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Marktübersicht eGPU: Grafik-Power für Laptops

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Bild: Gigabyte / Techstage.de

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Externe Grafikkarten versorgen Laptops mit mehr GPU-Leistung. Wir zeigen, wie die Karten arbeiten und welche Lösungen verschiedener Hersteller anbieten.

Es klingt verlockend: Einfach eine externe Grafikkarte im Gehäuse kaufen, per USB-C am Laptop anschließen und Spiele oder Virtual Reality (VR) mit der Leistung eines hochwertigen Desktop-PCs spielen. Externe Graphics Processing Units (eGPU) scheinen dank Thunderbolt 3 und USB-C endlich bereit für den Massenmarkt zu sein.

Die Idee, eine externe Grafikkarte in einem an sich schwachen System zu nutzen, ist nicht neu. Ein Ansatz ist, die leistungsstarke Schnittstelle PCI-Express zu verwenden. Doch dies ist eher etwas für Bastler, braucht es doch dedizierte Karten und meist angepasste Treiber.

Der aktuelle Ansatz nutzt die Thunderbolt-3-Schnittstelle. Diese liefert mit bis zu 40 Gigabit/s einen ordentlichen Durchsatz. Dennoch bleibt die Technik hinter einem internen PCIe-x16-Steckplatz zurück. Zum einen ist Thunderbolt 3 nur an eine PCI-Express-Lane angebunden, ein PCIe-x16-Steckplatz kann vier dieser Lanes nutzen. Zum anderen bringt der aktuelle Standard PCI Express 3.0 liefert 7,99 GByte/s - pro Lane. Die Datenübertragung ist bei Tunderbolt 3 also geringer, dennoch schnell genug für externe Grafikkarten. Zudem profitiert Thunderbolt 3 von einer breiten Unterstützung auf Mac- und Windows-Systemen. Bei Geräten wie aktuellen Ultrabooks oder Macbooks ist Thunderbolt 3 in den USB-C-Anschluss integriert.

Der Einsatz einer eGPU ist dadurch simpel: Das Betriebssystem erkennt das externe Gerät als zusätzliche Grafikkarte. Dank der aktuellen Treiberunterstützung können Windows und Mac OS die Karte wie ein internes Gerät ansprechen und die eGPU für rechenintensive Aufgaben nutzen.

Sinnvoll ist, eine eGPU zusammen mit einem externen Monitor zu verwenden. Im Normalfall werden Monitore, die an die eGPU angeschlossen sind, direkt vom Betriebssystem erkannt. Es ist theoretisch auch möglich, die eGPU mit dem internen Notebook-Display zu verwenden. Das funktioniert aber nur mit Zusatztools. Wer dies umsetzen möchte, sollte einen Blick auf das englischsprachige Forum von egpu.io werfen. Da die Daten jedoch vom System an die Karte und auf der gleichen Leitung wieder zurückgeliefert werden, leidet die Leistung

Wichtig ist zu wissen, dass nicht jeder USB-C-Anschluss automatisch Thunderbolt 3 unterstützt. Gerade bei Windows-basierten Notebooks können Hersteller bei jedem Anschluss entscheiden, welche Protokolle sie integrieren. Abhilfe schafft hier ein Blick in die Spezifikationen oder an den jeweiligen Anschluss. Wenn neben der USB-C-Buchse ein kleiner Pfeil eingetragen ist, sollte Thunderbolt vorhanden sein.

Ein anderes potentielles Problem könnte auf Systemen auftreten, die sowieso schon zwei Grafikkarten haben, etwa eine Nvidia Optimus neben der normalen Intel-HD-Grafik. Die eGPU landet dann als dritte Karte im System, was zu Konflikten führen kann. Tatsächlich hatten wir in unserem Praxistest mit einem aktuellen Macbook Pro aber keine Probleme.

Bei den eGPUs verfolgen die Hersteller zwei Ansätze: Komplettsysteme oder modulare Gehäuse. Beide haben Vor- und Nachteile. Ein Komplettsystem aus Gehäuse und Grafikkarte liefert ein Rundum-Sorglos-Paket: Das Netzteil ist auf die Grafikkarte abgestimmt, die Kühlung ist optimiert, der Treiber angepasst. Dafür sind Kunden auf den jeweils verbauten Grafikchip festgelegt. Im Test hatten wir so ein System von Gigabyte, verbaut war eine AMD RX580. Neben Gigabyte bietet Sonnett solche Systeme an, neben AMD-Systemen sind auch GPUs von Nvidia zu haben.

Alternativ können Nutzer Leergehäuse kaufen und die jeweilige Karte selbst einsetzen. Das bietet mehr Flexibilität bei der Auswahl der GPU und macht ein Upgrade einfach. Dafür muss man unter Umständen damit leben, dass die Kühlung nicht optimal oder etwas Bastelei beim Einbau notwendig ist. Die meisten Leergehäuse erlauben aber genug Platz für die jeweilige Karte samt Kühler. Solche eGPU-Gehäuse kommen unter anderem von Razer, Zotac oder HP Omen.

Welche Variante man bevorzugt, hängt stark vom Nutzer ab. Wer bereits eine leistungsstarke Grafikkarte besitzt, für den ist der Kauf eines einfachen Gehäuses oft sinnvoller als eine komplette Neuanschaffung. Wer hingegen sowieso alles neu kauft, kann auch zu einem Komplettsystem greifen.

Um die eGPU in der Praxis zu testen, haben wir eine RX 580 Gaming Box von Gigabyte mit einem Macbook Pro verbunden. Auf dem Mac lief die aktuellste Version von Mac OS, zudem war Windows 10 per Bootcamp nativ auf einer Partition installiert. Die gute Nachricht zuerst: Unter beiden Systemen funktioiniert die Karte problemlos. Wir steckten die Karte in den USB-C-Anschluss, Mac OS erkannte sie und die Karte ist sofort verfügbar. Damit die installierten Spiele, darunter Civilization VI und Counterstrike: Global Offensive, die Karte erkennen, mussten wir das externe 4K-Display lediglich als primärern Monitor definieren.

Unter Windows 10 war das Ergebnis ähnlich: Mit dem aktuellen Treiber von AMD war es kein Problem, die eGPU für Spiele oder Anwendungen zu nutzen.

Im Spiel haben wir den Leistungsschub sofort bemerkt. Um die Karte genauer zu überprüfen, testen wir die eGPU und die interne Grafikkarte mit dem Benchmark 3DMark und dem Szenario TimeSpy 1.0 Standard. Die Ergebnisse stammen aus der Windows-10-Installation des Macbook Pro.

3DMark, Timespy 1.0, Standard
interne Grafikkarte 1278
eGPU AMD RX 580 3955

Die Werte zeigen, dass die externe Karte einen massiven Leistungssprung gegenüber der integrierten Lösung liefert. Dabei kommt den eGPUs ein weiterer Vorteil zu Gute: Die Anbieter dieser Lösungen müssen hier nicht auf die abgespeckten mobilen Grafikchips setzen, sondern können die normalen Desktop-GPUs nutzen und die maximale Leistung ausschöpfen. Das bedeutet schnellere Chips und auch deutlich mehr Grafik-RAM.

Zusätzlich zum klassischen Gaming fanden wir im Test eine der wirklichen Stärken der eGPUs: Virtual Reality. VR-taugliche Systeme sind derzeit teuer, und nicht jeder will sich zusätzlich zum Notebook einen wenig portablen Desktop-PC stellen. Die eGPU kann genau hier ansetzen und normale Notebooks VR-tauglich machen. In unserem Test konnte SteamVR eine normale HTC Vive (Testbericht) problemlos erkennen, sowohl unter Windows wie auch unter Mac OS.

Ein positiver Nebeneffekt: Viele der eGPU-Gehäuse verfügen über eine ganze Reihe zusätzlicher Anschlüsse, von USB bis hin zu Netzwerk-Buchsen. Einige Produkte versorgen den Laptop per USB-C auch mit Strom, sie können so de facto die Funktion einer Docking-Station übernehmen.

Beim Kauf eines reinen Gehäuses sollte man unbedingt darauf achten, wie groß die verbaute Grafikkarte maximal sein darf.

HP Omen Accelerator GA1-1000ng, Thunderbolt 3 (1QX86EA#ABD)

Omen Accelerator

ASUS ROG XG Station 2 (90YV09B1-M0NA00)

Asus ROG XG Station 2

Razer Core X (RC21-01310100-R351)

Razer Core X RC2

Zotac Amp Box (ZT-TB3BOX-EUUK)

Zotac AMP Box

Komplettsysteme liefern alles, was man zum Einsatz braucht. Leider sind die verbauten GPUs nicht zwingend die aktuellsten. Ein Upgrade ist unter Umständen möglich, es kommt dann allerdings auf das Gehäuse an.

Gigabyte RX 580 Gaming Box (GV-RX580IXEB-8GD)

Gigabyte RX 580 Gaming Box

Gigabyte Aorus GeForce GTX 1080 Gaming Box (GV-N1080IXEB-8GD)

Gigabyte Aorus GTX 1080 Gaming Box

Sonnet eGFX Breakaway Puck - Radeon RX 570, Thunderbolt 3 (GPU-RX570-TB3)

Sonnet eGFX RX 570

Blackmagic Design eGPU (HM8Y2Z/A)

Blackmagic Design eGPU

Lenovo ThinkPad Thunderbolt 3 Grafik Dock (40AC0135EU/G0A10170UK)

Lenovo Grafik Dock

Im Rahmen unseres Praxistests waren wir von der eGPU mehr beeindruckt als wir bislang dachten: Die aktuelle Generation der Geräte funktioniert einfach — und das sowohl unter Mac OS wie unter Windows 10. Damit werden die Geräte eine interessante Alternative für alle, die gerne spielen oder ressourcenintensive Programme nutzen, aber keinen zusätzlichen Desktop-Rechner zusätzlich zum Notebook einrichten möchten. Gerade für VR-Fans sind eGPUs eine interessante Alternative zum hochgezüchteten Desktop oder schweren Gaming-Notebook.

Es gibt aber ein paar Punkte zu beachten: Wir empfehlen jedem, einen externen Monitor mit der eGPU zu nutzen. Es lässt sich die Grafikkausgabe auch auf das interne Display umleiten, zumindest für Bastler, die kein Problem mit Leistungseinbrüchen haben. Zudem sollten Windows-Nutzer genau darauf achten, dass der Laptop USB-C samt Thunderbolt-3-Unterstützung mitbringt.

Bei der Wahl zwischen einem modularen oder Komplettsystem kommt es auf die Präferenzen des Käufers an. Wer sich eine ordentliche Karte und ein separates Gehäuse leisten kann, der fährt damit wahrscheinlich langfristig besser. Doch auch die Komplettsysteme liefern deutlich mehr Leistung als eine interne Grafik und sind noch dazu meist günstiger als die Kombination aus Gehäuse und Karte.

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