Intel Kaby Lake: разгон Core i7-7700K

Опубликовано:

logo i7 skylakeНесколько недель назад на рынок вышли новые процессоры Kaby Lake, поэтому мы решили подготовить подробные тесты разгона, как и в случае процессоров Skylake пару лет назад. Будет интересно посмотреть, что можно ожидать от нового техпроцесса 14 nm+, какой прирост мы получим по максимальным тактовым частотам и насколько хорошо разгоняются процессоры в целом. Мы использовали три процессора Intel Core i7-7700K из розницы. Мы проведем тесты разгона, в том числе и тесты после снятия распределителя тепла и замены TIM. 

Если вы относится себя к опытным пользователям, то наверняка знакомы с особенностями разгона CPU. Для всех остальных повторим: даже в одной серии может наблюдаться серьезный разброс качества чипов, поэтому они демонстрируют разные результаты разгона. И вынести общий вердикт проблематично. Чтобы улучшить значимость наших тестов, мы провели тесты трех розничных моделей Intel Core i7 7700K. Мы использовали материнскую плату ASUS ROG Maximus IX Apex, специально ориентированную на разгон.

Мы вновь добавим результаты разгона пользователей нашего международного форума, чтобы статья была как можно более полезной. Все же соответствующая тема форума насчитывает уже более 200 страниц, на которых пользователи делятся своими результатами разгона. Неслучайно среди пользователей выбор процессора называют лотереей ("Silicon Lottery"): в зависимости от поколения, оптимизаций техпроцесса внутри поколения, качества кристаллов и других факторов каждый чип дает разные результаты разгона.

Для Kaby Lake остается верным следующее: существуют отдельные партии или группы процессоров (с определенным серийным номером), которая считаются лучше разгоняемыми. Оверклокеры часто ищут в магазинах процессоры нужных партий, но и здесь нет никаких гарантий. Только тесты разгона могут показать, насколько хорошо разгоняется конкретный чип. Кроме того, за последние годы процессоры Intel стали более однородными по качеству, поэтому существенных отличий ждать не приходится. И, судя по нашим наблюдениям, данная тенденция продолжается и с Kaby Lake.

Наконец, в рамках нашей статьи мы удалим распределитель тепла с одного из процессоров, после чего оценим влияние нового теплового интерфейса TIM (Thermal Interface Material) на результаты разгона CPU и температуры. Действительно ли подобная рискованная процедура оправдывает себя?

Для тестов разгона мы приобрели три процессора Intel Core i7-7700K со следующими идентификаторами партий:

Мы приобрели три обычных розничных образца процессоров, заказав их в разных магазинах.


Стабилизация напряжений и Loadline/LLC

Поскольку Intel для процессоров Skylake и Kaby Lake вновь отказалась от интегрированного стабилизатора напряжений (FIVR, Fully Integrated Voltage Regulator), производителям материнских плат приходится добавлять собственные стабилизаторы напряжений, которые должны обеспечивать достаточные возможности для разгона. В результате разгон вновь существенно зависит от возможностей материнской платы – по сравнению, например, с процессорами Haswell. Вместе с тем изменение схемы питания означает, что некоторые напряжения и взаимосвязи, которые оказывали существенное влияние на поведение Haswell и ограничивали разгон, теперь остались в прошлом. Можно сказать, что разгон вновь стал несколько проще (сравним со старыми поколениями Sandy Bridge и Ivy Bridge). Также вернулись эффекты Loadline Vdrop или Vdroop. Новичков могут несколько запутать "разные" значения VCore (UEFI Windows Idle, реальные значения Windows в режиме бездействия и Windows под нагрузкой).

Начнем с эффекта Vdrop. Под Vdrop понимают разницу между напряжением, выставленным в UEFI BIOS, и реальным напряжением под Windows в режиме бездействия. Например, если в UEFI выставлено фиксированное напряжение Vcore (скажем, 1,2 В), под Windows мы получим несколько иное значение, как правило, немного меньше (скажем, 1,176 В вместо 1,2 В, выставленных в BIOS). Данный феномен и называется Vdrop/Vdroop. Он связан с падением напряжений VCore в режиме бездействия и под полной нагрузкой. Если взять наш пример, то напряжение 1,176 В в режиме бездействия под нагрузкой может упасть до 1,120 В. Падения Vdrop/Vdroop сделаны намеренно, чтобы "сгладить" пики напряжений при изменении нагрузок, а также продлить срок службы CPU и подсистемы питания.

