位,只要BIOS一判斷達到前述任何一項限制立刻降檔。

在這樣前提下對比NV的公版卡,各家的散熱方案自製卡 可以說主要僅是改善了公版貧弱的散熱。雖少數較為特殊的卡,其BIOS帳面上有相當高的功率限制 (例如Galaxy的1070 HOF 帳面上高了90~100W的功耗空間[1], MSI Gaming Z, 多了80W的空間[2]) 但因為前述三機制綜合,能夠達到的頻率差異其實不大。

  既然知道是硬體或BIOS限制那騙過/覆寫行吧? 是的,可以。 高端如1080/1080TI/2080TI...等都有特殊的極限超頻專用BIOS: 1080見版上文章[3] 1080TI 參考[4] 2080TI 參考[5]

不過1070 1060這種就沒這些特殊BIOS可以刷,且老黃對於10系/20系BIOS是有加密的,出動以往的BIOS改造工具甚至是出動16位編程器也是沒有辦法的- 那麼,我們就此屈服麼?

投降是沒可能的! 越是設下限制我們越要突破!


-------------------------------軟的來不行,改電路來硬的總行了吧?---------------------------------------

按照前述的情況 我們的需求有:
一.加強顯卡供電模組以及記憶體散熱,避免超頻溫度上升產生的額外不穩定
二.突破或者騙過功耗偵測機制,使GPU不再因為觸及功耗上限降檔:
三.嘗試繞過基本的電壓1.093限制,獲得電壓可調性

它們的概覽如下


一.加強顯卡供電模組以及記憶體散熱,避免超頻溫度上升產生的額外不穩定
1. 關於顯卡供電模組:
以公板來說,或者是類似公板的方案的供電設計如我手上這張,其供電模組每一相應該是為NTMFD4C85N[6],總共4相給GPU、 一相給記憶體。
每相30A以上輸出時,效率為82%左右,20A輸出時效率約 87%。

當超頻 假設吃電在~220W的時候,每相發熱約7~8W。
對比完全預設的設計 160~170W上下,每相發熱約4W。

這樣對比之下供電模組的發熱的確增加不少,因此有考慮加強供電模組的額外散熱,以免影響工作穩定性。 (雖說帳面來看 這模組應可以承受非常高的工作溫度)

2.關於顯示記憶體的溫度與穩定性:
   平常有在超頻DDR4記憶體的朋友一定不陌生, 許多顆粒加電壓可有相當不錯的表現。
不管是電壓隨便加過1.55V的BDIE,還是比較新的鎂光EDIE -C9BJZ ,這些顆粒加壓之後都能上高頻,又能擁有好看的時序   -- 但同時也能觀察到一個現象:

溫度升高後穩定性急遽下降,穩定性一但下降又得加壓, 加壓又增加溫度...  形成了一個"熱瓶頸"的惡性循環。

  顯示記憶體來說或許沒太多的可調性,至少我們很少關心它的電壓(實際上GDDR5是固定1.35V的樣子),一般軟體也不能做調整。 但燒機的時候也能注意到:顯卡記憶體拉到比較高頻的時候一開始燒沒事,只要溫度一高了就不穩定或者花屏 - 並且這現象可以輕易地重現- 溫度高了之後一開始燒就直接不穩定。  由此觀之,若能改善顯示記憶體的散熱,那麼應有機會能往更高頻推進,最少應該也能夠提升穩定性。

值得一提的是以我這張MSI 1070 SEAHAWK X來說,這個部份的加強幾乎不用拆解任何關鍵部件,同時也不影響保固( 保貼所在位置不需要拆解):
拆解過程可以參考此影片:
(1070/1080 SEA HAWK拆法相同)

拆開輸出檔板後即可拆開風罩,其分布狀況如圖:(原素材出處[7])
我這裡直接買幾個對應大小的黑色鋁質散熱片(自帶薄導熱膠)於記憶體位置上,對應風向安裝上去即可:

原先溫度多少我是沒注意。但經過這樣簡單修改之後我使用溫度探頭去量測、跑測試、記憶體拉到能穩的極限時(FSE、FF14、FF15 benchmark) 鋁質散熱片不超過40度。

然後是比較容易被人忽略的PCB背面散熱,雖然VRM/Vmem散熱片現在只有40多度,可是PCB背面實際上沒有任何散熱媒介,甚至是與強化背板無接觸的。而資料顯示PCB背面[8]能輕易接近70度!

