Pogoń za stopniami - jak mieć najzimniejszy procesor w bloku

Jeśli kupiłeś wysokiej klasy procesor w ciągu ostatnich kilku lat, wiesz, że wydajność ma swoją cenę - ciepło. Niedawno pisaliśmy o tym , jak można zmniejszyć poziom hałasu generowanego przez cooler, jeśli jest się skłonnym pójść na niewielki kompromis z wydajnością.

Ten artykuł jest tego bezpośrednim przeciwieństwem. Zakładamy, że masz podobną obsesję jak nasi wewnętrzni specjaliści i zrobisz wszystko, co w twojej mocy, aby zdobyć ostatni stopień i wycisnąć ostatnią uncję wydajności z części, na które wydałeś ciężko zarobione pieniądze.

Niedawno otrzymaliśmy w laboratorium kilka procesorów 14900K i chcieliśmy dokładnie sprawdzić, jak niskie temperatury możemy uzyskać na tych absolutnych potworach chrupiących liczby.

Kilka ważnych uwag na temat naszej platformy testowej w tym artykule:

Używamy naszego niestandardowego chłodzenia wodnego z serii Hydro X, aby utrzymać stałą temperaturę chłodziwa na poziomie 30 stopni Celsjusza. Jest to dość niska wartość, ale jeśli jesteś użytkownikiem high-endu, który goni za wydajnością, istnieje prawdopodobieństwo, że masz już dość przesadną konfigurację. Zmierzyliśmy prędkości zegara i temperatury, ale nie będziemy zbytnio zagłębiać się w różne benchmarki i liczby wydajności, ponieważ zależy nam tylko na temperaturach i zapasie termicznym.

Na potrzeby samych testów uruchamiamy Cinebench R23 w pętli przez 30 minut i rejestrujemy ostatnie 15 minut. Średnie wartości z tych 15 minut można zobaczyć na poniższych wykresach. Procesor 14900K uruchomiony na naszej płycie MSI Z790 godlike ma nieograniczone limity mocy PL1 i PL2 (co skutkuje średnim poborem mocy procesora wynoszącym 360 W).

To powinno być oczywiste, ale umieszczenie nowego procesora za 500 dolarów w małym imadle i fizyczne rozciągnięcie go spowoduje utratę gwarancji, więc wszystko, co zostało opisane w tym artykule, powinno być wykonywane na własne ryzyko. Procesory mają delikatne małe komponenty, więc bądź bardzo ostrożny, jeśli zdecydujesz się wypróbować to na własnym systemie. Nie ponosimy odpowiedzialności, jeśli twój procesor padnie w trakcie tego procesu, ale będziemy ci trochę współczuć.

Dlaczego wybraliśmy temperaturę chłodziwa na poziomie 30 stopni? Po prostu dlatego, że zauważyliśmy, że na tym poziomie chip był prawie w stanie utrzymać pełne zegary doładowania z naszym XC7 Elite. Teoretycznie więc, jeśli czujesz się komfortowo z podkręconymi wentylatorami i masz dużą powierzchnię chłodnicy w swoim niestandardowym systemie chłodzenia, jesteś w stanie utrzymać prawie pełne taktowanie wszystkich rdzeni na 14900K - prawie.

Prawdopodobnie najłatwiejszą modyfikacją zwiększającą temperaturę jest zamontowanie tak zwanej "ramki kontaktowej". Chipy LGA 1700 mają dłuższy, bardziej prostokątny kształt niż poprzednie procesory Intela, co okazało się niewielkim problemem, ponieważ odkształcały się nieznacznie pod naciskiem standardowego ILM (rzecz, którą zaciskasz na procesorze, aby utrzymać go mocno w gnieździe). Różne firmy stworzyły zmodyfikowane ramy kontaktowe, które łagodzą ten problem i zapewniają optymalny kontakt między procesorem a blokiem wodnym / chłodnicą.

Próbowaliśmy zamontować jedną z tych ramek i zauważyliśmy niewielki spadek temperatury o około 1,9 stopnia Celsjusza. Patrząc na odcisk pasty termoprzewodzącej, wyraźnie widać, że ramka kontaktowa ma znaczący wpływ na uzyskanie lepszego kontaktu między HIS (górną częścią procesora, która styka się z chłodnicą) a zimną płytą chłodnicy.

Na powyższych dwóch zdjęciach można zobaczyć, jak wygląda nadruk pasty termoprzewodzącej z zamontowaną ramką stykową i bez niej. Po lewej stronie widać, że pasta termoprzewodząca na lewej i prawej środkowej krawędzi nie jest całkowicie ściśnięta. Wynika to z faktu, że standardowy ILM bardzo mocno naciska na te miejsca na procesorze. Na prawym zdjęciu widać, jak ramka kontaktowa zapewnia równomierny nacisk na cały IHS, co sprawia, że nie "wygina się" na środku.

Ta modyfikacja jest dość prosta, ale nadal wymaga usunięcia standardowego ILM z płyty głównej. Należy również uważać na dokręcanie niektórych ramek stykowych, ponieważ zbyt duży lub zbyt mały nacisk może powodować problemy, takie jak brak kanałów DRAM itp.

Delidding to termin oznaczający zdjęcie "pokrywy" z procesora. "Pokrywa" odnosi się do IHS. W nowoczesnych procesorach są one przylutowane na miejscu i mogą być dość trudne do usunięcia, więc będziesz potrzebować narzędzia do deliddingu.