Данной особенности противодействует технология LLC (Load Line Calibration). Она предотвращает падение напряжений под нагрузкой в зависимости от выставленного уровня.

Функция LLC довольно полезна, поскольку при активной LLC в UEFI достаточно выставить 1,3 В, чтобы получить реальные 1,3 В, иначе пришлось бы выставлять 1,4 В в UEFI (при нормальном режиме Intel Loadline). Но не следует забывать, что при использовании LLC и изменении нагрузки возможны пики напряжений, которые существенно превышают уровень, выставленный в UEFI. И они могут быть больше, чем в обычном режиме UEFI с завышенным напряжением (с Intel Loadline).

На материнской плате ASUS ROG Maximus IX Apex технология LLC реализована следующим образом:

В UEFI для тестов Load Line Calibration мы выставляли напряжение Vcore 1,30 В.

Мы получили следующие значения:

Как можно видеть, опция LLC Level 1 поддерживает напряжения Loadline по спецификациям Intel, а LLC Level 8 компенсирует напряжения Intel Loadline (под нагрузкой) и приводит даже к повышению напряжения VCore вместо падения. Уровней LLC Level 6-8 следует избегать, особенно если выставлено высокое напряжение VCore.

На материнской плате ASRock Z170 Extreme6, которую мы использовали в тестах разгона Skylake, технология LLC реализована следующим образом:

skylake1s

В UEFI для тестов Load Line Calibration мы выставляли напряжение Vcore 1,30 В.

Мы получили следующие значения:

Как можно видеть, ASUS и ASRock реализовали LoadLine Calibration по-разному. У ASRock LLC Level 4 соответствует спецификациям Intel Loadline, а в LLC Level 1 напряжение даже увеличивается по сравнению со спецификациями Intel (под нагрузкой). Так что мы рекомендуем избегать LLC Level 1 при выставлении VCore на очень высокие значения. Итог таков: в зависимости от материнской платы и BIOS технология LoadLine Calibration может быть реализована по-разному.

Важные напряжения

Перейдем к рассмотрению напряжений и их корректного использования.

Конечно, основным напряжением можно назвать VCore, то есть напряжение ядер CPU. Оно обеспечивает питание вычислительных ядер и напрямую влияет на результаты разгона (тактовую частоту CPU). В документации 7-го поколения процессоров Core указано максимально допустимое напряжение ядер 1,52 В, однако оно соответствует состоянию без разгона, а также значению в UEFI без LLC. Если учитывать технологию Intel Loadline, то в Windows под нагрузкой напряжение составляет 1,436 В. Но все же с учетом 14-нм техпроцесса и работы в режиме 24/7 лучше для VCore не превышать планки 1,35 В (да и такой уровень должен сопровождаться достаточным охлаждением CPU). Кроме того, даже при таком уровне следует помнить о возможном выходе из строя CPU и существенном снижении срока службы.

Следующие значимые напряжения – VCCIO и VCCSA, влияющие на оперативную память и ее частоту, а также встроенный контроллер памяти IMC в CPU. Дополнительного входного напряжения (которое значилось VCCin или Input Voltage), знакомого нам по процессорам Haswell и Haswell Refresh (Devil's Canyon), больше нет. Отдельного напряжения кэша тоже не предусмотрено – кэш и ядра работают на одном напряжении VCore.

Ниже мы привели краткий обзор отдельных напряжений, а также стандартные и максимальные рекомендованные значения:

Напряжения Kaby Lake
VCore (напряжение ядер) Зависит от CPU (макс. рекомендованное ~1,35 В)
VCCIO (VTT/IMC/I/O) 0,95 В (макс. рекомендованное от 1,15 до 1,20 В)
VCCSA (SA/IMC) 1,05 В (макс. рекомендованное от 1,15 до 1,20 В)
VDIMM (RAM) 1,2 В (макс. рекомендованное от 1,25 до 1,4 В)
PCH Voltage (чипсет) 1 В (макс. рекомендованное до 1,15 В)
VCCPLL (PLL) 1 В (макс. рекомендованное до 1,1 В)
VCCST (Standby) 1 В (макс. рекомендованное до 1,1 В)

Судя по нашему опыту, напряжения VCCIO и VCCSA можно оставлять на значениях по умолчанию до частоты памяти 3.200 МГц. Только при повышении тактовой частоты памяти напряжения имеет смысл увеличить до уровня 1,1-1,15 В. Вторичные напряжения имеет смысл смотреть, если в тестах нагрузки Prime будут наблюдаться частые "вылеты" или завершения процессов по отдельным ядрам.