如此,考慮到顯示晶片與供電MOSFET實際上位於封裝的底部,除了降低表面溫度之餘也同樣必須降低PCB背面的溫度。

這邊量測了一下高度間距之後使用了2mm厚的導熱貼,安裝於金屬質強化背板與PCB之間:
(看起來有點怪是因為背板在拍的時候 擺反了,只好PS轉回來)

經過這兩面的散熱改善之後,原先超VRAM燒機一陣子之後才會出現的不穩定現象現在已經不再出現了,可以更好的運作在原先只能跑幾分鐘就跳掉的設定(2415/ 等效頻率9660MHz)。


二.突破功耗限制
這部分必須要連顯卡散熱器也拆掉,其對應位置都在PCB的正面,拆這個多少有一些風險,請注意不要對GPU裸晶施力不均或用力過猛。
對應位置如下所示(原素材出處[7])

方法1.-降低功耗偵測晶片通道的阻抗,用以降低讀到的數值   <=個人選用的方法
=>在功率偵測晶片的偵測通道(三個通道,各自有一個電容)並聯電阻使其偵測值降低。
可使用銲錫或銀漆配合不導電的散熱膏[9],其中使用銀漆+散熱膏法可以避免動到原電路。
這個方法需要在橘圈所示的三個電容上各自並聯10~30歐姆的電阻,規格為0805

焊上去大小約如圖中探針所指: (渣手藝請見諒QwQ)


方法2.-修改圖中(上方)紅圈 輸入端shunt resistor,使其壓降減少[10]   
=> 直接購買一樣的shunt resistor並聯上去,電料行[11] 應該買的到。這樣偵測值應大約除二。
不建議如參考連結10一樣使用液態金屬。因時間久了有案例說焊點會被液金慢慢侵蝕掉[12]

*注意下端紅圈為對應PCIE槽的shunt resistor。上文建議不改,原因是避免從主機板抓太多電流。
*1080/1080TI如果也想要如上進行硬體修改的話 兩個供電8PIN對應的shunt resistor都需要修改。

這方法的優點是目標比較大比較好處理接點,
不過因其阻值很低,焊錫或銀漆本身的電阻會略有影響。


然後既然都拆了散熱器了,那順便把原先的散熱膏擦掉改塗TF8上去好了 =w=
驗明正身:
旁邊記憶體顆粒上看起來水水的那是導熱貼的痕跡,導熱貼有些狀況看起來較差的我也把他換掉了。

三.嘗試繞過基本的電壓限制
這部分修改動到的電路較多,也有一定程度的風險。
但工作範圍在PCB背面,因此可以在散熱、功耗限制改進後都還不滿意的情況下再額外進行。

每張卡的配置可能差異很大,我參考了網上一些資料,但是我這張的位置與他們都不同,如果你的卡比較接近他們的可以參考看看
Extreme OC modifications for EVGA GeForce GTX 1080/1070 FE  [13]
GTX 1070 Dual [14]

以我手邊這張1070 SEAHAWK X為例,其PCB背面左上角VRM供電控制晶片up9511p及周圍佈線如下


看起來可能略顯混亂 但再參考一下uP9511P的datasheet[15]後,這裡應該類似參考14,仍僅僅需要找出Vref 以及Vref_in 而已
在我這卡上使用三用電表測試並找出對應的針位、與它們相通的點如下: (藍色為Vref_in,紅色為Vref)
箭頭所指 -->圓點狀 的等位點應該原先是設計做為檢測點用的,焊接完成之後可以考慮以電錶量測此位置檢查通路。

個人建議挑選最左  電阻的位置進行加工,一來是因為高度較高,另一方面是相較之下電阻已經焊好在板上,比較能容忍一定程度的受力。   缺點是焊錫也比較難附著上去。

這邊我選用了3296規格的1K歐姆可變電阻(25轉),並搭配開關,以漆包線接至上述點。
以我這情況來說  每轉半圈大約增加0.03~0.04V, 可以實現較為微小的電壓調控


