추격하는 학위 - 블록에서 가장 차가운 CPU를 갖는 방법

지난 몇 년 동안 하이엔드 CPU를 구입했다면 성능에는 발열이라는 대가가 따른다는 것을 알고 계실 것입니다. 최근 성능과 약간의 타협을 감수하고 쿨러의 소음 수준을 낮출 수 있는 방법에 대한 글을 작성한 적이 있습니다.

이 글은 정반대입니다. 저희는 여러분이 사내 전문가와 비슷한 강박관념을 가지고 있으며, 마지막 1퍼센트를 쫓기 위해 모든 노력을 다하고, 힘들게 번 돈을 투자한 부품에서 마지막 1온스의 성능을 짜낼 것이라고 가정합니다.

저희는 최근 실험실에서 14900K를 구해 이 절대적인 숫자의 괴물의 온도를 얼마나 낮출 수 있는지 정확히 알아보고 싶었습니다.

이 글에서 테스트 플랫폼에 대한 몇 가지 중요한 사항을 알아보세요:

저희는 냉각수 온도를 섭씨 30도로 일정하게 유지하기 위해 맞춤형 수냉식 Hydro X 시리즈를 사용하고 있습니다. 이는 상당히 낮은 수준이지만, 성능을 추구하는 하이엔드 사용자라면 이미 상당히 과한 설정을 하고 있을 가능성이 높습니다. 저희는 클럭 속도와 온도를 측정하지만 온도와 열 헤드룸에만 관심이 있으므로 다양한 벤치마크와 성능 수치에 대해서는 자세히 다루지 않겠습니다.

테스트 자체의 경우, Cinebench R23을 30분 동안 반복 실행하고 마지막 15분을 기록합니다. 이 15분 동안의 평균값은 아래 그래프에서 볼 수 있습니다. MSI Z790 신과 같은 보드에서 실행되는 14900K는 PL1 및 PL2 전력 제한이 무제한입니다(결과적으로 CPU의 평균 전력 소모량은 360W).

당연한 이야기지만, 500달러짜리 새 CPU를 작은 바이스에 넣고 물리적으로 분리하면 보증이 무효화되므로 이 글에서 설명하는 모든 작업은 사용자 책임하에 수행해야 합니다. CPU에는 섬세한 부품이 포함되어 있으므로 자신의 시스템에서 이 방법을 시도할 경우 매우 주의해야 합니다. 이 과정에서 CPU가 고장 나더라도 저희는 책임을 지지 않지만, 조금은 안타깝게 생각합니다.

그렇다면 애초에 냉각수 온도를 30도로 설정한 이유는 무엇일까요? 간단히 말해서, 이 수준에서 칩이 XC7 Elite에서 거의 풀 부스트 클럭을 유지할 수 있다는 것을 확인했기 때문입니다. 따라서 이론상으로는 팬을 크랭크업하는 데 익숙하고 커스텀 냉각 시스템에 많은 라디에이터 표면이 있는 경우 실제로 14900K에서 거의 풀 올코어 부스트 클럭을 유지할 수 있습니다.

아마도 온도를 높이기 위해 할 수 있는 가장 쉬운 수정은 "접촉 프레임"이라고 불리는 것을 장착하는 것입니다. LGA 1700 칩은 인텔의 이전 CPU보다 더 길고 직사각형 모양으로, 표준 ILM(CPU를 소켓에 단단히 고정하기 위해 CPU 위에 고정하는 장치)의 압력에 의해 약간 변형될 수 있다는 점에서 작은 문제가 있었습니다. 여러 회사에서 이를 완화하고 CPU와 워터 블록/쿨러 사이의 접촉을 최적화하기 위해 접촉 프레임을 수정했습니다.

이 프레임 중 하나를 장착해 본 결과 약 섭씨 1.9도의 미세한 온도 저하를 확인했습니다. 써멀 페이스트 각인을 보면 접촉 프레임이 HIS(쿨러와 맞닿는 CPU의 실제 상단 부분)와 쿨러의 냉각판 사이의 접촉을 개선하는 데 상당한 차이를 만든다는 것을 쉽게 알 수 있습니다.

위의 두 사진에서 감열 페이스트 각인이 접촉 프레임을 장착했을 때와 장착하지 않았을 때의 모습을 확인할 수 있습니다. 왼쪽에서 왼쪽과 오른쪽 가운데 가장자리의 열전사 페이스트가 완전히 압축되지 않은 것을 볼 수 있습니다. 이는 표준 ILM이 CPU의 해당 지점을 매우 세게 눌렀기 때문입니다. 오른쪽 사진에서는 접촉 프레임이 전체 IHS에 고른 압력을 가하여 가운데가 "구부러지지" 않는 것을 볼 수 있습니다.

이 수정은 매우 간단하지만 여전히 마더보드에서 표준 ILM을 제거해야 합니다. 또한 일부 접촉 프레임은 너무 많이 조이거나 너무 적게 조이면 DRAM 채널 누락 등의 문제가 발생할 수 있으므로 조이는 정도에 주의해야 합니다.

디리딩은 CPU에서 '뚜껑'을 떼어내는 것을 가리키는 용어입니다. "뚜껑"은 IHS를 의미합니다. 최신 CPU에서는 납땜으로 고정되어 있어 떼어내기가 매우 까다로울 수 있으므로 탈거 도구가 필요합니다.

이러한 도구는 다양한 모양과 형태로 제공되며, 위에서 사용하는 도구는 사용하기 매우 쉽습니다. CPU를 작은 슬롯에 넣고 IHS가 CPU에서 강제로 떨어질 때까지 나사를 조이기만 하면 됩니다. 이 모든 작업의 단점은 이 도구와 (탈착 과정을 최대한 활용하기 위해 사용할) 액체 금속 열 페이스트 모두 비용이 꽤 비싸다는 것입니다. 저희는 디리딩 도구 자체에 약 70달러를 지출했기 때문에 CPU 하나만 디리딩할 예정이라면 이 점을 고려할 가치가 있습니다.

IHS를 제거한 후에는 CPU 다이에서 땜납을 제거해야 하며 IHS도 제거해야 합니다. 액체 금속 열 페이스트를 구입한 경우 땜납을 녹일 수 있으므로 한 방울 떨어뜨린 후 잘 문지르고 5분 동안 그대로 두었다가 닦아내면 됩니다. 이 과정을 몇 번 반복해야 할 수도 있습니다. 땜납을 닦아내는 동안 실제 CPU PCB에 있는 작은 SMD에 부딪히지 않도록 주의하세요. 이렇게 하면 CPU가 돌이킬 수 없이 망가질 수 있습니다.

또한 실제 칩의 검은색 고무 같은 물질을 제거해야 합니다. 이때 금속 물체를 사용하지 말고 플라스틱 스크레이퍼나 카드를 사용하세요. 다시 한 번, PCB의 작은 부품이 손상되지 않도록 주의하세요.

특정 CPU 샘플에 따라 IHS 자체를 평평하게 만들어야 할 수도 있습니다. 저희 샘플은 니켈 도금이 샌딩 처리된 위 사진에서도 볼 수 있듯이 가운데에 높은 부분이 꽤 많았지만 중앙에만 있었습니다.

검은색 고무와 납땜을 모두 제거한 후 IHS를 PCB에 다시 올려놓으면 이 작업이 필요한지 어느 정도 알 수 있습니다. IHS가 PCB에만 닿는다면 고무를 더 제거하거나 약간 연마해야 합니다. IHS가 CPU 다이와 맞닿게 되므로 중앙을 중심으로 '피벗'할 수 있어야 합니다.

세 가지 시나리오(스톡, 접촉 프레임 및 접촉 프레임 + 액상 금속으로 델리딩)를 모두 비교한 결과 패키지의 온도가 스톡 온도에서 최상의 시나리오까지 섭씨 9.3도 낮아진 것을 확인할 수 있었습니다. 성능 코어에서도 마찬가지로 온도가 약 8.5도 떨어졌습니다.

온도가 10도 가까이 내려간다는 것은 꽤 대단해 보이지만, 실제로 이 시나리오에서는 아무런 도움이 되지 않았습니다. 스톡 마운팅으로 최대 부스트 속도에 거의 도달할 뻔했다고 썼던 글을 기억하시나요?

위의 그래프에서 기본 브래킷의 성능 코어와 다소 비싼 실험의 평균 속도가 거의 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 사실, 접촉 프레임을 넘어서면 CPU가 수동 오버클럭 없이도 가능한 한 빠르게 실행되기 때문에 더 이상 성능 향상을 찾을 수 없습니다.

그렇다면 이 모든 것이 시간 낭비일까요? 접점 프레임, 델리드 도구, 액체 금속 열 페이스트에 130달러를 괜히 쓴 걸까요? 그렇지 않습니다.

냉각수 온도 30도에서 이 테스트를 실행했지만, 360W CPU가 장착된 루프를 팬의 편안한 소음 수준에서 30도까지 냉각할 수 있는 시스템은 거의 없을 것입니다. 바로 여기에서 열 헤드룸이라는 이점이 있습니다.

이렇게 생각해보세요. 저희는 30도의 찬물을 루프에 사용해야만 CPU가 거의 최대 부스트 레벨에 도달할 수 있었습니다. 더 쉽게 설명하기 위해 CPU가 섭씨 30도에서 최대 부스트 레벨에 도달할 수 있다고 가정해 보겠습니다. 냉각수를 이 온도로 유지하는 데 필요한 속도이기 때문에 팬을 예를 들어 1600RPM보다 더 낮게 작동할 수 없습니다.

이제 10도의 열 여유 공간이 있다면 물을 30도까지 냉각할 필요가 없고 40도까지만 냉각하면 됩니다. 이는 곧 물을 주변 온도보다 10도 더 낮추는 것이 아니라 20도까지 낮추기 위해 팬의 속도를 낮출 수 있다는 것을 의미합니다.

또는 여분의 열 헤드룸을 사용하여 CPU를 추가로 오버클러킹하고 더 많은 성능을 얻을 수도 있습니다(물론 전력 소비가 증가한다는 단점이 있습니다).

이 모든 것이 130달러의 가치가 있는지 여부는 저희가 대답할 수 있는 문제가 아닙니다. 저희에게는 하드웨어를 가지고 놀면서 얼마나 멀리 밀어붙일 수 있는지 확인하는 것이 재미있지만, 현실에서는 특히 PC를 주로 게임용으로 사용하는 경우 그 이점이 매우 적습니다.

그러나 다시 말하지만, 많은 것들이 의미가 있기 때문에 존재하는 것이 아니라 PC 건물 커뮤니티의 일부 구성원이 계속해서 경계를 넓히는 것을 좋아하기 때문에 존재합니다. 결국, 우리 모두가 다른 사람들과 똑같은 베이지색 상자를 사용한다면 얼마나 지루할까요?