Новый уровень свободы – отвязка BCLK

Ещё одним новшеством платформы Skylake стала отвязка базовой эталонной частоты от частоты PCIe. Подобная привязка серьезно ограничивала возможности разгона, в зависимости от CPU и материнской платы можно было рассчитывать на разгон BCLK всего на 3-8%.

У новых процессоров Skylake (по крайней мере, с разблокированным множителем "K") частота PCIe не связана с базовой частотой. В результате BCLK можно выставлять сравнительно свободно, поскольку влияния на другие частоты нет. Возможно, скажем, увеличение BCLK до 300-350 МГц с воздушным или водяным охлаждением.

В случае Kaby Lake, дальнейшей эволюции Skylake, мы тоже получаем отвязку BCLK.

Самое большое преимущество подобной отвязки заключается в разнообразии способов, с помощью которых можно достичь нужной тактовой частоты. Например, если вы хотите разогнать CPU до 4.500 МГц, то можно выбрать множитель 15 (и частоту 300 МГц BCLK) или множитель 53 (и частоту 85 МГц BCLK). Так что оверклокеры получают больше свободы, чем раньше. Можно выставлять и непривычные тактовые частоты, например, 4.550 МГц.

Разницу по производительности между двумя способами вряд ли стоит ожидать. Но мы получаем интересные возможности для экстремального разгона и тестов, так как можно пытаться выжимать последние мегагерцы. Для обычных пользователей, как мы уже упомянули, мы получаем просто больше степеней свободы.


Тестовая система для разгона

Наша тестовая система состояла из следующих компонентов:

Тестовая конфигурация
Процессор Intel Core i7-7700K
Кулер CPU Phanteks PH-TC14PE_GD
Материнская плата ASUS ROG Maximus IX Apex
Оперативная память 32GB Corsair Vengeance LPX DDR4-2666 CL16
Видеокарта EVGA GeForce GTX 1080 ACX
Накопитель Samsung SSD 850 Pro 1TB
Блок питания Seasonic PRIME 850W
Корпус Cooler Master CM 690 II
Термопаста Arctic Cooling MX-4
Вентиляторы корпуса 2x be quiet! Silent Wings 140 мм (сверху)
2x be quiet! Silent Wings 120 мм (спереди и сзади)
Операционная система Windows 7 Ultimate x64 (Service Pack 1)

Тесты стабильности и измерения

Для проверки стабильности мы выполняли получасовой прогон Prime 27.9 (Custom FFT 1344k). Как показывает опыт, данный прогон отличается довольно высокими требованиями, он подходит для проверки стабильности при выбранном напряжении ядер (VCore), причем вердикт получается вынести за сравнительно короткое время. Как правило, дополнительных исследований стабильности VCore уже не требуется. Если система работает стабильно в данном прогоне, то в повседневной жизни вряд ли возникнут проблемы.

skylake1s

Prime 27.9 использует инструкции AVX2, что весьма актуально. Более свежую версию Prime 28 мы не использовали, поскольку инструкции FMA3 пока что не имеют особой практической значимости, поэтому нагрузка на CPU будет далека от реальности. То же самое касается и картины стабильности. Конечно, никто не мешает вам использовать данный тест, если возникнет желание.


Снижение напряжения (Undervolting)

Многие пользователи предпочитают не углубляться в разные виды напряжений, выставляя их в положение "Auto", в том числе и напряжение VCore. В таком случае материнская плата самостоятельно выбирает нужный уровень. Материнская плата обычно выставляет напряжение на довольно высоком уровне, чтобы процессор всегда работал абсолютно стабильно (учитывая разброс по характеристикам CPU при производстве). Данное напряжение зависит от характеристики VID (Voltage Identification Definition) процессора, но, как правило, выставляется в UEFI с приличным запасом.

