Chasser les degrés - comment avoir l'unité centrale de traitement la plus froide du quartier ?

Si vous avez acheté un processeur haut de gamme ces dernières années, vous savez que les performances ont un coût : la chaleur. Nous avons récemment écrit sur la façon dont vous pouvez réduire les niveaux de bruit de votre refroidisseur si vous êtes prêt à faire un léger compromis sur les performances.

Cet article est tout le contraire. Nous partons du principe que vous êtes tout aussi obsessionnel que nos spécialistes internes et que vous ferez tout ce qui est en votre pouvoir pour obtenir le dernier degré et la dernière once de performance des pièces pour lesquelles vous avez dépensé votre argent durement gagné.

Nous avons récemment reçu des 14900K dans le laboratoire et nous voulions voir à quel point nous pouvions abaisser la température de ces monstres de calcul.

Quelques remarques importantes sur notre plateforme de test dans cet article :

Nous utilisons notre série Hydro X de refroidissement à eau personnalisé pour maintenir une température constante de 30 degrés Celsius. C'est assez bas, mais si vous êtes un utilisateur haut de gamme à la recherche de performances, il y a de fortes chances que vous ayez déjà une configuration surdimensionnée. Nous mesurons les vitesses d'horloge et les températures, mais nous ne nous pencherons pas trop sur les différents benchmarks et les chiffres de performance, car nous ne nous intéressons qu'aux températures et à la marge thermique.

Pour les tests proprement dits, nous faisons tourner Cinebench R23 en boucle pendant 30 minutes et enregistrons les 15 dernières minutes. Les valeurs moyennes sur ces 15 minutes sont ce que vous pouvez voir dans les graphiques ci-dessous. Le 14900K fonctionnant sur notre carte MSI Z790 godlike est avec des limites de puissance PL1 et PL2 illimitées (résultant en une consommation moyenne du CPU de 360W).

Il va sans dire que mettre votre nouveau CPU à 500$ dans un petit étau et le démonter physiquement annulera votre garantie, donc tout ce qui est décrit dans cet article doit être fait à vos risques et périls. Les processeurs contiennent des composants délicats, soyez donc très prudent si vous décidez d'essayer ceci sur votre propre système. Nous ne prenons aucune responsabilité si votre processeur meurt au cours du processus, mais nous nous sentons un peu mal pour vous.

Pourquoi avons-nous choisi une température de refroidissement de 30 degrés ? Tout simplement parce que nous avons vu qu'à ce niveau, la puce était presque capable de maintenir des horloges de boost complètes avec notre XC7 Elite. Donc en théorie, si vous êtes à l'aise avec vos ventilateurs et que vous avez une grande surface de radiateur dans votre système de refroidissement personnalisé, vous êtes en mesure de maintenir des horloges de boost presque complètes sur le 14900K - presque.

La modification la plus simple que vous puissiez faire pour augmenter les températures est de monter ce que l'on appelle un "cadre de contact". Les puces LGA 1700 sont plus longues et plus rectangulaires que les CPU précédents d'Intel, ce qui a posé un petit problème : elles se déformaient légèrement sous la pression de l'ILM standard (le truc que l'on serre sur le CPU pour le maintenir fermement en place dans le socket). Diverses entreprises ont modifié les cadres de contact afin d'atténuer ce problème et de s'assurer que le contact entre le processeur et le bloc d'eau/refroidisseur est optimisé.

Nous avons essayé de monter l'un de ces cadres et avons constaté une légère baisse de température d'environ 1,9 degré Celsius. En regardant l'empreinte de la pâte thermique, il est clair que le cadre de contact fait une différence significative pour obtenir un meilleur contact entre le HIS (la partie supérieure du CPU qui est en contact avec votre refroidisseur) et la plaque froide du refroidisseur.

Dans les deux photos ci-dessus, vous pouvez voir comment l'empreinte de la pâte thermique est avec et sans cadre de contact monté. Sur la gauche, vous pouvez voir que la pâte thermique sur le bord central gauche et droit n'est pas complètement comprimée. Ceci est dû au fait que l'ILM standard appuie très fort sur ces endroits précis du CPU. Sur l'image de droite, vous pouvez voir comment le cadre de contact fournit une pression uniforme sur l'ensemble de l'IHS, ce qui lui permet de ne pas se "plier" au milieu.

Cette modification est assez simple, mais nécessite tout de même de retirer l'ILM standard de la carte mère. Il faut également faire attention au serrage de certains cadres de contact, car une pression trop forte ou trop faible peut entraîner des problèmes tels que l'absence de canaux DRAM, etc.

Le terme "Delidding" désigne le fait de retirer le "couvercle" de l'unité centrale de traitement. Le "couvercle" fait référence à l'IHS. Sur les processeurs modernes, ils sont soudés en place et peuvent être assez difficiles à retirer, c'est pourquoi vous aurez besoin d'un outil d'extraction.