接法可以參考下面示意圖,GND的部分我個人是抓了8PIN供電輸入位置的接地, 目標大,強韌、易焊接


為了能夠方便檢查Vref_in數值,另外多焊了一個杜邦母座用來查看電壓(只需要與Vref_in相接即可,顯卡背板上的螺絲乃至於主機板內部、USB槽的GND都是共地的):


-----------------------------------到這邊已經修改完成,上機的時刻到了!--------------------

為了避免電壓一開始就太高,這裡把1k歐姆可變電阻 於關機時利用上圖的黃線先量好電阻約500歐姆。 然後開機,使用arduino uno配合labview 弄一個很簡陋的....示波器?  來觀察電壓隨時間的穩定性, 確定沒問題再開始邊測試邊向上加壓。
明顯的,現在的軟體回報電壓值已經不具有任何參考價值了, 不過同時,我這邊的Vref_in讀值也並非是真正直接餵給GPU的數值,真正輸出的PIN應該是up9511p的30號PIN,有經過RLL以及一些...應該是額外穩定媒介?

確定能穩定調節與輸出,接著就是喜聞樂見的往死里超時刻!
這邊為了方便調整,用Firestrike的Custom run ,視窗模式,循環跑第一個場景
如此方便邊手動調Vref_in電壓,一邊拉高GPU頻率找平衡點。

最後找到的平衡點大約就是在2176~2202MHz,記憶體等效頻率約9660~9680之間。 更往雖然能過測,但是分數不是很穩定,同時繼續加高電壓的話會開始有花屏的現象。

最終試到的跑分:
  此狀態下來graphic test 1,插座功率計的讀數最高約330W,扣掉顯卡處於待機狀態下的系統功耗來判斷,此狀態來自顯卡的貢獻應該有230W左右。 更精確的數值需要直流電流勾表,但是我沒有QQ。

  對比全預設約8600左右的圖形分數,這樣約達到了17~18%的提升,似乎是總算靠近了降壓超頻VEGA56的車尾。

-----------------------------------------------------------本文完------------------------------------------------------------

雖然我預期有更大的潛力,不過看了一下刷了魔改BIOS的1080衝上2265MHZ也要燒掉400W[16], 或者也能說實際上10系卡也算是出場頻率就接近極限了吧。

有趣的是如果電壓給低並且把頻率拉高的話, 功耗下降是必然,特別的是會看起來可以跑在更高的頻率,實際上分數會下降,穩定性方面倒是能穩住。

下面是一張上述情況下跑benchmark的截圖 僅僅是放出來娛樂一下=w=, 畢竟稱不上是正常的工作狀態。


最後希望版友們不吝於指教,或者我的電壓改修並沒有真正改對方向,也可能還有其他保護機制需要破除,我們還能徹底解放10系卡的性能也不一定呢!
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2 樓 純情文藝青年 yang2973
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我只能跪了

這種硬改(物理)不是像我這種小菜雞可以涉足的領域
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LV. 5
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3 樓 有錢那裡又大 iPhone9075
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看了一下 成本是140元 提升約18%性能

然後內文修改的部分就看不懂了 只覺得很厲害哈哈

羨慕樓主懂這些相關知識 可以動手DIY

我高職是讀電機的電表也只會量交流插座 至於量電阻甚麼鬼的就不會 真是相當慚愧



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GP 251
4 樓 抽卡合卡都出紅 hotdj
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厲害.GP送上

我已經很久沒用過熱風槍 跟 烙鐵了.懶...XD

話說以前把(遊戲顯卡改成專業繪圖卡)這條路好像完全鎖死了

感覺是從繪圖主晶片就鎖住了?
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GP 0
5 樓 STRIKE強襲 STRIKEWINGHK
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那個2080TI的BOSS怎樣安裝,下了是213408.rom的東西怎麼用
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未登入的勇者,要加入 6 樓的討論嗎?
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