Поэтому многие пользователи предпочитают вручную понизить напряжение VCore. При этом система по-прежнему работает стабильно, хотя мы вплотную подходим к пределу стабильности. С помощью такого шага (Undervolting) получается не только существенно снизить температуры, но и уменьшить энергопотребление CPU (и всей системы). Поэтому мы начали с поиска минимального стабильного напряжения процессоров. И начали с партии L643G218. По умолчанию материнская плата для частоты 4,5 ГГц выставляет напряжение CPU 1,12 В. Энергопотребление всей системы получается 118 Вт.

VCore (напряжение ядер)

4,5 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.088 XX


1.120 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Подобное напряжение для стабильной работы CPU не требуется. Мы смогли достичь такой же частоты 4,5 ГГц при напряжении всего 1,088 В. Что касается температур, то мы не заметили разницы, поскольку разница в напряжении невелика.

По сравнению с предыдущими тестами разгона платформы Skylake, материнские платы выставляют напряжение более консервативно, то есть завышают него незначительно. Поэтому и потенциальная экономия от снижения напряжения становится меньше.

Посмотрим, как снижение напряжения CPU повлияло на энергопотребление всей системы.

Эффективность

Напряжение CPU мы снизили совсем незначительно, но оно все равно сказалось на энергопотреблении всей системы. Энергопотребление уменьшилось на 3 Вт до уровня 115 Вт.

Энергопотребление

4,5 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

115 XX


118 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

Но есть и альтернатива, здесь мы забежим вперед в результаты разгона. Чип можно разогнать со стандартным напряжением 1,12 В до частоты 4,6 ГГц.

Более подробную информацию о разгоне и масштабируемости напряжения и энергопотребления мы представим ниже.


Разгон до 4,5 ГГц

Начнем с весьма умеренного уровня разгона. Частота 4,5 ГГц является стандартной для процессора Intel Core i7-7700k, но штатно она соответствует только нагрузке на одно ядро. Если нагружены все четыре ядра, Intel штатно выставляет частоту 4,4 ГГц. Хотя большинство производителей материнских плат добавляют функцию "AllCore Turbo", нарушающую данный порядок – с ней 4,5 ГГц будет выставляться и при нагрузке на все ядра.

Частота 4,5 ГГц очень близка к штатной частоте, но даже с ней хорошо видно, насколько различаются требования разных CPU по напряжению.

Если первый CPU смог работать на частоте 4,5 ГГц с напряжением всего 1,088 В, то второму CPU в той же партии потребовалось уже 1,12 В, а третьему CPU из другой партии – даже 1,136 В.

VCore (напряжение ядер)

4,5 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.088 XX


1.120 XX


1.136 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Энергопотребление наших систем составило 115 Вт, 122 Вт и 125 Вт.

Энергопотребление

4,5 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

115 XX


122 XX


125 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

Разгон до 4,6 ГГц

Частоту 4,6 ГГц тоже можно назвать умеренным разгоном, почти все процессоры Kaby Lake здесь работают стабильно при небольшом увеличении напряжения VCore по сравнению с 4,5 ГГц. Перейдем к результатам.

Наш первый (и лучший) образец стабильно работал на 4,6 ГГц при напряжении всего 1,12 В, второму CPU в той же партии потребовалось 1,152 В, третьему CPU – 1,168 В.

Таким образом, для увеличения частоты на 100 МГц от планки 4,5 ГГц каждому процессору потребовалось дополнительно 32 мВ напряжения VCore – масштабирование хорошее.

VCore (напряжение ядер)

4,6 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.120 XX


1.152 XX


1.168 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Перейдем к оценке энергопотребления системы. Наши тесты показали 119 Вт, 128 Вт и 130 Вт, соответственно – энергопотребление было на 4-6 Вт выше, чем в случае частоты 4,5 ГГц.

Энергопотребление

4,6 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

119 XX


128 XX


130 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

По результатам уже можно выделить лучший CPU в наших тестах – первый CPU из партии L643G218, который работал на частоте 4,6 ГГц с энергопотреблением всего 119 Вт. Более эффективно, чем два оставшихся CPU на частоте 4,5 ГГц (напомним, с энергопотреблением 122 или 125 Вт). Данный процессор должен показать лучший потенциал разгона.


