Jaga grader - hur man får den kallaste processorn på blocket

Om du har köpt en avancerad processor under de senaste åren vet du att prestanda har ett pris - värme. Vi skrev nyligen om hur du kan sänka ljudnivån på din kylare om du är villig att kompromissa en aning med prestandan.

Den här artikeln är raka motsatsen. Vi antar att du är lika besatt som våra interna specialister och kommer att göra allt i din makt för att jaga den sista graden och pressa ut det sista unset prestanda ur de delar du spenderat dina hårt förvärvade pengar på.

Vi har nyligen fått in några 14900K i labbet och ville se exakt hur låga temperaturer vi kunde få på dessa absoluta sifferknackarmonster.

Några viktiga anmärkningar om vår testplattform i den här artikeln:

Vi använder vår Hydro X-serie med anpassad vattenkylning för att hålla en jämn kylvätsketemperatur på 30 grader Celsius. Detta är ganska lågt, men om du är en avancerad användare som jagar prestanda är chansen stor att du redan har en ganska överdriven installation. Vi mäter klockhastigheter och temperaturer, men kommer inte att gå in så mycket på olika benchmarks och prestandanummer eftersom vi bara bryr oss om temperaturer och termiskt utrymme.

För själva testningen kör vi Cinebench R23 på en slinga i 30 minuter och loggar de senaste 15 minuterna. Medelvärdena under dessa 15 minuter är vad du kan se i graferna nedan. 14900K som körs på vårt MSI Z790 Godlike-kort har obegränsade PL1- och PL2-effektgränser (vilket resulterar i ett genomsnittligt effektuttag för CPU:n på 360W).

Det borde vara självklart, men att sätta din nya 500 $ CPU i ett litet skruvstäd och fysiskt dra isär den kommer att upphäva din garanti, så allt som beskrivs i den här artikeln ska utföras på egen risk. CPU: er har känsliga små komponenter på dem så var mycket försiktig om du bestämmer dig för att prova detta på ditt eget system. Vi tar inget ansvar om din CPU dör i processen, men vi kommer att känna oss dåliga för dig lite.

Varför valde vi 30 graders kylvätsketemperatur i första hand? Helt enkelt för att vi såg att chippet på den här nivån nästan kunde hålla full boostklocka med vår XC7 Elite. Så i teorin, om du är bekväm med att ha dina fläktar uppskruvade och har mycket radiatoryta i ditt anpassade kylsystem, kan du faktiskt upprätthålla nästan fulla boostklockor för alla kärnor på 14900K - nästan.

Den enklaste modifieringen du kan göra för att öka temperaturen är förmodligen att montera vad som kallas en "kontaktram". LGA 1700-chipen har en längre, mer rektangulär form än tidigare processorer från Intel, vilket ledde till ett litet problem i och med att de deformerades något under trycket från standard ILM (den sak som du klämmer fast över din CPU för att hålla den på plats i sockeln). Olika företag har gjort modifierade kontaktramar som lindrar detta och ser till att kontakten mellan processorn och vattenblocket / kylaren är optimerad.

Vi provade att montera en av dessa ramar och såg en mindre temperatursänkning på cirka 1,9 grader Celsius. När man tittar på avtrycket av termopasta är det tydligt att kontaktramen gör en betydande skillnad för att få en bättre kontakt mellan HIS (den faktiska övre delen av processorn som är i kontakt med kylaren) och kylplattan på kylaren.

På de två bilderna ovan kan man se hur avtrycket av termopasta ser ut med och utan en kontaktram monterad. På den vänstra bilden kan man se att termopastan på vänster och höger mittkant inte är helt komprimerad. Detta beror på att standard ILM trycker mycket hårt på just dessa ställen på CPU:n. På den högra bilden kan man se hur kontaktramen ger ett jämnt tryck på hela IHS vilket gör att den inte "böjer" sig i mitten.

Den här modifieringen är ganska enkel, men kräver ändå att du tar bort standard ILM från moderkortet. Du måste också vara försiktig med vissa kontaktramar och hur mycket du drar åt dem, eftersom för mycket eller för lite tryck kan orsaka problem som att DRAM-kanaler saknas etc.

Delidding är en term för när man tar bort "locket" från sin CPU. "Locket" hänvisar till IHS. På moderna CPU:er är dessa lödda på plats och kan vara ganska knepiga att få bort, så du behöver ett avlusningsverktyg.

Dessa verktyg finns i många olika former - de som vi använder ovan är mycket enkla att använda. Du sätter bara in din CPU i den lilla slitsen och måste dra åt en skruv tills IHS tvingas bort från CPU: n. Nackdelen med hela den här operationen är att både det här verktyget och den termiska pastan för flytande metall som du vill använda (för att få ut det mesta av din delidding-process) kostar ett ganska öre. Vi spenderade bara runt 70 dollar på själva avluftningsverktyget, så om du bara ska avlufta en enda CPU är det här en faktor som är värt att överväga.

När du har tagit bort IHS måste du ta bort lödningen från CPU-dysen och även från IHS. Om du har köpt termisk pasta för flytande metall kan du lägga en droppe av detta på eftersom det kommer att lösa upp lodet - gnugga bara in det väl och låt sitta i 5 minuter och torka av det. Du kan behöva upprepa denna process några gånger. Var försiktig så att du inte träffar de små SMD:erna som sitter på själva CPU-kretskortet när du torkar bort lödningen. Detta skulle oåterkalleligt mörda CPU: n.

Du kommer också att vilja ta bort den svarta gummiliknande substansen på själva chipet. Använd inte några metallföremål för detta, utan använd plastskrapor eller kort. Var försiktig så att du inte skadar de små komponenterna på kretskortet.

Beroende på vilket CPU-prov du har kan du också behöva plana ut själva IHS. Våra prover hade en hel del höga fläckar i mitten, vilket också kan ses på bilden ovan där nickelpläteringen har slipats bort, men bara i mitten.

Du kan se om du behöver göra detta genom att placera IHS (efter att du har tagit bort allt svart gummi och lodet) på kretskortet igen. Om IHS bara får kontakt med kretskortet måste du antingen ta bort mer gummi eller slipa ner det något. Du bör kunna "svänga" IHS runt mitten eftersom den bara kommer att vara i kontakt med CPU-donet.

När vi jämför alla tre scenarierna (lager, kontaktram och kontaktram + avtäckning med flytande metall) ser vi att vi fick en temperatursänkning på 9,3 grader Celsius på paketet från våra lagertemperaturer till vårt bästa scenario. På prestandakärnorna såg vi likaså en temperatursänkning på cirka 8,5 grader.

Även om en temperatursänkning på nästan 10 grader låter ganska bra, gjorde det faktiskt ingenting för oss i det här scenariot. Minns du hur vi skrev att vi nästan nådde full boost-hastighet med lagermonteringen?

I diagrammet ovan kan du se att vår genomsnittliga hastighet på prestandakärnorna från vår stockbracket och vårt ganska dyra experiment är nästan densamma. Faktum är att bortom kontaktramen finns det inte längre några prestandavinster att hitta eftersom processorn går så snabbt den kan (utan några manuella överklockningar).

Så är allt bara slöseri med tid då? Har vi spenderat 130 dollar på kontaktramar, avluftningsverktyg och termopasta för flytande metall utan anledning? Inte riktigt.

För även om vi körde dessa tester vid 30 graders kylvätsketemperatur är det osannolikt att ditt system kommer att kunna kyla en loop med en 360 W CPU ner till 30 grader med en behaglig ljudnivå på fläktarna. Och det är här vinsterna finns - termiskt utrymme.

Tänk på det så här - med vårt standardfäste var vi tvungna att använda 30 grader kallt vatten i vår loop för att se till att vår CPU nästan kunde nå fulla boostnivåer. För att underlätta förklaringen, låt oss bara säga att CPU: n bara kan nå full boost-nivåer vid 30 grader Celsius. Vi kan inte köra våra fläktar lägre än till exempel 1600 RPM eftersom det är vad som behövs för att hålla kylvätskan vid den här temperaturen.

Om vi nu hade 10 graders termiskt utrymme skulle vi inte behöva kyla vattnet till 30 grader, utan bara till 40 grader. Det skulle i sin tur innebära att vi kan sänka hastigheten på våra fläktar eftersom vi inte försöker kyla vattnet till 10 grader över omgivningstemperaturen, utan nu till 20 grader.

Alternativt kan vi använda det extra termiska utrymmet för att ytterligare överklocka vår CPU och få ut lite mer prestanda (till priset av extra strömförbrukning förstås).

Om allt detta är värt 130 $ för dig är inte något vi kan svara på - för oss är det kul att leka med hårdvara och se hur långt vi kan driva den, men i den verkliga världen är fördelarna mycket små - särskilt om du huvudsakligen använder din dator för spel.

Men å andra sidan finns många saker inte för att de är vettiga, utan för att vissa medlemmar i PC-byggarvärlden gillar att fortsätta tänja på gränserna. För hur tråkigt skulle det inte vara om vi alla hade samma beiga låda som alla andra?