Ces outils se présentent sous différentes formes - ceux que nous utilisons ci-dessus sont très faciles à utiliser. Il suffit de placer le processeur dans la petite fente et de serrer une vis jusqu'à ce que l'IHS se détache du processeur. L'inconvénient de cette opération est que cet outil et la pâte thermique à base de métal liquide que vous voudrez utiliser (pour tirer le meilleur parti de votre processus de désidentification) coûtent assez cher. Nous avons dépensé environ 70 dollars pour l'outil de désidentification lui-même, donc si vous ne désidentifiez qu'un seul processeur, c'est un facteur qui mérite d'être pris en compte.

Après avoir retiré l'IHS, vous devrez retirer la soudure du processeur et de l'IHS. Si vous avez acheté de la pâte thermique métallique liquide, vous pouvez en mettre une goutte qui dissoudra la soudure - il suffit de bien l'appliquer, de la laisser reposer pendant 5 minutes et de l'essuyer. Il se peut que vous deviez répéter ce processus plusieurs fois. Veillez à ne pas toucher les petits composants SMD qui se trouvent sur le circuit imprimé de l'unité centrale lorsque vous essuyez la soudure. Cela endommagerait irrémédiablement l'unité centrale.

Vous devez également enlever la substance noire semblable à du caoutchouc sur la puce elle-même. N'utilisez pas d'objets métalliques, mais des grattoirs ou des cartes en plastique. Là encore, veillez à ne pas endommager les petits composants du circuit imprimé.

En fonction de l'échantillon de votre processeur, vous devrez peut-être aussi aplanir l'IHS lui-même. Nos échantillons présentaient des points hauts au milieu, que l'on peut également voir sur la photo ci-dessus, où le nickelage a été poncé, mais seulement au centre.

Vous pouvez vérifier si cela est nécessaire en plaçant à nouveau l'IHS (après avoir enlevé tout le caoutchouc noir et la soudure) sur le circuit imprimé. Si l'IHS n'entre en contact qu'avec le circuit imprimé, vous devez soit retirer plus de caoutchouc, soit le poncer légèrement. Vous devriez pouvoir faire pivoter l'IHS autour du centre, car il sera juste en contact avec la puce du processeur.

En comparant les trois scénarios (stock, cadre de contact et cadre de contact + délestage avec du métal liquide), nous constatons que nous avons obtenu une baisse de température de 9,3 degrés Celsius sur le paquet entre les températures de stock et notre meilleur scénario. Sur les cœurs de performance, nous avons également constaté une baisse de température d'environ 8,5 degrés.

Bien qu'une baisse de température de près de 10 degrés puisse sembler intéressante, cela ne nous a pas vraiment aidés dans ce scénario. Vous vous souvenez que nous avons écrit que nous avons presque atteint des vitesses de suralimentation maximales avec le montage de série ?

Sur le graphique ci-dessus, vous pouvez voir que notre vitesse moyenne sur les cœurs de performance de notre support de base et de notre expérience plutôt coûteuse est presque la même. En fait, au-delà du cadre de contact, il n'y a plus de gains de performance à trouver puisque le CPU fonctionne aussi vite qu'il le peut (sans aucun overclock manuel).

Alors, est-ce que tout cela n'est qu'une perte de temps ? Avons-nous dépensé 130$ pour des cadres de contact, des outils de dépose et de la pâte thermique liquide sans raison ? Pas vraiment.

En effet, bien que nous ayons effectué ces tests à des températures de refroidissement de 30 degrés, il est peu probable que votre système soit capable de refroidir une boucle avec un CPU de 360W jusqu'à 30 degrés avec un niveau de bruit confortable pour les ventilateurs. Et c'est là que se trouvent les gains - la marge thermique.

Pensez-y de la manière suivante : avec notre support de base, nous devions utiliser de l'eau froide à 30 degrés dans notre boucle pour nous assurer que notre CPU pouvait presque atteindre les niveaux de boost maximum. Pour faciliter l'explication, disons simplement que le processeur est capable d'atteindre les niveaux de boost à 30 degrés Celsius. Nous ne pouvons pas faire tourner nos ventilateurs plus bas que, par exemple, 1600 RPM parce que c'est ce qui est nécessaire pour maintenir le liquide de refroidissement à cette température.

Si nous avions 10 degrés de marge thermique, nous n'aurions pas à refroidir l'eau à 30 degrés, mais seulement à 40 degrés. Cela signifie que nous pouvons réduire la vitesse de nos ventilateurs, car nous n'essayons pas de refroidir l'eau à 10 degrés au-dessus des températures ambiantes, mais à 20 degrés.

Par ailleurs, nous pourrions utiliser la marge thermique supplémentaire pour overclocker notre processeur et obtenir davantage de performances (au prix d'une consommation d'énergie accrue, bien entendu).

Pour nous, c'est amusant de jouer avec le matériel et de voir jusqu'où nous pouvons le pousser, mais dans le monde réel, les avantages sont très faibles, surtout si vous utilisez votre PC principalement pour les jeux.

Mais encore une fois, beaucoup de choses n'existent pas parce qu'elles sont logiques, mais parce que certains membres de la communauté des constructeurs de PC aiment continuer à repousser les limites. Après tout, serait-il ennuyeux d'avoir tous la même boîte beige que les autres ?