Разгон до 4,7 Гц

Дальнейший прирост на 100 МГц все процессоры Kaby Lake должны пережить без проблем. Но наши тесты становятся уже более интересными. Первый и лучший процессор стабильно работал на 4,7 ГГц от напряжения всего 1,152 В. Второму CPU в той же партии потребовалось 1,184 В, а третьем CPU – 1,20 В.

Если посмотреть на масштабирование, то для прироста на новые 100 МГц потребовалось вновь увеличить напряжение VCore на 32 мВ. Пока что мы получаем линейное масштабирование.

VCore (напряжение ядер)

4,7 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.152 XX


1.184 XX


1.200 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Энергопотребление всей системы составило 125 Вт, 134 Вт и 141 Вт, соответственно. Прирост по сравнению с частотой 4,6 ГГц составил от 6 до 11 Вт. Последний CPU в тройке показал довольно высокое увеличение энергопотребления на 11 Вт, его вряд ли можно назвать дружественным к разгону.

Энергопотребление

4,7 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

125 XX


134 XX


141 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

Если сравнить три процессора напрямую, то разница между ними будет еще более ощутимой. Самый лучший и самый худший чипы разделяет напряжение 50 мВ, энергопотребление 16 Вт. Наш лучший процессор (первый CPU из партии L643G218) смог работать на частоте 4,7 ГГц с меньшим напряжением и меньшим энергопотреблением, чем два других чипа на 4,6 ГГц.

Разгон до 4,8 ГГц

На частоте 4,8 ГГц мы приближаемся к области, в которой большинство процессоров Kaby Lake, судя по предыдущему опыту, показывают оптимальный баланс между высокой производительностью и приемлемым энергопотреблением. Кроме того, частоте 4,8 ГГц является разумным пределом для худших образцов CPU.

Наш первый процессор заработал на 4,8 ГГц с напряжением ядра всего 1,20 В. Второму CPU в той же партии потребовалось 1,232 В, а третьему CPU – 1,264 В.

Позвольте снова поговорить о масштабировании процессоров. Дополнительные 100 МГц теперь обошлись в прирост напряжения VCore на 48-64 мВ, то есть больше, чем раньше. Данное масштабирование все еще остается приемлемым, но мы получаем "золотую середину" для большинства CPU, а последний тестовый процессор, вероятно, ее уже прошел.

VCore (напряжение ядер)

4,8 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.200 XX


1.232 XX


1.264 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Энергопотребление всей системы на 4,8 ГГц теперь составляет 132 Вт, 141 Вт и 154 Вт, соответственно. Мы получаем уже более ощутимый прирост энергопотребления от 7 до 13 Вт, что выше предыдущего шага от 4,6 к 4,7 ГГц. Между лучшим и худшим экземплярами CPU мы получаем разницу 16% или 22 Вт.

Энергопотребление

4,8 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

132 XX


141 XX


154 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

И вновь лучший образец CPU оказался из партии L643G218, мы смогли получить уровень энергопотребления на 4,8 ГГц меньше, чем у двух других CPU на 4,7 ГГц.


Разгон до 4,9 ГГц

Частота 4,9 ГГц является предельной для многих процессоров Kaby Lake, а худшие образцы могут на ней не заработать. Наш лучший процессор смог показать стабильную работу на 4,9 ГГц с напряжением VCore всего 1,248 В, второму CPU в той же партии потребовалось 1,296 В, а третьему CPU – 1,328 В.

Разница между процессорами продолжает увеличиваться. Лучшему CPU потребовалось добавка 48 мВ для достижения 4,9 ГГц с уровня 4,8 ГГц, оставшимся двум процессорам – 64 мВ.

VCore (напряжение ядер)

4,9 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.248 XX


1.296 XX


1.328 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Энергопотребление всей нашей системы составило 145 Вт, 155 Вт и 168 Вт, соответственно. То есть на 13-14 Вт выше, чем на частоте 4,8 ГГц. Даже по энергопотреблению заметно, что масштабирование ухудшается, каждый мегагерц теперь дается за счет весьма значительно повышения энергопотребления.

