Graden najagen - hoe je de koudste CPU in de buurt krijgt

Als je de afgelopen jaren een high-end CPU hebt gekocht, dan weet je dat prestaties een prijs hebben - warmte. Onlangs schreven we over hoe je het geluidsniveau van je koeler kunt verlagen als je bereid bent een klein beetje in te leveren op de prestaties.

Dit artikel is het tegenovergestelde. We gaan ervan uit dat je net zo obsessief bent als onze interne specialisten en er alles aan doet om die laatste graad te halen en dat laatste beetje prestatie uit de onderdelen te persen waar je je zuurverdiende geld aan hebt uitgegeven.

We hebben onlangs een aantal 14900K's in het lab gekregen en we wilden precies zien hoe laag we de temperaturen konden krijgen op deze absolute monsters die getallen kraken.

Een paar belangrijke opmerkingen over ons testplatform in dit artikel:

We gebruiken onze Hydro X Series waterkoeling op maat om een constante koelvloeistoftemperatuur van 30 graden Celsius te handhaven. Dit is vrij laag, maar als je een high-end gebruiker bent die op prestaties jaagt, is de kans groot dat je al een behoorlijke overkill setup hebt. We meten kloksnelheden en temperaturen, maar zullen niet te veel in verschillende benchmarks en prestatiecijfers duiken, omdat we alleen geïnteresseerd zijn in temperaturen en thermische headroom.

Voor het testen zelf laten we Cinebench R23 30 minuten in een loop lopen en loggen we de laatste 15 minuten. De gemiddelde waarden over deze 15 minuten zie je in de grafieken hieronder. De 14900K draait op ons MSI Z790 godlike bord met onbeperkte PL1 en PL2 vermogenslimieten (wat resulteert in een gemiddelde stroomafname van de CPU van 360W).

Het spreekt voor zich, maar als je je nieuwe 500$ CPU in een kleine bankschroef stopt en fysiek uit elkaar haalt, vervalt de garantie, dus alles wat in dit artikel wordt beschreven, moet op eigen risico worden uitgevoerd. CPU's hebben kwetsbare kleine onderdelen, dus wees heel voorzichtig als je besluit dit op je eigen systeem uit te proberen. We nemen geen verantwoordelijkheid als je CPU tijdens het proces sterft, maar we vinden het wel een beetje jammer voor je.

Waarom hebben we in eerste instantie gekozen voor 30 graden koelvloeistoftemperatuur? Simpelweg omdat we zagen dat de chip op dit niveau bijna in staat was om volledige boostklokken te houden met onze XC7 Elite. Dus in theorie, als je het prettig vindt om je ventilatoren aan te zwengelen en veel radiatoroppervlak hebt in je aangepaste koelsysteem, ben je in staat om bijna volledige boostkloks voor alle kernen aan te houden op de 14900K - bijna.

Waarschijnlijk de eenvoudigste aanpassing die je kunt doen om de temperatuur te verhogen is het monteren van een zogenaamd "contactframe". De LGA 1700 chips zijn langer en rechthoekiger dan eerdere CPU's van Intel, wat een klein probleem bleek te zijn omdat ze vervormden onder de druk van de standaard ILM (het ding dat je over je CPU klemt om hem stevig op zijn plaats te houden in de socket). Verschillende bedrijven hebben aangepaste contactframes gemaakt die dit verhelpen en ervoor zorgen dat het contact tussen de CPU en het waterblok / de koeler optimaal is.

We hebben geprobeerd een van deze frames te monteren en zagen een kleine temperatuurdaling van ongeveer 1,9 graden Celsius. Als je kijkt naar de afdruk van de thermische pasta, is het duidelijk te zien dat het contactframe een significant verschil maakt voor een beter contact tussen de HIS (het eigenlijke bovenste deel van de CPU dat in contact komt met je koeler) en de koude plaat van de koeler.

Op de bovenstaande twee foto's kun je zien hoe de thermische pasta opdruk is met en zonder een contactframe gemonteerd. Links kun je zien dat de thermische pasta aan de linker- en rechtermiddenrand niet volledig is samengedrukt. Dit komt doordat de standaard ILM heel hard op die plekken op de CPU drukt. Op de rechter foto kun je zien hoe het contactframe zorgt voor een gelijkmatige druk op de gehele IHS waardoor deze niet "buigt" in het midden.

Deze modificatie is vrij eenvoudig, maar vereist wel dat je de standaard ILM van het moederbord verwijdert. Je moet ook voorzichtig zijn met sommige contactframes, want te veel of te weinig druk kan problemen veroorzaken, zoals ontbrekende DRAM-kanalen, enzovoort.

Delidding is een term voor het verwijderen van het "deksel" van je CPU. Het "deksel" verwijst naar de IHS. Op moderne CPU's zijn deze vastgesoldeerd en kunnen ze vrij lastig los te krijgen zijn, dus je hebt een delidding tool nodig.

