Persiguiendo grados: cómo tener la CPU más fría de la manzana

Si has comprado una CPU de gama alta en los últimos años, sabrás que el rendimiento tiene un coste: el calor. Hace poco escribimos sobre cómo reducir los niveles de ruido de tu disipador si estás dispuesto a renunciar ligeramente al rendimiento.

Este artículo es justo lo contrario. Supondremos que usted es igual de obsesivo que nuestros especialistas internos y que hará todo lo que esté en su mano para conseguir ese último grado y exprimir ese último gramo de rendimiento de las piezas en las que ha gastado el dinero que tanto le ha costado ganar.

Hace poco conseguimos unos 14900K en el laboratorio y queríamos ver exactamente hasta dónde podíamos bajar las temperaturas de estos monstruos absolutos de los números.

Algunas notas importantes sobre nuestra plataforma de pruebas en este artículo:

Estamos utilizando nuestra serie Hydro X de refrigeración por agua personalizada para mantener una temperatura constante del refrigerante de 30 grados centígrados. Esto es bastante bajo, pero si eres un usuario de gama alta que persigue el rendimiento, lo más probable es que ya tengas una configuración bastante exagerada. Hemos medido las velocidades de reloj y las temperaturas, pero no vamos a profundizar demasiado en los puntos de referencia y las cifras de rendimiento, ya que sólo nos importan las temperaturas y el margen térmico.

Para las pruebas en sí estamos ejecutando Cinebench R23 en bucle durante 30 minutos, y registrando los últimos 15 minutos. Los valores medios de estos 15 minutos son los que se pueden ver en los gráficos de abajo. El 14900K se ejecuta en nuestra placa MSI Z790 godlike con límites de potencia PL1 y PL2 ilimitados (lo que resulta en un consumo medio de la CPU de 360 W).

No hace falta decirlo, pero poner tu nueva CPU de 500$ en un pequeño tornillo de banco y desmontarla físicamente anulará tu garantía, así que todo lo descrito en este artículo debe realizarse bajo tu propia responsabilidad. Las CPU tienen pequeños componentes delicados, así que ten mucho cuidado si decides probar esto en tu propio sistema. No nos hacemos responsables si tu CPU muere en el proceso, pero nos sentiremos un poco mal por ti.

Ahora, ¿por qué fuimos con 30 grados de temperatura del refrigerante en el primer lugar? Sencillamente porque vimos que a este nivel el chip era casi capaz de mantener los relojes a pleno rendimiento con nuestro XC7 Elite. Así que, en teoría, si te sientes cómodo con los ventiladores a tope y tienes mucha superficie de radiador en tu sistema de refrigeración personalizado, podrás mantener casi a pleno rendimiento todos los núcleos del 14900K, casi.

Probablemente la modificación más fácil que puedes hacer para aumentar las temperaturas es montar lo que se llama un "marco de contacto". Los chips LGA 1700 tienen una forma más larga y rectangular que las CPU anteriores de Intel, lo que supuso un pequeño problema, ya que se deformaban ligeramente bajo la presión del ILM estándar (el elemento que se coloca sobre la CPU para sujetarla firmemente en el zócalo). Varias empresas han hecho marcos de contacto modificados que alivian esto, y se asegura de que el contacto entre la CPU y el bloque de agua / refrigerador está optimizado.

Probamos montando uno de estos marcos, y vimos una pequeña caída de temperatura de alrededor de 1,9 grados centígrados. Al observar la huella de la pasta térmica, es evidente que el marco de contacto marca una diferencia significativa para conseguir un mejor contacto entre el HIS (la parte superior de la CPU que está en contacto con el disipador) y la placa fría del disipador.

En las dos imágenes de arriba se puede ver cómo la impresión de pasta térmica es con, y sin un marco de contacto montado. A la izquierda se puede ver que la pasta térmica en el borde central izquierdo y derecho no se comprimen completamente. Esto se debe a que el ILM estándar presiona muy fuerte en esos puntos exactos de la CPU. En la imagen de la derecha se puede ver como el marco de contacto proporciona una presión uniforme en todo el IHS lo que hace que no se "doble" en el centro.

Esta modificación es bastante sencilla, pero aún así es necesario quitar el ILM estándar de la placa base. También hay que tener cuidado con algunos marcos de contacto cuánto se aprietan como demasiado, o muy poca presión puede causar problemas tales como la falta de canales de DRAM, etc.

Delidding es un término que se utiliza cuando se quita la "tapa" de la CPU. La "tapa" se refiere al IHS. En las CPUs modernas estas están soldadas en su lugar y pueden ser bastante difíciles de quitar por lo que necesitará una herramienta de delidding.

Estas herramientas vienen en muchas formas - las que usamos arriba son muy fáciles de usar. Sólo tienes que poner tu CPU en la pequeña ranura, y tienes que apretar un tornillo hasta que el IHS es forzado fuera de la CPU. El inconveniente de toda esta operación es que tanto esta herramienta como la pasta térmica de metal líquido que querrás utilizar (para sacar el máximo partido a tu proceso de delidding) cuestan un ojo de la cara. Nos gastamos unos 70 dólares en la herramienta, así que si sólo vas a retirar una CPU, es un factor a tener en cuenta.

Después de haber quitado el IHS tendrá que quitar la soldadura de la CPU, y el IHS también. Si has comprado pasta térmica líquida para metal, puedes poner una gota de ésta ya que disolverá la soldadura - simplemente frótala bien y déjala reposar durante 5 minutos y límpiala. Es posible que tenga que repetir este proceso varias veces. Ten cuidado de no golpear los pequeños SMD's que están en el PCB de la CPU mientras limpias la soldadura. Esto destruiría irreversiblemente la CPU.

También querrá quitar la sustancia negra parecida a la goma que hay en el chip. No utilice objetos metálicos para ello, sino rascadores de plástico o tarjetas. De nuevo, tenga cuidado de no dañar los pequeños componentes de la PCB.

Dependiendo de su muestra de CPU en particular, es posible que también tenga que aplanar el propio IHS. Nuestras muestras tenían bastantes puntos altos en el centro que también se pueden ver en la imagen de arriba, donde el niquelado se ha lijado, pero sólo en el centro.

Puedes ver si necesitas hacer esto colocando el IHS (después de haber quitado toda la goma negra y la soldadura) en la PCB de nuevo. Si el IHS sólo hace contacto con la PCB, entonces necesitas quitar más goma, o lijarlo ligeramente. Deberías poder "pivotar" el IHS alrededor del centro ya que estará justo en contacto con el troquel de la CPU.

Comparando los tres escenarios (stock, marco de contacto y marco de contacto + delidding con metal líquido) vemos que conseguimos una disminución de 9,3 grados centígrados en las temperaturas en el paquete desde nuestras temperaturas de stock a nuestro mejor escenario. En los núcleos de alto rendimiento también se registró un descenso de 8,5 grados.

Ahora, mientras que una disminución de casi 10 grados en las temperaturas suena muy bien, en realidad no hacer nada para nosotros en este escenario. ¿Recuerdas que escribimos que casi alcanzamos velocidades de sobrealimentación máximas con el montaje original?

En el gráfico de arriba se puede ver que nuestra velocidad media en los núcleos de rendimiento de nuestro soporte de stock, y nuestro experimento bastante caro es casi el mismo. De hecho, más allá del marco de contacto ya no hay ninguna ganancia de rendimiento que encontrar ya que la CPU funciona tan rápido como puede (sin ningún overclocks manual).

Entonces, ¿es todo una pérdida de tiempo? ¿Nos hemos gastado 130 dólares en marcos de contacto, herramientas de delid y pasta térmica de metal líquido sin motivo? La verdad es que no.

Porque aunque realizamos estas pruebas a temperaturas de refrigerante de 30 grados, es poco probable que tu sistema sea capaz de refrigerar un bucle con una CPU de 360W hasta 30 grados con un nivel de ruido cómodo en los ventiladores. Y aquí es donde están las ganancias - margen térmico.

Piénsalo de esta manera: con nuestro soporte original teníamos que usar agua fría a 30 grados en nuestro circuito para asegurarnos de que nuestra CPU casi pudiera alcanzar los niveles máximos de aceleración. En aras de una explicación más fácil, digamos que la CPU es capaz de alcanzar los niveles de impulso completo a 30 grados Celsius. No podemos hacer funcionar nuestros ventiladores a menos de, por ejemplo, 1600 RPM porque eso es lo que se necesita para mantener el refrigerante a esta temperatura.

Ahora bien, si tuviéramos 10 grados de margen térmico, no tendríamos que enfriar el agua a 30 grados, sino sólo a 40 grados. Esto a su vez significaría que podemos reducir la velocidad de nuestros ventiladores, ya que no estamos tratando de enfriar el agua a 10 grados por encima de la temperatura ambiente, sino ahora a 20 grados.

Alternativamente, podríamos utilizar el espacio térmico adicional para overclockear más nuestra CPU y obtener más rendimiento de ella (con el coste de un consumo de energía adicional, por supuesto).

Para nosotros es divertido jugar con el hardware y ver hasta dónde podemos llegar, pero en el mundo real los beneficios son muy pequeños, especialmente si utilizas tu PC principalmente para jugar.

Pero, de nuevo, muchas cosas no existen porque tengan sentido, sino porque a algunos miembros de la comunidad de constructores de PC les gusta seguir superando los límites. Después de todo, ¿qué aburrido sería si todos tuviéramos la misma caja beige que los demás?