Энергопотребление

4,9 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

145 XX


155 XX


168 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

В прямом сравнении худшего и лучшего чипов мы получаем разницу 80 мВ по напряжению и 23 Вт по энергопотреблению – весьма существенное различие.

Разгон до 5,0 ГГц

5,0 ГГц является круглым и "магическим" числом. Данную цель ставят перед собой многие оверклокеры, но справиться с планкой 5,0 ГГц могут далеко не все процессоры. Судя по накопившемуся опыту, даже половина чипов не добираются до уровня 5,0 ГГц, по крайней мере, если не завышать напряжение слишком сильно. То есть оставаться с уровнем напряжения, который безопасен для повседневной работы. Кроме того, температуры тоже значительно повышаются, так что для подобного разгона требуется мощный воздушный кулер или даже СВО с замкнутым контуром (или полноценная самосборная СВО). У нашей тестовой системы мы получили температуры между 90 и 95 °C при данной частоте – пространства для маневра уже не оставалось, по крайней мере, если не снимать распределитель тепла.

Но нам повезло со всеми тремя тестовыми процессорами. Все они смогли взять планку 5,0 ГГц, пусть даже некоторые с трудом. Первому и лучшему процессору для работы на 5,0 ГГц потребовалось напряжение 1,296 В. Второму CPU из той же партии – 1,360 в, третьему CPU – 1,392 В. Масштабирование ухудшается, прирост напряжения составил уже 48 мВ или 64 мВ, высокие температуры стали ограничивающим фактором у всех трех CPU, более высокие тактовые частоты невозможны из-за перегрева.

VCore (напряжение ядер)

5,0 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

1.296 XX


1.360 XX


1.392 XX


В (вольты)
Меньше - лучше

Энергопотребление системы с тремя CPU составило 156 Вт, 167 Вт и 189 Вт, увеличение весьма существенное. Здесь уже начинаешь сомневаться, сможет ли прирост производительности компенсировать столь значительное увеличение энергопотребления.

Энергопотребление

5,0 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

156 XX


167 XX


189 XX


Вт (ватты)
Меньше - лучше

Как мы и предполагали, разница между тремя процессорами стала еще больше. По напряжению она увеличилась до 96 мВ, по энергопотреблению – до 33 Вт. Так что здесь уже приходится либо рассчитывать на удачу, либо отбирать образец CPU перед покупкой.


После проведения отдельных тестов настало время проанализировать результаты. Для удобства восприятия мы свели их на один график. Он позволяет наглядно оценить масштабируемость процессоров.

Начнем с масштабирования напряжения всех трех процессоров, то есть VCore:

VCore Skalierung

График позволяет подвести итог нашим тестам разгона:

Масштабирование всех трех процессоров было линейным с шагом 32 мВ до 4,7 ГГц. После "золотой середины" 4,7 ГГц масштабирование ухудшается, причем оно сильно зависит от образца CPU. В случае нашего лучшего образца из партии L643G218 мы получили самый высокий потенциал разгона, процессор взял частоту 5 ГГц с шагом 48 мВ на 100 МГц. У него масштабирование было практически линейным, в случае же двух других моделей напряжение увеличивалось на 64 мВ на 100 МГц, что существенно больше. В итоге самый лучший и худший процессоры разделились на 96 мВ.

Наш первый CPU из партии L643G218 отличился очень высоким потенциалом разгона: даже работа на 5 ГГц вполне возможна, если решить проблему с высокими температурами. Результат очень хороший, такой процессор станет удачей для любого пользователя, заинтересованного в разгоне. Второй процессор из той же партии L643G218 оказался выше среднего, хотя масштабирование у него было все же похуже. Третий процессор показал еще меньший потенциал разгона, но и он достиг частоты 5 ГГц - пусть даже при напряжении, чуть ниже 1,4 В.

Перейдем к энергопотреблению и его масштабированию в зависимости от частоты:

Масштабирование энергопотребления

По сравнению с напряжением у энергопотребления мы получаем более резкое масштабирование. В зависимости от CPU, зависимость перестает быть линейной на 4,7 или 4,8 ГГц.

