Делиддинг и разгон Intel Core i7-7700K с водой и жидким азотом – THG.RU

Делиддинг и разгон Intel Core i7-7700K | Введение

Процессоры Core i7 поколения Sandy Bridge испортили энтузиастов оверклокинга той лёгкостью, с которой их можно было разгонять до 5 ГГц с обычным воздушным охлаждением. К сожалению, они были не особенно пригодны для экстремального разгона, и нам никогда не удавалось преодолеть рубеж в 6 ГГц даже с применением жидкого азота.

Чипы Core i7 семейства Ivy Bridge напротив были менее чувствительны к обычным средствам разгона, но намного лучше поддавались экстремальным способам оверклокинга — рекордные показатели превышали порог в 7 ГГц.

Шестое поколение Core i7 Skylake показали себе самыми энергоэффективными центральными процессорами за всё время их существования.

Теперь представьте процессор, который разгоняется как Sandy Bridge c воздушным охлаждением, как Ivy Bridge при помощи жидкого азота, и такой же энергоэффективный, как Skylake. Таков ли Kaby Lake? Давайте это выясним.

Для этого маленького эксперимента мы взяли одно из последних поступлений в нашей французской лаборатории Tom’s Hardware — системную плату MSI Z270X XPower Gaming Titanium.

Конечно, качество процессоров — это своего рода “силиконовая лотерея”, поэтому мы обзавелись несколькими экземплярами Intel Core i7-7700K. Посмотрим на разброс их возможностей.

Делиддинг и разгон Intel Core i7-7700K | Делиддинг Intel Core i7-7700K

Термином делиддинг (de-lidding, “удаление крышки”) называется процесс снятия теплораспределительной крышки (IHD —integrated heat spreader), которая обычно находится сверху процессора. Главная функция этой крышки сводится к защите находящегося под ним кристалла, но из-за этого экрана между хрупким кремнием и громоздким радиатором несколько снижается эффективность теплопередачи.

Процедура

Когда-то делиддинг считался экстремальной мерой для самых отмороженных оверкловеров, но затем этот процесс стал более популярным — с момента, когда стало очевидно, что перегрев чипов Intel семейства Haswell был частично связан с использованием неподходящего материала для термоинтерфейса между кристаллом и крышкой.

Больше не нужно переживать о последствиях, пытаясь проделать эту процедуру с помощью лезвия и тисков. Чтобы удалить теплораспределительную крышку с процессоров семейств Ivy Bridge, Haswell, Devil’s Canyon, Skylake или Kaby Lake, нужен специальный съёмник вроде Delid Die Mat, немного хорошей термопасты и клей (любой, предпочтительнее силиконовый).

Просто установите правильно расположенный процессор в съёмник, закройте его и вращайте винт до тех пор, пока не разорвётся чёрный клей и чип не разделится на две части.

Под теплораспределительной крышкой модно увидеть термопасту, которая выглядит совершенно сухой. О том, как полностью очистить незащищённый кристалл (ЦП или ГП) от терпопасты, можно прочитать в статье “Сделай сам: оптимизируем систему охлаждения видеокарты”. Затем мы наносим новую термопасту (мы используем Thermal Grizzly Conductonaut) как на кристалл, так и на крышку, добавляем немного клея и вновь склеиваем процессор.

Термопаста

Если тепло, генерируемое кристаллом, не отводится достаточно быстро, то внутренняя температура процессора повышается. Чтобы минимизировать влияние теплораспределительной крышки на теплопередачу, требуется хорошая термопаста, способная заполнить дефекты поверхности и ликвидировать крохотные воздушные мешки, препятствующие передачи тепла. И для этого подойдут далеко не все термопасты.

На левом верхнем рисунке термопаста ограничивает интенсивность теплопередачи, что приводит к нагреву процессора до 90 градусов. Паста более высокого качества на среднем рисунке лучше справляется со своей задачей, позволяя нашему гипотетическому чипу нагреться о 70 градусов. Наконец, на правом рисунке кристалл покрыт термопастой премиального качества, которая не даёт процессоры нагреваться выше 60 градусов Цельсия.

Сравним три термопасты:

• Оригинальная термопаста (Intel)
• Thermal Grizzly Kryonaut
• Thermal Grizzly Conductonaut

Оригинальная термопаста Intel, наносимая на кристалл при изготовлении, не всегда показывает выдающиеся результаты, но она используется во всех процессорах семейства Kaby Lake. А поскольку мы неизбежно с ней столкнёмся, то она будет логичной точкой отсчёта для сравнения наших измерений.

Kryonaut — это высокоэффективная паста с теплопроводностью 12,5 Вт/мК. При этом она довольно дорогая (шприц с пастой массой 11 г может обойтись примерно в $26). Тем не менее, в нашем тесте это лишь вторая скрипка на фоне ещё более высококачественного продукта.

На вершине иерархии находится Conductonaut — металлизированная термопаста. Её заявленная теплопроводность — 73 Вт/мК. При этом её нельзя использовать при температурах ниже 8 °C или на алюминиевых поверхностях. Цена так же высока, как и производительность — около $11 за один грамм!

Результаты

Разумеется, результаты могут меняться от одного экземпляра процессора к другому, но разница между этими термоинтерфейсами остаётся примерно одинаковой. Чтобы показать отличия, мы использовали тест Prime95, запущенный на процессоре с напряжением ядра 1,30 В.

Как и ожидалось, штатная термопаста от Intel отстаёт от конкурентов. Kryonaut показала лишь на шесть градусов меньше. Зато Conductonaut даёт снижение температуры на целых 22 °C.

На скриншотах видно, как выравнивается температура ядер с каждым повышением качества термопасты. В последующих тестах мы планируем оставить штатную термопасту Intel в качестве эталонной и использовать Conductonaut как её заменитель.

Делиддинг и разгон Intel Core i7-7700K | Разгон с водяным охлаждением

Cinebench R15

Чтобы определить возможности наших процессоров, для начала, протестируем их в Cinebench R15. В этом бенчмарке не используются AVX (Advanced Vector Extensions — дополнительные векторные расширения), поэтому он даст нам представление о том, с какими частотами и температурами может столкнуться геймер.

Cinebench R15, максимальная частота (МГц) и напряжение (В)

Мы не запускаем тестов с термопастой Intel при напряжении ядра свыше 1,3 В, чтобы не повредить процессоры.

Проведём ещё несколько экспериментов:

• Для тех, кто хочет снизить напряжение, чтобы получить более низкую температуру и энергопотребление, мы установили значение 1,1 В. С таким напряжением процессор стабильно работал на частоте 4580 ГГц до делиддинга и на частоте 4610 МГц после замены термопасты.
• Когда мы повысили напряжение до 1,2 В, максимально достижимая частота выросла более чем на 250 МГц, что является значительным преимуществом. На этом напряжении разница между термопастами немного выросла (с 30 МГц на 1,1 В до 40 МГц на 1,2 В).
• При напряжении 1,3 В мы достигли тактовой частоты 5 ГГц. Разница между термопастами теперь составляет 50 МГц.
• При 1,4 В мы прошли этот тест на частоте 5190 МГц. Неплохо!
• С целью добраться до 5,2 ГГц, мы предприняли пару попыток выставить напряжение ядер на 1,45 В. Результат – 5232 МГц.
• Почему не 5,3? Увы, напряжение 1,5 В не даёт преодолеть планку в 5262 МГц.

Cinebench R15, температура (С) и напряжение (В)

Взглянув на температуру, мы увидим, что делиддинг не даёт особых результатов при базовом напряжении. Процессор не становится слишком горячим, а переход на термопасту Conductonaut позволяет выиграть всего 8 °C — понятно, что выигрыш по частоте также будет небольшим. Однако при повышении напряжения процессор греется сильнее и дорогая термопаста начинает играть более значительную роль, понижая температуру на 10 °C при 1,2 В и на 14 °C при 1,3 В. При использовании Conductonaut с напряжением 1,5 В мы получаем ту же рабочую температуру, что и при использовании штатной термопасты Intel с напряжением 1,3 В!

Всё очень просто: делиддинг становится интересен в том случае, если вы хотите установить напряжение выше 1,25 В.

Совет: Когда вы начинаете охоту за мегагерцами, вы рискуете встретить нашего хорошего друга “синий экран”. Это часть игры. Однако как бы вас ни раздражал синий экран, он также может быть ключом к пониманию того, что именно привело к ошибке. Ошибки в “управлении памятью” говорят сами за себя. В других случаях вы часто встретитесь с ошибками 101 и 124, которые в большинстве своём можно расшифровать так:

Для тех, кому интересно, вот собранные нами данные:

Взаимосвязь частоты и напряжения, максимальная частота (МГц) и напряжение (В)

Прежде чем перейти к более требовательному тесты, присмотримся повнимательнее к изменению частоты как функции напряжения ядра. Другими словами, изучим возможности масштабирования.

Переход с 1,1 до 1,2 В даёт существенный скачок тактовой частоты (+270 МГц). Это очень хорошая прогрессия: небольшое напряжение, много мегагерц. Процессор хорошо масштабируется. Дополнительные 0,1 В дают меньший прирост в 180 МГц. Мы видим менее выгодные условия, хотя они всё ещё дают благоприятный результат.

Перейдя на 1,4 В, мы получим всего 130 МГц прироста. Процессор всё менее охотно воспринимает повышение напряжения ядра, и если это ваш рабочий компьютер, на этом пора остановиться. В сущности, вы повышаете температуру и напряжение, ради всё менее заметного преимущества.

Естественно, переход на 1,45 В ещё более наклоняет кривую. Прирост в 40 МГц для 0,05 В соответствует приросту в 80 МГц для 0,1 В. Переход на 1,5 В с трудом даёт нам ещё 30 МГц. Единственный способ улучшить масштабирование частоты — это более агрессивное охлаждение процессора.

Стабильность в инструкциях AVX

Чтобы ещё больше нагрузить процессор, мы запустили тест на стабильность работы, в котором в больших объёмах применяются инструкции AVX. Это не тот сценарий использования, с которым вы сталкиваетесь в повседневной жизни.

Стабильность в инструкциях AVX, максимальная частота (МГц) и напряжение (В)

Перед тем как прокомментировать диаграмму, важно отметить, что при напряжении 1,1 В кэш-память процессора была нестабильна на частоте 4,2 ГГц. Поэтому для правильного прогона теста мы снизили частоту до 4 ГГЦ.

С пониженным до 1,1 В напряжением процессор стабильно работал на частоте 4400 МГц до делиддинга и на частоте 4450 МГц с помощью Conductonaut. Повышение напряжение до 1,2 В даёт дополнительные 250 МГц в обеих конфигурациях. При напряжении 1,3 В разрыв в 50 МГц между двумя вариантами остаётся неизменным.

Мы ожидали увеличения разрыва, но поскольку эти тесты проводятся очень длительное время, а прирост частоты сравнительно велик, на последующих ступенях система просто становится нестабильной. Тем не менее, мы выявили важное отличие: если на 1,1 В попытка выйти на следующую ступень частоты не длится и секунды, но на 1,3 В эта ступень почти стабильна. К сожалению, что касается стабильности, она или есть, или нет. Просто скажем, что на 1,3 В частота 4950 МГц вполне в пределах досягаемости.

Стабильность в инструкциях AVX, температура (C) и напряжение (В)

Если вы любитель бенчмарков OCCT (OverClock Checking Tool), Lynx или Prime95, то вам должен понравится делиддинг. Исполнение инструкций AVX генерирует массу тепла, поэтому эффективность охлаждение приобретает особое значение. Начиная с разницы в 13 °C на 1,1 В мы достигаем разницы в 22 °C на 1,3 В. Вместо того чтобы упираться в потолок на 79 °C, можно отлично себя чувствовать на 57,5 °C.

Обратите внимание на настройки по умолчанию вашей материнской плате и не оставляйте автоматических установок. Если вам не требуется разгон, по крайней мере сбросьте напряжение ядра.

Совет: Если вы хотите разогнать процессор до более высоких частот, но не желаете отказываться от стабильности в тяжёлых нагрузках с инструкциями AVX, используйте функцию AVX Offset (“обратный множитель”) в BIOS. Приведём пример. Допустим, ваш процессор нестабилен в тестах на AVX на частотах свыше 4,8 ГГц, но под другими нагрузками стабилен вплоть до 5 ГГц. У вас есть три варианта:

Оперативная память

Разгон оперативной памяти с процессорами Kaby Lake и Skylake выглядит абсолютно одинаково, поэтому мы не будем вдаваться в подробности. Если вы хотите оценить возможности, взгляните на скриншот ниже.

Нам пришлось подать на наши модули DDR4 напряжение 1,93 В (вместо стандартных 1,2 В), но им, похоже, это понравилось. Мы добились пропускной способности 4060 МТ/с с таймингами 12-12-12-28 120 и 1T!

Помните, что не все материнские платы и модули памяти способны работать с такими напряжениями и таймингами. Для нашего эксперимента мы брали модули DRAM с микросхемами Samsung (revision B) и системную плату MSI Z270 XPower Titanium.

Делиддинг и разгон Intel Core i7-7700K | Разгон с жидким азотом

Разница между обычным и экстремальным разгоном сводится к температуре. Теоретически она почти неуловима, но на практике экстремальный разгон требует учёта разнообразных явлений, например, конденсации. Приходится принимать особые меры предосторожности для защиты оборудования от льда и водяных капель, которые формируются на кулере.

Подготовка

Есть несколько способов подготовки чувствительной электроники для испытаний экстремальным разгоном. Как и в индустрии красоты, разные стили появляются и выходят из моды, а потом спустя несколько лет снова становятся модными. Если не вдаваться в детали, вот самые популярные методики:

• Вазелин: Покройте им поверхность, чтобы вода не вступала в контакт с печатной платой. Этот способ быстр и дёшев, но вазелин трудно очистить. Кроме того, некоторые чипы могут быть особенно чувствительны и неправильно работать с таким покрытием.
• Пластидип (жидкая резина): Это пластиковое покрытие, которое можно нанести кистью или из аэрозольного баллончика. После испарения растворителей жидкий пластик становится твёрдым. Он более дорогой (около $10 за банку), его долго наносить и сложно очистить.
• Ластик-клячка: Это разновидность пластилина, которая также довольно дорога — обработка одной системной платы обойдётся в $10. К его достоинствам относится возможность повторного использования и простота очистки (в зависимости от того, как долго состав находился в контакте с оборудованием.
• Неопрен: В этом случае вы просто накрываете материнскую плату слоем синтетической резины. Удалить её проще простого, но на подготовку уходит много времени. При этом больше элементов остаются незащищёнными, а поскольку неопрен нельзя нанести с герметичными уплотнениями, через него может просачиваться вода.

Потеряв в прошлом году USB-порты на нескольких материнских платах, мы решили больше не использовать вазелин. Наша плата укрыта нарезанными по размеру бумажными полотенцами, которые служат в качестве последнего средства на случай, если вода прорвётся сквозь первую линию защиты.

Экстремальные оверклокеры не особенно озабочены эстетиков. И хотя это не слишком красиво, этот кусок неопрена подогнан для максимально плотной защиты компонентов на печатной плате. В нём сделаны вырезы для процессора, дросселей, конденсаторов и слотов PCI. После установки он будет покрыт клеющим составом для фиксации и частичной водонепроницаемости.

Обратная сторона платы менее уязвима, но её тоже важно защитить. Для этого мы использовали ластик-клячку и антистатический пакет. В принципе, было бы достаточно одного пластилина, но покрывать им целиком всю плату слишком дорого и долго. Пoэтому мы промазали плату по периметру и обмели все отверстия, а затем герметично запечатали всё антистатическим пакетом. Почему именно антистатическим? Просто потому что он оказался под рукой.

Разгон

После нескольких часов, проведённых в BIOS, мы осознали, что наши три первые попытки провалились исключительно из-за небольшой и банальной настройки напряжения. Без которой мы не могли установить множитель выше 60x.

Проблема не была связана со стабильностью. Сочетание 102 МГц х 59 позволило получить тактовую частоту свыше 6 ГГц, и она была абсолютно стабильной. Однако система начинала зависать после перехода к 100 МГц х 60. Изведя десятки литров жидкого азота, баллон с газом и более 10 часов времени на тестирование BIOS, процессора, ОЗУ и операционной системы, мы наконец наткнулись на решение: чтобы разблокировать более высокий множитель, нужно установить параметр PLL SFR более чем на 1,1 В — вместо 0,9 В.

Преодолев это препятствие, нам удалось разогнать наш Core i7-7700K немного больше.

В тесте Cinebench R11.5 тактовая частота процессора достигла порядка 6,6 ГГц. Конечно, этот образец не побьёт мировые рекорды, но результат вполне достойный для первой попытки разгона не отобранного вручную экземпляра.

В тесте Wprime 32M и 1024M мы добились даже немного больше 6,6 ГГц.

Мы зафиксировали более дюжины результатов, и все они доступны на HWBOT. Разумеется, в ближайшее время они будут существенно улучшены, это была лишь первая попытка.

Делиддинг и разгон Intel Core i7-7700K | Как поступить с двадцатью Core i7-7700K?

Разгонный потенциал разных экземпляров процессоров может разительно отличаться. Чтобы дать вам представления о том, с чем можно столкнуться, мы протестировали несколько процессоров в одинаковых условиях.

Все тесты проводились в Cinebench R15, до делиддинга. Разгонная частота не была стабильной для тестов с инструкциями AVX, поэтому для прохождения бенчмарка нам потребовалось установить отрицательный множитель -200 МГц.

Результаты 20 процессоров Core i7-7700K

• Наихудший экземпляр 7700K не прошёл Cinebench R15 на частоте 4,8 ГГц при 1,3 В
• Порядка 25% чипов не были стабильны на частоте 4,9 ГГц при 1,3 В
• Менее 50% разогнались свыше 5 ГГц на 1,3 В
• Около 25% разогнались свыше 5 ГГц на 1,25 В или ниже
• Лучшие экземпляры прошли Cinebench R15 на частоте 5 ГГц при 1,23 В

Мы получили именно такие результаты, но несомненно, существуют и более удачные экземпляры. Возможно, где-то на полке вас дожидается настоящий алмаз среди процессоров.

Мы слышали о том, что кому-то удалось получить 5 ГГц при напряжении ядра 1,16 В. В этом нет ничего невозможного, но в нашем распоряжении не было способного на такое экземпляра Core i7-7700K. Процессор после делиддинга или при тесте на 10 °C требует меньшего напряжения. Некоторые материнские платы могут быть также не столь прожорливы. Наконец, средства измерения и программное обеспечение должны быть достойными доверия.

Первый тест с тремя Intel Core i5-7600K

Пока нам удалось протестировать только три процессора Core i5-7600K. И хотя их количество не позволяет получить достоверную статистику, у нас есть соображения по поводу их возможного диапазона производительности (даже если реальный диапазон шире наших наблюдений).

• Наихудший экземпляр 7600K в наших тестах не прошёл Cinebench R15 на частоте 4,9 ГГц при 1,28 В
• Лучший экземпляр 7600K в наших тестах не прошёл Cinebench R15 на частоте 5 ГГц при 1,2 В
• Третьему потребовалось напряжение 1,28 В для достижения 5 ГГц

Вы удивитесь: “1,2 В для 5 ГГц? Это жёстко!” Мы согласны. Но не забывайте о том, что в Core i5-7600K нет технологии Hyper-Threading, поэтому они нагреваются не так сильно.

Kaby Lake хороши для разгона

Нам очень понравилось играть с этими процессорами Kaby Lake. Их нисколько нельзя считать революционными, а их производительность на аналогичных частотах идентична производительности Skylake. Однако с точки зрения разгона, Kaby Lake привлекательны во всех отношениях.

Не у всех получится разогнать их до 5 ГГц. Однак это вполне достижимая цель для большинства хороших экземпляров. Если вам не повезло, второй шанс может дать технология “обратного множителя” (AVX Offset).

Только вы сами можете решить, стоит ли рисковать и проводить такую серьёзную модификацию, как делиддинг. Если вы не планируете повышать напряжение ядра до 1,25-1,3 В, то, возможно, не стоит беспокоиться. С другой стороны, если вы нацелились на большой разгон с помощью агрессивных настроек напряжения, то игра стоит свеч.

Если вы считаете себя оверкловером и были разочарованы разгонным потенциалом нескольких предыдущих архитектур Intel, то процессоры Kaby Lake определённо для вас. Обещаем, что вы получите массу удовольствия!