Deze gereedschappen zijn er in vele vormen - degene die we hierboven gebruiken is heel eenvoudig te gebruiken. Je plaatst je CPU in de kleine gleuf en draait een schroef vast totdat de IHS van de CPU wordt gedrukt. Het nadeel van deze hele operatie is dat zowel dit gereedschap als de vloeibare metalen thermische pasta die je wilt gebruiken (om het meeste uit je delidding proces te halen) een aardige duit kost. We hebben ongeveer 70 dollar uitgegeven aan de delidding tool zelf, dus als je maar één CPU gaat delideren, is dit het overwegen waard.

Nadat je de IHS hebt verwijderd, moet je het soldeer van de CPU en de IHS verwijderen. Als je vloeibare metalen thermische pasta hebt gekocht, kun je hier een druppel van op doen om het soldeer op te lossen - wrijf het goed in, laat het 5 minuten zitten en veeg het weg. Misschien moet je dit proces een paar keer herhalen. Wees voorzichtig dat je de kleine SMD's op de CPU print niet raakt terwijl je het soldeer wegveegt. Dit zou de CPU onherstelbaar beschadigen.

Je moet ook de zwarte rubberachtige substantie op de chip zelf verwijderen. Gebruik hiervoor geen metalen voorwerpen, maar plastic schrapers of kaarten. Nogmaals, wees voorzichtig dat je de kleine componenten op de printplaat niet beschadigt.

Afhankelijk van je specifieke CPU sample moet je misschien ook de IHS zelf uitvlakken. Onze monsters hadden nogal wat hoge vlekken in het midden, wat ook te zien is op de bovenstaande foto waar de nikkellaag is weggeschuurd, maar alleen in het midden.

U kunt enigszins zien of u dit moet doen door de IHS (nadat u al het zwarte rubber en het soldeer hebt verwijderd) opnieuw op de printplaat te plaatsen. Als de IHS alleen contact maakt met de printplaat, dan moet u of meer rubber verwijderen, of het iets opschuren. U moet de IHS rond het midden kunnen "draaien", omdat deze dan net contact maakt met de CPU-matrijs.

Als we alle drie de scenario's vergelijken (standaard, contactframe & contactframe + verwijderen met vloeibaar metaal) zien we dat we een temperatuurdaling van 9,3 graden Celsius op het pakket kregen van onze standaard temperaturen naar ons bestcasescenario. Op de prestatiecores zagen we eveneens een temperatuurdaling van ongeveer 8,5 graden.

Hoewel een temperatuurdaling van bijna 10 graden geweldig klinkt, heeft het in dit scenario eigenlijk niets voor ons gedaan. Weet je nog dat we schreven dat we bijna op volle toeren draaiden met de standaard montage?

Op de grafiek hierboven kun je zien dat onze gemiddelde snelheid op de performance cores van onze standaard bracket en ons vrij dure experiment bijna gelijk is. In feite is er voorbij het contactframe geen prestatiewinst meer te vinden, omdat de CPU zo snel draait als hij kan (zonder handmatige overklokken).

Is het dan allemaal tijdverspilling? Hebben we zonder reden 130$ uitgegeven aan contactframes, delid tools en vloeibare metalen thermische pasta? Niet echt.

Want hoewel we deze tests hebben uitgevoerd bij 30 graden koelvloeistoftemperatuur, is het onwaarschijnlijk dat jouw systeem een loop met een 360W CPU tot 30 graden kan koelen met een comfortabel geluidsniveau op de ventilatoren. En dit is waar de winst zit - thermische headroom.

Bekijk het zo - met onze standaard beugel moesten we 30 graden koud water gebruiken in onze kringloop om ervoor te zorgen dat onze CPU bijna volledige boost-niveaus kon bereiken. Laten we voor het gemak zeggen dat de CPU in staat is om JUIST volledige boost-niveaus te bereiken bij 30 graden Celsius. We kunnen onze ventilatoren niet lager laten draaien dan bijvoorbeeld 1600 RPM omdat dat nodig is om de koelvloeistof op deze temperatuur te houden.

Als we nu 10 graden thermische ruimte hebben, hoeven we ons water niet tot 30 graden te koelen, maar slechts tot 40 graden. Dit zou op zijn beurt betekenen dat we de snelheid van onze ventilatoren kunnen verlagen omdat we het water niet proberen af te koelen tot 10 graden boven de omgevingstemperatuur, maar nu tot 20 graden.

Als alternatief kunnen we de extra thermische hoofdruimte gebruiken om onze CPU verder te overklokken en er wat meer prestaties uit te halen (wat natuurlijk ten koste gaat van extra stroomverbruik).

Of dit alles 130$ waard is voor jou is niet iets wat we kunnen beantwoorden - voor ons is het leuk om met hardware te spelen en te zien hoe ver we kunnen gaan, maar in de echte wereld zijn de voordelen erg klein - vooral als je je PC voornamelijk gebruikt voor gaming.

Maar veel dingen bestaan niet omdat ze zinvol zijn, maar omdat sommige leden van de PC-bouwgemeenschap grenzen willen blijven verleggen. Want hoe saai zou het zijn als we allemaal dezelfde beige doos hadden als iedereen?