"Золотой серединой", на которой производительность гармонирует с энергопотреблением, у всех трех процессоров можно назвать 4,7 ГГц. Хотя для двух процессоров можно рекомендовать и уровень 4,8 ГГц. Если требуется более высокая производительность, то придется смириться с ухудшением эффективности и стремительным ростом энергопотребления.


Проблема

Еще одной популярной темой обсуждения можно назвать удаление распределителя тепла CPU ("DELID") и замена TIM при разгоне, чтобы можно было охлаждать кристалл процессора более эффективно. После представления третьего поколения процессоров Core с кодовым названием Ivy Bridge, Intel больше не припаивает распределитель тепла к кристаллу процессора, а опирается на специальный теплопроводящий материал TIM (Thermal Interface Material).

Чтобы разобраться в данном вопросе, позвольте сначала рассмотреть структуру CPU. Нам поможет следующий рисунок:

Delid Draft

CPU состоит из нескольких компонентов. В основе находится печатная плата, к которой прикреплен кристалл CPU. В печатной плате проходит множество чувствительных дорожек и соединений, поэтому ее нельзя повредить – иначе CPU или его части не будут работать корректно.

Чтобы эффективно отводить тепло от кристалла процессора, CPU снабжен распределителем тепла IHS (Integrated Heat Spreader). Металлическая крышка равномерно распределяет тепло для передачи ее основанию кулера, а также защищает хрупкий кристалл CPU. Зазор между IHS и кристаллом заполнен материалом TIM (Thermal Interface Material), обеспечивающим передачу тепла.

Здесь как раз и возникает проблема, из-за которой пользователи процессоров "Ivy Bridge" столкнулись с высокими температурами ядер. В предыдущем поколении "Sandy Bridge" кристалл и IHS были припаяны друг к другу. В случае пайки материал обладал высоким коэффициентом теплопроводности, тепло эффективно передавалось на IHS и затем кулеру CPU. Материал, который Intel использовала, начиная с процессоров "Ivy Bridge", обладает меньшим коэффициентом теплопроводности, пусть даже со временем Intel его немного улучшила. В результате температуры ядер процессоров оказываются существенно выше, процессоры хуже поддаются разгону.

Решение своими руками/ удаление распределителя тепла CPU

Решением описанной проблемы является замена оригинального TIM на материал с лучшей теплопроводностью, например, на жидкий металл - Coollaboratory Liquid Ultra или Phobya LM, а также недавно появившийся Thermal Grizzly Conductonaut. Но данное решение придется принимать на свой страх и риск: сначала придется удалить крышку распределителя тепла с процессора, разделив его, таким образом, на две части.

Для замены TIM необходимо отделить IHS от подложки процессора. Существует несколько способов снятия распределителя тепла, мы рекомендуем ознакомиться с веткой нашего международного форума. Многие пользователи в форуме сняли IHS еще несколько лет назад, что позволило наслаждаться существенно меньшими температурами CPU.

Существуют несколько способов снятия IHS, которые приведены на следующих трех видео. Все способы нельзя назвать абсолютно безопасными, хотя дополнительные инструменты значительно облегчают весь процесс. Вам потребуется определенный опыт, умения и навыки. Подобную модификацию CPU придется выполнять на свой страх и риск, мы не несем ответственности за возможные повреждения CPU, которые могут возникнуть при выполнении данной процедуры.

Для первого способа потребуется деревянный брусок и молоток. При должной подготовке данный способ позволяет снять IHS с процессора за пару минут, не прибегая к помощи лезвия с риском повредить подложку. Но опасность данного метода кроется в существенно более тонкой подложке процессоров Skylake и Kaby Lake. Важно не прикладывать к подложке слишком большую силу, иначе ее можно легко сломать. Намного легче, чем PCB предыдущих поколений "Ivy Bridge" и "Haswell".

Второй способ кроется в использовании очень тонкого лезвия или бритвы. Для данного способа требуется аккуратность и умелые руки, поскольку небольшой наклон лезвия может повредить подложку и испортить CPU. На видеоролике ниже наш эксперт Романт Хартунг с ником "der8auer" демонстрирует процесс снятия IHS.

На рынке появились специальные инструменты, облегчающие процесс снятия распределителя тепла и делающие его более безопасным. Тот же Роман Хартурнг разработал Delid Die Mate, побывавший в нашей тестовой лаборатории. На видеоролике выше показан процесс снятия распределителя тепла с процессора с помощью Delid Die Mate, затем процессор оснащался новым TIM и собирался обратно.