Narzędzia te występują w wielu kształtach i formach - te, których używamy powyżej, są bardzo łatwe w użyciu. Wystarczy umieścić procesor w małym slocie i dokręcić śrubę, aż IHS zostanie wypchnięty z procesora. Wadą całej tej operacji jest to, że zarówno to narzędzie, jak i pasta termiczna z ciekłego metalu, której będziesz chciał użyć (aby jak najlepiej wykorzystać proces usuwania), kosztują całkiem sporo. Wydaliśmy około 70 dolarów na samo narzędzie, więc jeśli zamierzasz usunąć tylko jeden procesor, to jest to czynnik warty rozważenia.

Po usunięciu IHS należy usunąć lut z matrycy procesora, a także z IHS. Jeśli zakupiłeś płynną metalową pastę termiczną, możesz nałożyć kroplę tej pasty, ponieważ rozpuści ona lut - po prostu wetrzyj ją dobrze i pozostaw na 5 minut, a następnie wytrzyj. Może być konieczne powtórzenie tego procesu kilka razy. Uważaj, aby nie uderzyć w małe układy SMD, które znajdują się na rzeczywistej płytce drukowanej procesora podczas wycierania lutu. Spowodowałoby to nieodwracalne uszkodzenie procesora.

Będziesz także chciał usunąć czarną gumową substancję na chipie. Nie używaj do tego żadnych metalowych przedmiotów, ale użyj plastikowych skrobaków lub kart. Ponownie, należy uważać, aby nie uszkodzić małych elementów na płytce drukowanej.

W zależności od konkretnej próbki procesora, może być również konieczne spłaszczenie samego IHS. Nasze próbki miały sporo wysokich punktów na środku, które można również zobaczyć na powyższym zdjęciu, gdzie niklowanie zostało zeszlifowane, ale tylko na środku.

Możesz nieco sprawdzić, czy musisz to zrobić, umieszczając IHS (po usunięciu całej czarnej gumy i lutu) ponownie na PCB. Jeśli IHS styka się tylko z płytką drukowaną, należy albo usunąć więcej gumy, albo lekko ją przeszlifować. Powinieneś być w stanie "obrócić" IHS wokół środka, ponieważ będzie on stykał się tylko z matrycą procesora.

Porównując wszystkie trzy scenariusze (stan magazynowy, ramka kontaktowa i ramka kontaktowa + usuwanie ciekłego metalu) widzimy, że uzyskaliśmy spadek temperatury o 9,3 stopnia Celsjusza na pakiecie od naszych standardowych temperatur do naszego najlepszego scenariusza. Na wydajnych rdzeniach również zaobserwowaliśmy spadek temperatury o około 8,5 stopnia.

Chociaż spadek temperatury o prawie 10 stopni brzmi całkiem nieźle, to w rzeczywistości nic nam to nie dało w tym scenariuszu. Pamiętasz, jak pisaliśmy, że prawie osiągnęliśmy pełną prędkość doładowania przy standardowym mocowaniu?

Na powyższym wykresie widać, że nasza średnia prędkość na wydajnych rdzeniach z naszego standardowego uchwytu i naszego dość drogiego eksperymentu jest prawie taka sama. W rzeczywistości poza ramką kontaktową nie ma już żadnego wzrostu wydajności, ponieważ procesor działa tak szybko, jak to możliwe (bez ręcznego podkręcania).

Czy więc to wszystko to tylko strata czasu? Czy wydaliśmy 130 dolarów na ramki stykowe, narzędzia delid i płynną pastę termoprzewodzącą bez powodu? Nie do końca.

Podczas gdy przeprowadziliśmy te testy przy temperaturze chłodziwa wynoszącej 30 stopni, jest mało prawdopodobne, aby twój system był w stanie schłodzić pętlę z procesorem o mocy 360 W do 30 stopni przy komfortowym poziomie hałasu wentylatorów. I to jest właśnie to, co zyskujemy - termiczny headroom.

Pomyśl o tym w ten sposób - z naszym standardowym wspornikiem musieliśmy użyć 30-stopniowej zimnej wody w naszej pętli, aby upewnić się, że nasz procesor prawie może osiągnąć pełny poziom doładowania. Dla łatwiejszego wyjaśnienia powiedzmy, że procesor jest w stanie po prostu osiągnąć pełny poziom doładowania przy 30 stopniach Celsjusza. Nie możemy uruchomić naszych wentylatorów niżej niż, na przykład, 1600 RPM, ponieważ tyle jest potrzebne do utrzymania chłodziwa w tej temperaturze.

Teraz, gdybyśmy mieli 10 stopni nadwyżki termicznej, nie musielibyśmy schładzać wody do 30 stopni, ale tylko do 40 stopni. To z kolei oznaczałoby, że możemy zmniejszyć prędkość naszych wentylatorów, ponieważ nie próbujemy schłodzić wody do 10 stopni powyżej temperatury otoczenia, ale teraz do 20 stopni.

Alternatywnie, możemy wykorzystać dodatkową przestrzeń termiczną do dalszego podkręcania naszego procesora i uzyskania z niego większej wydajności (oczywiście kosztem dodatkowego poboru mocy).

Nie jesteśmy w stanie odpowiedzieć na pytanie, czy to wszystko jest warte 130 dolarów - dla nas to świetna zabawa, by pobawić się sprzętem i zobaczyć, jak daleko możemy go popchnąć, ale w prawdziwym świecie korzyści są bardzo małe - zwłaszcza jeśli używasz komputera głównie do gier.

Ale z drugiej strony, wiele rzeczy istnieje nie dlatego, że mają sens, ale dlatego, że niektórzy członkowie społeczności budowniczych komputerów PC lubią nadal przekraczać granice. W końcu jak nudno byłoby, gdybyśmy wszyscy mieli takie same beżowe pudełka jak wszyscy inni?