Die häufigste Frage, die uns nach unserem Test der MSI XpertStation WS300 gestellt wurde, dreht sich um ein zentrales Thema: Der GB300 Grace Blackwell Ultra Superchip ist ein 1,300-Watt-Prozessor, der normalerweise in einem wassergekühlten Rack verbaut wird. Wie verhält es sich also mit der Wärmeentwicklung, wenn man ihn in einem Tower-Gehäuse verwendet? Die Sorge ist berechtigt: Ein GB300-System, das an seine thermische Grenze stößt, verliert an Leistung, und ein System, das unter Dauerlast drosselt, erfüllt nicht die Erwartungen. In unserem Testbericht stellten wir fest, dass die WS300 während der gesamten Testphase kühl und stabil blieb. Die Erklärung dafür finden sich in den Kühldaten von MSI, die wir hier mit den während eines Systemlaufs aufgezeichneten Temperatur-, Leistungs- und Taktraten kombiniert haben.
Was die Schleife zu tun hat
Das Wärmebudget der DGX Station wird von NVIDIA vorgegeben. Das GB300-Modul hat eine SuperChip-Leistungsgrenze von 1,300 W, und das gesamte System wird von einem einzigen 1,600-W-Netzteil versorgt, das auch Speicher, Pumpen, Lüfter und eine optionale RTX PRO-Karte mit Strom versorgen muss. Fast die gesamten 1,300 W werden an vier Stellen in Wärme umgewandelt: der Blackwell Ultra GPU mit ihren 252 GB HBM3e-Speicher, der 72-Kern-CPU Grace, 496 GB Arbeitsspeicher verteilt auf vier SOCAMM LPDDR5X-Module und dem ConnectX-8 SuperNIC mit seinen zwei optischen 400GbE-Anschlüssen. MSI verwendet Kühlplatten an allen vier Komponenten, und der Kühlkreislauf verläuft durch zwei 360-mm-Radiatoren mit sechs 120-mm-Lüftern. Ein separater 120-mm-Gehäuselüfter sorgt für die Luftzirkulation im restlichen Gehäuse, um die SSDs und andere luftgekühlte Komponenten zu kühlen. MSI gibt die Gesamtleistungsaufnahme von CPU und GPU mit 1,400 W an, was etwa 100 W über dem liegt, was NVIDIA dem Superchip zugesteht.
Diese 100 W Reserve sind eine wichtige Designentscheidung. Ein Kreislauf, der nur für die Nennlast ausgelegt ist, bietet keinen Spielraum für ein warmes Büro, einen verstaubten Radiator oder einen Lüfter, der nur mit reduzierter Drehzahl läuft. Ein Kreislauf mit ausreichendem Leistungsspielraum bedeutet, dass das Silizium seine Leistungsgrenze erreicht, bevor es seine thermische Grenze erreicht.
Daten der Kühlplatte von MSI
MSI hat uns die Charakterisierungsdaten des Kühlkreislaufs zur Verfügung gestellt. Das Unternehmen nennt die Methodik CIT (Component Integrity Test) und kennzeichnet die Kurven als empirisch: Sie wurden auf dem Prüfstand unter wiederholten Druck- und Temperaturzyklen gemessen. Das erste Diagramm ist für einen Thermoingenieur besonders relevant. Es zeigt den Wärmewiderstand in Grad Celsius pro Watt für die Kühlplatten von GPU und CPU in Abhängigkeit vom Kühlmitteldurchfluss sowie den Druckabfall, den jede Platte auf die Pumpe ausübt.
Die GPU-Platte beginnt bei einem Durchfluss von 0.3 Litern pro Minute mit etwa 0.031 °C/W und sinkt mit steigendem Durchfluss steil ab. Sie erreicht etwa 0.017 °C/W bei 1.5 l/min und 0.012 °C/W bei 3 l/min. Die CPU-Platte, die einen deutlich leistungsschwächeren Bereich abdeckt, liegt mit etwa 0.028 °C/W bei 1.5 l/min höher. Der Wärmewiderstand multipliziert die Leistung in Grad: Bei 1.5 l/min verursacht jede 100 W, die durch die GPU-Platte fließen, einen Temperaturanstieg von etwa 1.7 °C zwischen Kühlmittel und Platte. Bei einer Leistung von 1,000 W liegt die Temperatur der Platte etwa 17 °C über der Wassertemperatur. Der damit verbundene Druckabfall steigt quadratisch mit dem Durchfluss. Bei 1.5 l/min verursacht die GPU-Platte einen Druckverlust von etwa 1.1 PSI und die CPU-Platte von etwa 1.9 PSI. Die Kurven flacht ab einem Durchfluss von 2 l/min ab, weshalb der Kreislauf für einen Betrieb im Bereich von 1.5 bis 2 l/min ausgelegt ist; ein höherer Durchfluss bringt einen abnehmenden thermischen Ertrag bei gleichzeitig hohen Pumpenkosten mit sich.
Heizkörper, Lüfter und der Kompromiss zwischen Lärm und Geräuschentwicklung
Die zweite Diagrammgruppe behandelt das andere Ende des Kühlkreislaufs. ATD steht für Umgebungstemperaturdifferenz und bezeichnet den Temperaturanstieg des Kühlmittels gegenüber der Raumluft, nachdem es die Radiatoren verlassen hat. Dieser Wert definiert die Mindesttemperatur aller Systemkomponenten, da keine Komponente im Kreislauf kühler sein kann als das Kühlwasser selbst. MSI stellt die ATD in Abhängigkeit von der Wärmelast für die beiden 360-mm-Radiatoren bei Durchflussraten von 1 bis 2 l/min dar, einmal mit den sechs Lüftern bei 100 % PWM-Ansteuerung (Pulsweitenmodulation) und einmal bei 60 %.
Bei voller Lüfterdrehzahl halten die Radiatoren die Kühlmitteltemperatur über den gesamten Durchflussbereich bei einer Wärmelast von 1,000 W innerhalb von 5 bis 9 °C der Umgebungstemperatur und bei 1,400 W, also jenseits der Leistungsgrenze des Superchip, innerhalb von 8 bis 12 °C. Die Kurven verlaufen nahezu linear. Langsamer fließendes Kühlmittel verweilt länger im Radiator und tritt näher an der Raumtemperatur aus. Daher liegt die Kurve für 1 l/min am niedrigsten. Der Nachteil ist der höhere Widerstand der Kühlplatte bei geringem Durchfluss (siehe erstes Diagramm). Der Betriebspunkt des Kreislaufs stellt somit ein Gleichgewicht zwischen beiden dar. Die Kurve mit 60 % PWM-Ansteuerung ist für ein System neben dem Schreibtisch realistischer, da niemand sechs 120-mm-Lüfter im Büro mit voller Drehzahl betreiben möchte.
Bei 60 % Auslastung verdoppelt sich die Lufttemperatur (ATD) in etwa: 10 bis 16 °C bei 1,000 W und 15 bis 23 °C bei 1,400 W – ein vergleichsweise geringer Temperaturanstieg. Selbst bei voller Superchip-Leistung und reduzierter Lüfterdrehzahl liegt die Temperatur des Kühlmittels beim Eintritt in die Kühlplatten maximal 23 °C über der Raumtemperatur. Rechnet man den Temperaturanstieg der GPU-Platte von 17 °C aus dem ersten Diagramm hinzu, liegt das Blackwell Ultra-Paket bei 1,000 W etwa 40 °C über der Umgebungstemperatur und damit deutlich innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs in jedem normalen Büro. Das letzte Diagramm von MSI zeigt die Impedanzkurve des Radiators auf der Luftseite. Sie verdeutlicht den Druck, den die Lüfter überwinden müssen, um Luft durch die Kühlrippen zu drücken. Der Wasserspiegel erreicht dabei etwa 1 mm bei 135 CFM und 2 mm bei 185 CFM. Der geringe Strömungswiderstand ermöglicht den niedrigen Lüfterdrehzahl.
Unsere Fahrt: ~3 Stunden auf der GB300
Die Designkurven beschreiben das Sollverhalten einer Schleife. Um das tatsächliche Verhalten zu beobachten, haben wir die WS300 über einen Zeitraum von 2.8 Stunden in fünf Phasen getestet: 75 Minuten Dauerbelastung unter GPU-Last, anschließend DeepSeek v4 Flash-Zugriff über vLLM mit drei Profilen, eine gleichmäßige Verteilung von 512 Eingangs- und 512 Ausgangstoken, eine prefill-intensive Arbeitslast mit 8,192 Eingangs- und 1,024 Ausgangstoken sowie eine dekodierungsintensive Arbeitslast mit 1,024 Eingangs- und 8,192 Ausgangstoken, jeweils mit schrittweise erhöhter Parallelität. Abschließend folgte eine Beobachtungsphase im Leerlauf. GPU-, HBM-, CPU- und Leistungsdaten wurden kontinuierlich erfasst. Kühlmittel-, Gehäuseluft- und Platinentemperaturen wurden vom BMC gemessen, dessen Werte alle paar Minuten abgefragt wurden. Die schattierten Bereiche in den Diagrammen markieren die einzelnen Phasen.
Während des gesamten Burn-in-Tests wurde die Temperatur des Blackwell Ultra-Chips bei 60 °C gehalten, während HBM3e mit 70 °C etwa 10 °C wärmer war und Grace 64 °C erreichte. Dies sind die Werte im stationären Zustand bei einer GPU-Leistung von ca. 1,000 W. Sie stiegen über die 75 Minuten nicht an, was darauf hindeutet, dass sich der Testzyklus stabilisiert hat und noch Reserven vorhanden sind. Die Inferenzphasen sind im Durchschnitt kühler, da die Last sprunghafter auftritt: Die GPU erreichte bei gleichmäßiger Auslastung erneut einen Spitzenwert von 60 °C und während des langen Dekodierungsanstiegs 58 °C, während HBM maximal 73 °C erreichte. Der sägezahnförmige Verlauf der DRAM-Kurve ist ein Artefakt des Abtastintervalls des BMC; der LPDDR5X-Speicher selbst erreichte einen Spitzenwert von ca. 75 °C. Der wärmste Sensor im Testfeld war während des größten Teils der ConnectX-8 mit 76 bis 77 °C. Die Leerlauftemperaturen lagen bei 33 bis 36 °C für GPU und HBM und bei ca. 48 °C für Grace.
Während des Einbrennprozesses verließ das Kühlmittel die Radiatoren mit 37 °C und kehrte mit 47 °C von den Kühlplatten zurück – ein Temperaturanstieg von 10 °C im Kreislauf. Die Luft im Gehäuse erreichte 46 °C, die BMC-Grundplatine 52 °C und der wärmste Sensor auf der Platine 56 °C. Alle diese Werte stabilisierten sich innerhalb der ersten 15 Minuten unter Last und blieben konstant, um dann nach dem Ende der Last innerhalb weniger Minuten wieder abzufallen. Im Leerlauf lag die Kühlmitteltemperatur bei 30 bis 31 °C.
Beim Burn-in-Test lag die GPU-Leistung bei etwa 995 W, wobei Grace weitere 85 bis 90 W hinzufügte, was zu einer Gesamtleistung des Superchips von knapp 1,080 W führte. Dies entspricht der oben genannten Kühlmittel-Differenz. Bei gleicher Arbeitslast erreichte die GPU-Leistung bei hoher Parallelität kurzzeitig ebenfalls 1,000 W. Die Phase mit hohem Prefill-Anteil lief in kurzen Schüben bis zu einer Gesamtleistung von etwa 1,050 W. Der Anstieg der Leistung während der Dekodierungsphase verdeutlicht am besten, wie ein Inferenzserver eine GPU auslastet: Die Leistung stieg von etwa 500 W auf etwas über 1,000 W, da sich die Parallelität in jeder Phase verdoppelte. Zu keinem Zeitpunkt des Tests näherte sich die Gesamtleistungsaufnahme des Superchips dem im Diagramm markierten Grenzwert von 1,300 W um weniger als 200 W. Für die Energieplanung ist der Leerlauf wichtig: Die GPU allein verbraucht im Leerlauf 150 bis 210 W, der Gesamtverbrauch des Superchips liegt im Leerlauf bei 220 bis 290 W.
Die Blackwell Ultra lief vom Beginn des Burn-In-Tests bis zum Ende mit etwa 2.07 GHz – ein konstanter Takt in jeder Phase ohne Einbrüche. Grace hielt sich bei normalem Jitter nahe 3.5 GHz, HBM bei 4,000 MHz und LPDDR5X bei 3,200 MHz. Eine thermisch limitierte GPU würde sich hier durch starkes Ruckeln äußern, da der Boost-Algorithmus die Taktfrequenz reduziert und sich wieder erholt; eine leistungslimitierte GPU hingegen durch einen lastabhängigen Takt. Keines dieser Muster trat in unseren Tests auf. Unter diesen Lasten war das System weder so heiß noch so stark durch den Stromverbrauch eingeschränkt, dass es seinen maximalen Takt verlassen musste.
Die beiden Aspekte miteinander verbinden
Die Kurven von MSI und unsere Messungen wurden unabhängig voneinander erstellt und führen zum selben Ergebnis. Ausgehend von einem Kühlmitteltemperaturanstieg von 10 °C bei 1,080 W. Die von einer Flüssigkeit transportierte Wärme entspricht dem Produkt aus Durchflussmenge und Temperaturanstieg. Dieser Unterschied impliziert eine Kühlmitteldurchflussmenge von etwa 1.5 Litern pro Minute für wasserbasiertes Kühlmittel – genau im von MSI charakterisierten Bereich. Laut MSI-Kühlerdiagramm sollte die Kühlmitteltemperatur bei dieser Durchflussmenge und Last bei 100 % Lüfterdrehzahl etwa 8 °C über der Raumtemperatur liegen; bei 60 % etwa 14 °C. Da uns im MSI-Labor kein kalibriertes Umgebungsthermometer zur Verfügung stand, können wir den Regelkreis nicht gradgenau schließen. Eine Zulauftemperatur von 37 °C ist jedoch mit einem warmen Laborraum und Lüftern, die deutlich unter ihrer maximalen Drehzahl laufen, vereinbar.
Bei einer Durchflussrate von 1.5 l/min beträgt der gemessene Widerstand der GPU-Platte etwa 0.017 °C/W, was bei einer Leistung von 995 W einen Temperaturanstieg von 17 °C zwischen Kühlmittel und Platte erwarten lässt. Wir haben den Blackwell Ultra-Die bei 60 °C gegenüber einer Versorgungsspannung von 37 °C gemessen, was einer Differenz von 23 °C entspricht. Die verbleibenden 6 °C Differenz sind auf die thermische Schnittstelle und das Gehäuse selbst zurückzuführen – den Teil des Wärmepfads, den die Kühlplatte nicht beeinflussen kann. Für eine GPU dieser Größe mit zwei Retikeln ist dieser Wert vernachlässigbar. Die Platte verhält sich wie in den Benchmark-Daten von MSI angegeben, und der Abstand zwischen Die und Kühlmittel ist physikalisch bedingt.
Betrachtet man das Budget aus einem anderen Blickwinkel, wird der zuvor erwähnte Spielraum deutlicher. NVIDIAs Rechenzentrums-GPUs beginnen erst bei Temperaturen um die 80 Grad Celsius mit der Taktfrequenzreduzierung. Daher lagen beim WS300 unter Volllast etwa 20 °C zwischen dem Blackwell-Ultra-Chip und dem Punkt, an dem das Wärmemanagement eingreifen würde – und das bei einer Leistungsaufnahme des Kühlkreislaufs von 1,080 W. Selbst bei der maximalen Leistungsaufnahme des Superchip von 1,300 W erhöht eine zusätzliche Leistungsaufnahme von 220 W durch eine 0.017 °C/W-Kühlplatte die GPU-Temperatur um weniger als 4 °C. Laut MSIs Diagramm steigt die Kühlmitteltemperatur durch diese zusätzliche Last nur um etwa 2 °C.
Was dies für einen Käufer bedeutet
Die WS300 drosselt ihre Leistung auch unter anhaltender Inferenz- oder synthetischer Last nicht, da ihr Kühlkreislauf über der Leistungsgrenze des Superchips dimensioniert wurde. Die gemessenen Temperaturen lassen am Grafikprozessor noch etwa 20 °C Spielraum, während HBM und CPU im Vergleich zu ihren Leistungsgrenzen weiterhin kühler bleiben. Die wärmste Komponente ist der ConnectX-8, weshalb er überhaupt erst in den Kühlkreislauf integriert ist. Die Kühlmitteltemperaturen stabilisieren sich innerhalb von 15 Minuten und sinken innerhalb weniger Minuten wieder ab, sodass sich die Wärme bei aufeinanderfolgenden Aufgaben nicht staut. Die Lüfterdrehzahl ist der einzige Stellhebel zwischen Geräuschentwicklung und Kühlmitteltemperatur. MSIs Daten zeigen, dass das System bei 60 % Auslastung einen deutlich reduzierten Luftstrom verkraften kann, bevor die Lüfterdrehzahl erhöht werden muss. Unverändert bleibt der Stromverbrauch: In Nordamerika ist weiterhin ein 20-A-Stromkreis erforderlich, und der Stromverbrauch im Leerlauf liegt zwischen 220 und 290 W. Dies ist notwendig, um 252 GB HBM3e und eine 72-Kern-ARM-CPU betriebsbereit zu halten. Angesichts dieser Investition dürfte das System jedoch ohnehin selten im Leerlauf laufen.
Dieser Bericht wird von MSI gesponsert. Alle in diesem Bericht geäußerten Ansichten und Meinungen basieren auf unserer unvoreingenommenen Beurteilung des/der betrachteten Produkts/Produkte.
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