Ниже мы приводим фотогалерею, в которой показано снятие распределителя тепла с нашего процессора Kaby Lake.

Результат

Чтобы оценить потенциал снижения температур и улучшения разгона, мы сняли распределитель тепла с самого горячего процессора – из партии L644G993, после чего заменили TIM и провели дальнейшие тесты.

Для оценки температур процессор работал на частоте 4,9 ГГц с напряжением 1,328 В.

Мы получили следующие температуры:

Температура ядер (средняя)

4,9 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

градусы Цельсия
Меньше - лучше

Как можно видеть, нам удалось снизить среднюю температуру ядер на 22,25 °C после вмешательства (конечно, мы учитывали и комнатную температуру). Отличный результат, который даже превышает прошлогодний показатель с Core i7-6700k (у него мы получили разницу 17 °C). Но как повлияет уменьшенная температура на потенциал разгона процессора и энергопотребление?

VCore (напряжение ядер)

4,9 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

В (вольты)
Меньше - лучше

Энергопотребление (вся система)

4,9 GHz, Нагрузка (Prime 27.9 1344k)

Вт (ватты)
Меньше - лучше

Необходимое для стабильной работы напряжение VCore снизилось на 32 мВ с 1,328 В до 1,296 В, энергопотребление всей системы уменьшилось со 168 Вт до всего 157 Вт.

После снятия распределителя тепла и замены TIM мы смогли получить стабильную работу CPU на 5,0 ГГц с напряжением 1,376 В, энергопотребление составило 179 Вт.

Мы получили меньшие температуры, небольшое снижение энергопотребления и чуть лучший потенциал разгона. Оправдывают ли данные преимущества риск повредить процессор и потерять гарантию? Здесь каждый должен решить за себя. Мы не будем выносить какие-либо общие рекомендации.


В заключении статьи мы учтем не только результаты тестов, но и опыт наших читателей. В том числе и ветку форума на международном Hardwareluxx.

Наши читатели подтверждают полученные результаты. Почти все процессоры Core i7-7700K работают на частоте до 4,8 ГГц с напряжением 1,4 В – даже с обычными воздушными кулерами или слабыми СВО с замкнутым контуром. Что касается частоты 4,9 ГГц и выше, то здесь процессоры уже начинают сходить с дистанции – по крайней мере, если не превышать разумный уровень напряжения 1,4 В. Важную роль здесь играет охлаждение чипа – без мощного воздушного кулера или СВО уже не обойтись. Также можно существенно снизить температуры, сняв распределитель тепла CPU и заменив TIM, что мы как раз проделали в наших тестах. Но на такой шаг придется идти на свой страх и риск. Поэтому его можно рекомендовать далеко не всем.

Что касается магической планки 5 ГГц, то до нее смогут дойти далеко не все процессоры, а только порядка 35% от массы CPU на рынке. Опять же, важную роль играет охлаждение CPU, так как чем выше температура, тем большее напряжение приходится прикладывать, чтобы достичь определенной частоты. Более высоких тактовых частот достигают уже редкие образцы процессоров, охлаждение которых обеспечивается мощной СВО. Но если повезет, то можно получить и частоту до 5,2 ГГц.

На результаты разгона влияет выбор материнской платы, в которую будет устанавливаться CPU. Мы рекомендуем использовать материнские платы с гарантированной поддержкой разгона, такие как ASUS ROG Maximus IX Apex в нашей статье. Как правило, хорошая платформа позволит достичь равных частот при меньшем напряжении или больших частот при равном напряжении по сравнению с дешевыми материнскими платами. Причина кроется в использовании более качественных компонентов и более мощной подсистеме питания, а также в оптимизированных версиях UEFI.

Сложно предсказать, как результаты разгона будут меняться с новыми партиями процессоров. Пока что чипы из старых партий, как правило, показывают лучший потенциал разгона. В сообществе читателей очень ценят процессоры из партий L643G214, L643G218 и L650D062.

Наконец, позвольте подвести итог нашей статье.

В ходе наших тестов разгона мы сделали следующие выводы: