компьютерные т е х н о л о г и и
Статьи
И так, начнем с напоминания о том, что попытки повторить действия автора могут привести к потере гарантии на оборудование и даже к выходу его из строя. Материал приведен исключительно в ознакомительных целях. Если же вы собираетесь воспроизводить действия, описанные ниже, настоятельно советуем внимательно прочитать статью до конца хотя бы один раз. Редакция сайта не несет никакой ответственности за любые возможные последствия.
Анонс процессоров Skylake, которому мы уже посвятили два полновесных материала (с результатами тестов и с рассказом про новую микроархитектуру), всё ещё оставляет после себя ощущение некоторой недосказанности. Дело в том, что уж слишком незначительным кажется практический эффект от тех грандиозных преобразований, которые заложены в этой новинке. Посудите сами: прогрессивный технологический процесс с 14-нм нормами, переработанная микроархитектура и усовершенствованная платформа с поддержкой DDR4-памяти в сумме дают улучшение производительности лишь в пределах единиц процентов. Как такое вообще возможно?
Именно поэтому к тестам новинок хочется вернуться ещё раз: кажется, что от нашего внимания ускользнуло нечто важное. В первоначальном обзоре процессоров Skylake было сделано предположение, что не слишком значительное улучшение в удельной производительности по сравнению с предшественниками компенсируется ростом оверклокерского потенциала. И в данном материале мы решили взглянуть на эту сторону новинок несколько подробнее. А именно — взять один из серийных образцов CPU нового поколения и провести подробный анализ его частотного потенциала с использованием всех доступных средств, включая удаление процессорной крышки и замену штатного интеловского термоинтерфейса.
О разгоне Skylake: вводные замечания
Вывод об улучшении частотного потенциала Skylake по сравнению с предшественниками изначально был сделан исходя из того, что полученные нашей лабораторией инженерные образцы новых процессоров продемонстрировали свою способность к стабильному функционированию на частотах 4,5-4,6 ГГц, причём такой разгон не требовал ни применения каких-то высокоэффективных систем охлаждения, ни особых ухищрений по настройке параметров UEFI BIOS. Безусловно, подобные частоты были достижимы и ранее – с процессорами серии Devil’s Canyon, однако на их покорение могли претендовать далеко не все экземпляры CPU прошлого поколения, а со Skylake мы получили такой результат у первых же случайно выбранных предсерийных экземпляров.
Уверенности в превосходстве Skylake над предшественниками с точки зрения оверклокерских свойств добавили и изменения в платформе LGA1151, многие из которых были сделаны именно с прицелом на более полное раскрытие частотного потенциала.
Другое значительное нововведение – отвязка частоты шин PCIe/DMI от базового тактового генератора BCLK. В результате увеличение значений BCLK больше не влечёт за собой переразгона особенно капризных к частоте шин PCI Express и DMI.
И это значит, что Skylake, в отличие от их предшественников, можно легко запускать на частотах, превышающих номинальные, не только при помощи коэффициента умножения, но и меняя значение частоты BCLK.
Нельзя не упомянуть и третье нововведение – более гибкий и податливый двухканальный контроллер памяти. В нём не просто есть поддержка двух стандартов памяти – DDR3L и DDR4, кроме этого, он способен тактовать память на впечатляюще высоких частотах вплоть до DDR4-4133. И более того, набор делителей для частоты памяти в Skylake теперь расширен, и её изменение стало возможно с вдвое меньшим, чем ранее, шагом – 100/133 МГц.
Иными словами, архитектурных решений, которые могли бы сделать Skylake очень удачными с точки зрения разгона, действительно немало. Однако накопленная к настоящему моменту статистика показывает, что наши предположения об улучшении реального разгонного потенциала этих процессоров по сравнению с Haswell и Devil’s Canyon оказались чересчур оптимистичными. Хотя Skylake и производятся по более современному техпроцессу, а также имеют примерно на 30 процентов меньшее по площади ядро по сравнению с Haswell, их тепловыделение и рабочие температуры остались примерно на том же уровне, что и у предшественников. Связано это отчасти с тем, что в старших моделях Skylake инженеры Intel несколько увеличили напряжение питания процессорных ядер.
Итогом же стало то, что разгоняются серийные LGA1151-процессоры в среднем до 4,5-4,6 ГГц, то есть лишь чуть лучше, чем их предшественники. И самое неприятное, что препятствия на пути к покорению более высоких частот встают те же самые, что и раньше. Для достижения стабильности при разгоне требуется дополнительное увеличение напряжения питания, это приводит к росту тепловыделения, и в результате процессор начинает перегреваться. То есть всё выглядит таким образом, будто бы частотный потенциал Skylake не удаётся полностью раскрыть из-за проблем с эффективным снятием тепла с процессорного кристалла.
И проблемы эти действительно существуют. Кристалл у Skylake стал меньше, плотность теплового потока возросла, но Intel не внесла в фирменный термоинтерфейс под процессорной теплораспределительной крышкой никаких изменений. Он остался таким же, как в Devil’s Canyon, – это не припой на основе галлия или индия и даже не жидкий металл, а полимерная термопаста с достаточно сомнительными теплопроводящими свойствами. То есть традиционное узкое место в теплоотводе десктопных процессоров в Skylake никуда не делось, оно продолжает располагаться непосредственно под процессорной крышкой.
Учитывая всё сказанное выше, в очередном тестировании мы решили посмотреть, на что будет способен типичный оверклокерский Skylake в том случае, если его внутренний термоинтерфейс получит более высокую теплопроводность. Иными словами, мы провели скальпирование Core i7-6700K (снятие с него металлической теплорассеивающей крышки) и замену штатной интеловской термопасты материалами с лучшими характеристиками — и теперь готовы поделиться полученными результатами.
Тестовый процессор: Core i7-6700K
Для тестов был приобретён совершенно обычный серийный процессор Core i7-6700K. Стоит напомнить, что это – флагманский интеловский четырёхъядерник для новой платформы LGA1151.
Intel Core i7-6700K
Такой процессор имеет паспортную частоту 4,0 ГГц, но благодаря Turbo Boost может увеличивать её до 4,2 ГГц, поддерживает технологию Hyper-Threading и обладает кеш-памятью третьего уровня объёмом 8 Мбайт. Батч (номер партии) доставшегося нам процессора — L525B514, то есть CPU был произведён в Малайзии в период с 14 по 20 июня этого года.
Все оверклокерские тесты проводились на материнской плате ASUS Maximus VIII Ranger. Методика испытаний состояла в последовательном увеличении множителя, начиная с номинальных 4,0 ГГц, параллельно с которым при потере системой стабильности увеличивалось и напряжение VCore. Опция Load-Line Calibration на протяжении тестов была установлена в положение Level 4 – именно в таком состоянии обеспечивается минимальное отклонение напряжения от выбранного уровня при росте нагрузки. Устойчивость разгона проверялась утилитой LinX 0.6.5, в основе которой лежит математический пакет Linpack 11.3.0.006. На каждой итерации тестирования фиксировалась максимальная температура, до которой разогревался CPU при прохождении проверки на стабильность, а также максимальное энергопотребление системы.
При первоначальном тестировании, результаты которого отображены в таблице и на графике ниже, за охлаждение процессора отвечали башенный кулер под 140-миллиметровый вентилятор Noctua NH-U14S и термопаста Arctic MX-2.
Вполне естественным выходом в такой ситуации кажется замена кулера более эффективной моделью. Но сработает ли данный подход в случае со Skylake? Проверим: следующий тестовый прогон мы выполнили с более эффективной системой охлаждения типа «двухсекционная башня» Noctua NH-D15.
Определённое улучшение в температурном режиме заметно, но принципиально ничего не поменялось. Выше 4,6 ГГц разогнать процессор не получилось даже с одним из лучших воздушных кулеров: следующий шаг в тактовой частоте требует повышения VCore примерно до уровня 1,48 В, однако с отводом тепла при таких рабочих параметрах Noctua NH-D15 не справлялся – процессор перегревался и сваливался в троттлинг. Тем не менее на частоте 4,6 ГГц этот высокоэффективный двухбашенный охладитель оказался способен обеспечить не только 5-градусное снижение температуры по сравнению с односекционной башней Noctua NH-U14S, но и стабильность процессора при немного более низком напряжении на его ядрах.
Символическое снижение температуры при переходе на заведомо более эффективную систему охлаждения даёт чёткое указание на то, что нужно делать для улучшения оверклокинга дальше. Ведь по результатам проведённого эксперимента хорошо понятно, что процессорные ядра перегреваются вовсе не из-за недостаточной производительности системы охлаждения, снимающей тепло с теплораспределительной крышки. Корни неблагоприятного температурного режима разогнанного Skylake следует искать глубже в буквальном смысле – в передаче тепла от процессорного кристалла к закрывающей его крышке. То есть именно несостоятельность мощнейших кулеров и является самым наглядным аргументом в пользу того, что внутренний термоинтерфейс лучше заменить.
Cкальпирование Skylake: проблемы и решения
При скальпировании процессоров Haswell обычно применяется два различных метода: силовой сдвиг крышки с поверхности процессорной платы при помощи слесарных тисков либо аккуратное её срезание тонким лезвием. Мы, например, предпочитаем первый метод, поскольку он кажется более безопасным, и с его помощью в нашей лаборатории было успешно демонтировано уже порядка десятка теплорассеивающих крышек с различных LGA1150-процессоров семейств Haswell, Devil’s Canyon и Broadwell. Подобный подход мы намеревались применить и по отношению к Skylake, однако, как оказалось, корпус LGA1151-новинок имеет важные конструктивные отличия, из-за которых алгоритм действий пришлось несколько пересмотреть. Дело в том, что в Skylake миниатюризация затронула не только полупроводниковый кристалл: тоньше стал и текстолит, на котором монтируется кристалл CPU.
Толщина процессорной платы уменьшилась до менее чем 0,8 мм, что почти вдвое меньше толщины платы Haswell.
Продольная прочность столь тонкого слоя текстолита вызывает серьёзные сомнения. Кажется, что при приложении усилия на сдвиг крышки первым сдаться может отнюдь не клеевой состав, удерживающий её на процессоре, а сама процессорная плата. Опасения эти подтверждаются и заметным числом случаев повреждений новых CPU, о которых пользователи, прибегающие к скальпированию тисками, с горечью сообщают в форумах. Платы процессоров Skylake гнутся, ломаются и скалываются.
Не слишком безболезненно и срезание крышки лезвием. Дорожки внутри тонкой процессорной платы Skylake проходят совсем неглубоко, и их очень легко повредить при первых же попытках просунуть лезвие между металлической крышкой и текстолитом. Поэтому вероятность успеха при такой методике избавления процессора от теплорассеивателя тоже очень далека от ста процентов.
Неужели изменившаяся конструкция новых процессоров способна сделать скальпирование очень опасной для их здоровья и потому малопопулярной процедурой? К счастью, нет! На самом деле существует приём, позволяющий при сдвиге крышки тисками обойтись без приложения значительной силы, которая могла бы повредить текстолит процессора. Его суть заключается в том, что применённый Intel для сборки десктопных Skylake клеевой состав почти полностью утрачивает свои соединительные свойства при нагреве. Иными словами, если основным инструментом при скальпировании сделать не тиски, а технический фен, то опасность повреждения процессора снижается на порядок.
Наш опыт показал, что нужно лишь совсем слегка поджать процессор в тисках, уперев одну их губку в кромку печатной платы, а другую – в край теплорассеивающей крышки.
Чтобы не повредить края текстолита, между губками и процессором лучше проложить упругий материал
Всё же остальное с лёгкостью доделает фен. После непродолжительного – в районе 10-20 секунд – обдува находящегося в таком состоянии процессора горячим воздухом с температурой порядка 350 °С крышка должна отскочить сама. По крайней мере именно так и произошло в нашем случае.
Это не ужасная пересохшая субстанция, которую мы видели в Haswell двухгодичной давности, а нечто похожее по своей консистенции на более-менее нормальную термопасту. Однако теплопроводность подобного по виду состава вызывала не слишком лестные отзывы ещё в Devil’s Canyon, и, следовательно, его замена способна дать положительный эффект и в процессорах поколения Skylake.
Меняем термоинтерфейс: Arctic MX-2 против жидкого металла
Давайте теперь посмотрим, что произойдёт, если расположенный под процессорной крышкой штатный интеловский термоинтерфейс поменять на распространённые термопасты с лучшей теплопроводностью.
Наш подход к скальпированию предполагает, что после очистки процессора и его теплорассеивающей крышки от старой термопасты и клеящего состава мы наносим на процессорный кристалл новый термоинтерфейс и вновь собираем его обратно.
Конечно, никто не запрещает эксплуатировать разобранный Skylake со снятым теплорассеивателем, но это влечёт за собой сразу несколько серьёзных проблем, и опасность повреждения хрупкого полупроводникового кристалла подошвой кулера – только меньшая из них. Помимо этого, придётся отказаться от штатного крепления кулера, снять металлическую прижимную рамку с процессорного гнезда и к тому же спилить верхнюю часть углов разъёма LGA1151, которые имеют большую высоту, чем кристалл Skylake. Но и это ещё не всё. Проблемы возникнут и из-за толщины и хлипкости процессорной платы, которую обязательно нужно прижимать в процессорном разъёме не только в центре, но и по контуру, иначе она деформируется и не обеспечит соединения с контактами LGA1151, расположенными по периметру разъёма. Использование же Skylake в сборе все эти проблемы решает одним махом, при этом, как показывают эксперименты, металлическая крышка между процессорным кристаллом и кулером увеличивает температуру ядер CPU всего лишь на пару-тройку градусов. Иными словами, реального практического смысла в том, чтобы после замены термоинтерфейса не собирать процессор обратно, не слишком много.
Результат неплохой, но останавливаться здесь нельзя. В большинстве случаев конечной целью скальпирования является замена штатного термоинтерфейсного материала жидким металлом, который по своей теплопроводности наиболее близок к легендарному припою, использовавшемуся в процессорах поколения Sandy Bridge. Лишь такой термоинтерфейс, теплопроводность которого на порядок лучше теплопроводности любых термопаст, может обеспечить действительно эффективную передачу всего выделяемого кристаллом Skylake тепла на металлический теплорассеиватель. И в этом случае оверклокинг сможет, наконец, не упираться в перегрев процессорных ядер, а будет определяться частотным потенциалом самого чипа.
Кстати, столь невысокий нагрев процессора при разгоне до 4,8 ГГц оставляет пространство и для дальнейшего увеличения частоты. Однако мы на него не пошли из-за необходимости слишком сильно поднимать напряжение питания процессора. Согласно спецификации, максимальное допустимое напряжение при длительной эксплуатации десктопных Skylake составляет 1,52 В, и забираться существенно выше этого значения Intel настоятельно не советует.
Таким образом, мы пришли к той ситуации, к которой и стремились. Благодаря скальпированию и замене штатной интеловской термопасты под процессорной крышкой жидким металлом, возросшее тепловыделение и перегрев процессорного кристалла перестали играть роль ограничивающих разгон факторов. Частотный потенциал Skylake раскрылся полностью, и мы смогли убедиться, что на самом деле Core i7-6700K может работать на частотах вплоть до 4,8 ГГц. Причём для охлаждения процессора в этом случае не требуются никакие специальные методы – с отводом тепла вполне могут справиться и воздушные кулера.
Нужно подчеркнуть, что столь оптимистичный результат получен нами для первого попавшегося серийного процессора с достаточно высоким уровнем VID. А если процесс скальпирования предварить отбором более удачных по этому параметру экземпляров, то, скорее всего, результаты разгона окажутся ещё более впечатляющими.
Выводы
На фоне общего спада, наблюдаемого на глобальном компьютерном рынке, энтузиасты продолжают демонстрировать свою приверженность платформе ПК и — вопреки общим настроениям — отнюдь не сокращают расходы на приобретение и обновление персональной компьютерной техники. Поэтому нет ничего удивительного в том, что многие производители комплектующих стали уделять гораздо больше внимания авангарду компьютерного сообщества, и акценты в их флагманской продукции постепенно смещаются в сторону геймерских и оверклокерских возможностей. Не стала игнорировать свежие тенденции и компания Intel: процессоры с развитыми разгонными возможностями составляли важную часть её продуктовой линейки и до этого, но теперь вопросам оверклокинга уделяется куда больше внимания, чем раньше.
Собственно, процессоры Skylake во многом отражают заметно потеплевшее отношение Intel к разгону. По сравнению со своими предшественниками они получили лучшие оверклокерские свойства, например внешний конвертер питания и непрерывный диапазон доступных частот BCLK, а также возросший частотный потенциал. Однако при этом Intel оставила нетронутым самый досадный оверклокерский недочёт своих современных CPU – под крышкой, закрывающей полупроводниковый кристалл, продолжает использоваться полимерный термоинтерфейсный материал с откровенно посредственной теплопроводностью. Поэтому полноценному разгону процессоров семейства Skylake препятствует банальный перегрев, устранить который очень трудно даже применением высокопроизводительных воздушных или жидкостных систем охлаждения.
Но радикальные оверклокеры давно смогли найти пути решения данной проблемы: процессорную крышку можно демонтировать и заменить интеловскую термопасту материалом с лучшей теплопроводностью, например жидким металлом. Правда, в случае Skylake скальпирование – не такая простая процедура. Чипы нового поколения смонтированы на процессорной плате с очень тонким текстолитом, повредить который при удалении крышки любым из распространённых методов стало проще простого.
К счастью, мы можем предложить хороший метод, заметно повышающий шансы на успех. Нагрев процессорной крышки ослабляет соединительные свойства используемого Intel клея, и если в процессе скальпирования задействовать не только тиски, но и мощный технический фен, то крышка снимается совершенно безболезненно и без приложения серьёзных усилий.
В то время как типичными для процессоров Core i5-6600K и Core i7-6700K являются предельные частоты порядка 4,5-4,6 ГГц, при работе на которых под нагрузкой они достигают температур, близких к критическим, замена внутреннего термоинтерфейса отодвигает границу максимального разгона на дополнительные 200-300 МГц – до рубежа в 4,8 ГГц. Причём на столь высокой частоте, превышающей номинальную как минимум на 20 процентов, процессоры Skylake с заменённым внутренним термоинтерфейсом функционируют в благоприятном температурном режиме в том числе и при самой высокой вычислительной нагрузке. И это значит, что доработанные Skylake по своим оверклокерским свойствам вплотную приближаются к легендарным Sandy Bridge, что можно считать очень лестной похвалой, поскольку никакие CPU, выпущенные позднее 2011 года, её до сих пор не удостаивались.
Что же касается производительности, то оверклокинг правильно подготовленного Core i7-6700K позволяет улучшить её на 15-20 процентов, что выглядит по сегодняшним меркам очень хорошим вознаграждением за труды по скальпированию. Конечно, процессор с оригинальной интеловской термопастой тоже может быть разогнан, и его отставание от аналога с заменённым на жидкий металл внутренним термоинтерфейсом будет составлять не более 5 процентов, однако нужно понимать, что скальпирование не просто улучшает разгон. Благодаря ему уменьшается также и нагрев процессорного кристалла, что в конечном итоге делает систему стабильнее и долговечнее.
Суммируя всё сказанное, остаётся лишь посокрушаться насчёт того, что в Skylake нет нормального термоинтерфейса изначально. Тот же Core i7-6700K с заменённым внутренним термоинтерфейсом, который мы получили и протестировали в рамках этого исследования, производит гораздо лучшее впечатление, нежели обычные серийные Skylake, с которыми мы сталкивались до этого момента. И, честно говоря, если иметь в виду усовершенствованные скальпированием оверклокерские Core i5-6600K и Core i7-6700K, то модернизация старых систем с переходом на платформу LGA1151 действительно обретает реальный практический смысл.
Источник: www.3dnews.ru
Анонс процессоров Skylake, которому мы уже посвятили два полновесных материала (с результатами тестов и с рассказом про новую микроархитектуру), всё ещё оставляет после себя ощущение некоторой недосказанности. Дело в том, что уж слишком незначительным кажется практический эффект от тех грандиозных преобразований, которые заложены в этой новинке. Посудите сами: прогрессивный технологический процесс с 14-нм нормами, переработанная микроархитектура и усовершенствованная платформа с поддержкой DDR4-памяти в сумме дают улучшение производительности лишь в пределах единиц процентов. Как такое вообще возможно?
Именно поэтому к тестам новинок хочется вернуться ещё раз: кажется, что от нашего внимания ускользнуло нечто важное. В первоначальном обзоре процессоров Skylake было сделано предположение, что не слишком значительное улучшение в удельной производительности по сравнению с предшественниками компенсируется ростом оверклокерского потенциала. И в данном материале мы решили взглянуть на эту сторону новинок несколько подробнее. А именно — взять один из серийных образцов CPU нового поколения и провести подробный анализ его частотного потенциала с использованием всех доступных средств, включая удаление процессорной крышки и замену штатного интеловского термоинтерфейса.
О разгоне Skylake: вводные замечания
Вывод об улучшении частотного потенциала Skylake по сравнению с предшественниками изначально был сделан исходя из того, что полученные нашей лабораторией инженерные образцы новых процессоров продемонстрировали свою способность к стабильному функционированию на частотах 4,5-4,6 ГГц, причём такой разгон не требовал ни применения каких-то высокоэффективных систем охлаждения, ни особых ухищрений по настройке параметров UEFI BIOS. Безусловно, подобные частоты были достижимы и ранее – с процессорами серии Devil’s Canyon, однако на их покорение могли претендовать далеко не все экземпляры CPU прошлого поколения, а со Skylake мы получили такой результат у первых же случайно выбранных предсерийных экземпляров.
Уверенности в превосходстве Skylake над предшественниками с точки зрения оверклокерских свойств добавили и изменения в платформе LGA1151, многие из которых были сделаны именно с прицелом на более полное раскрытие частотного потенциала.
Другое значительное нововведение – отвязка частоты шин PCIe/DMI от базового тактового генератора BCLK. В результате увеличение значений BCLK больше не влечёт за собой переразгона особенно капризных к частоте шин PCI Express и DMI.
И это значит, что Skylake, в отличие от их предшественников, можно легко запускать на частотах, превышающих номинальные, не только при помощи коэффициента умножения, но и меняя значение частоты BCLK.
Нельзя не упомянуть и третье нововведение – более гибкий и податливый двухканальный контроллер памяти. В нём не просто есть поддержка двух стандартов памяти – DDR3L и DDR4, кроме этого, он способен тактовать память на впечатляюще высоких частотах вплоть до DDR4-4133. И более того, набор делителей для частоты памяти в Skylake теперь расширен, и её изменение стало возможно с вдвое меньшим, чем ранее, шагом – 100/133 МГц.
Иными словами, архитектурных решений, которые могли бы сделать Skylake очень удачными с точки зрения разгона, действительно немало. Однако накопленная к настоящему моменту статистика показывает, что наши предположения об улучшении реального разгонного потенциала этих процессоров по сравнению с Haswell и Devil’s Canyon оказались чересчур оптимистичными. Хотя Skylake и производятся по более современному техпроцессу, а также имеют примерно на 30 процентов меньшее по площади ядро по сравнению с Haswell, их тепловыделение и рабочие температуры остались примерно на том же уровне, что и у предшественников. Связано это отчасти с тем, что в старших моделях Skylake инженеры Intel несколько увеличили напряжение питания процессорных ядер.
Итогом же стало то, что разгоняются серийные LGA1151-процессоры в среднем до 4,5-4,6 ГГц, то есть лишь чуть лучше, чем их предшественники. И самое неприятное, что препятствия на пути к покорению более высоких частот встают те же самые, что и раньше. Для достижения стабильности при разгоне требуется дополнительное увеличение напряжения питания, это приводит к росту тепловыделения, и в результате процессор начинает перегреваться. То есть всё выглядит таким образом, будто бы частотный потенциал Skylake не удаётся полностью раскрыть из-за проблем с эффективным снятием тепла с процессорного кристалла.
И проблемы эти действительно существуют. Кристалл у Skylake стал меньше, плотность теплового потока возросла, но Intel не внесла в фирменный термоинтерфейс под процессорной теплораспределительной крышкой никаких изменений. Он остался таким же, как в Devil’s Canyon, – это не припой на основе галлия или индия и даже не жидкий металл, а полимерная термопаста с достаточно сомнительными теплопроводящими свойствами. То есть традиционное узкое место в теплоотводе десктопных процессоров в Skylake никуда не делось, оно продолжает располагаться непосредственно под процессорной крышкой.
Учитывая всё сказанное выше, в очередном тестировании мы решили посмотреть, на что будет способен типичный оверклокерский Skylake в том случае, если его внутренний термоинтерфейс получит более высокую теплопроводность. Иными словами, мы провели скальпирование Core i7-6700K (снятие с него металлической теплорассеивающей крышки) и замену штатной интеловской термопасты материалами с лучшими характеристиками — и теперь готовы поделиться полученными результатами.
Тестовый процессор: Core i7-6700K
Для тестов был приобретён совершенно обычный серийный процессор Core i7-6700K. Стоит напомнить, что это – флагманский интеловский четырёхъядерник для новой платформы LGA1151.
Intel Core i7-6700K
Такой процессор имеет паспортную частоту 4,0 ГГц, но благодаря Turbo Boost может увеличивать её до 4,2 ГГц, поддерживает технологию Hyper-Threading и обладает кеш-памятью третьего уровня объёмом 8 Мбайт. Батч (номер партии) доставшегося нам процессора — L525B514, то есть CPU был произведён в Малайзии в период с 14 по 20 июня этого года.
Все оверклокерские тесты проводились на материнской плате ASUS Maximus VIII Ranger. Методика испытаний состояла в последовательном увеличении множителя, начиная с номинальных 4,0 ГГц, параллельно с которым при потере системой стабильности увеличивалось и напряжение VCore. Опция Load-Line Calibration на протяжении тестов была установлена в положение Level 4 – именно в таком состоянии обеспечивается минимальное отклонение напряжения от выбранного уровня при росте нагрузки. Устойчивость разгона проверялась утилитой LinX 0.6.5, в основе которой лежит математический пакет Linpack 11.3.0.006. На каждой итерации тестирования фиксировалась максимальная температура, до которой разогревался CPU при прохождении проверки на стабильность, а также максимальное энергопотребление системы.
При первоначальном тестировании, результаты которого отображены в таблице и на графике ниже, за охлаждение процессора отвечали башенный кулер под 140-миллиметровый вентилятор Noctua NH-U14S и термопаста Arctic MX-2.
Вполне естественным выходом в такой ситуации кажется замена кулера более эффективной моделью. Но сработает ли данный подход в случае со Skylake? Проверим: следующий тестовый прогон мы выполнили с более эффективной системой охлаждения типа «двухсекционная башня» Noctua NH-D15.
Определённое улучшение в температурном режиме заметно, но принципиально ничего не поменялось. Выше 4,6 ГГц разогнать процессор не получилось даже с одним из лучших воздушных кулеров: следующий шаг в тактовой частоте требует повышения VCore примерно до уровня 1,48 В, однако с отводом тепла при таких рабочих параметрах Noctua NH-D15 не справлялся – процессор перегревался и сваливался в троттлинг. Тем не менее на частоте 4,6 ГГц этот высокоэффективный двухбашенный охладитель оказался способен обеспечить не только 5-градусное снижение температуры по сравнению с односекционной башней Noctua NH-U14S, но и стабильность процессора при немного более низком напряжении на его ядрах.
Символическое снижение температуры при переходе на заведомо более эффективную систему охлаждения даёт чёткое указание на то, что нужно делать для улучшения оверклокинга дальше. Ведь по результатам проведённого эксперимента хорошо понятно, что процессорные ядра перегреваются вовсе не из-за недостаточной производительности системы охлаждения, снимающей тепло с теплораспределительной крышки. Корни неблагоприятного температурного режима разогнанного Skylake следует искать глубже в буквальном смысле – в передаче тепла от процессорного кристалла к закрывающей его крышке. То есть именно несостоятельность мощнейших кулеров и является самым наглядным аргументом в пользу того, что внутренний термоинтерфейс лучше заменить.
Cкальпирование Skylake: проблемы и решения
При скальпировании процессоров Haswell обычно применяется два различных метода: силовой сдвиг крышки с поверхности процессорной платы при помощи слесарных тисков либо аккуратное её срезание тонким лезвием. Мы, например, предпочитаем первый метод, поскольку он кажется более безопасным, и с его помощью в нашей лаборатории было успешно демонтировано уже порядка десятка теплорассеивающих крышек с различных LGA1150-процессоров семейств Haswell, Devil’s Canyon и Broadwell. Подобный подход мы намеревались применить и по отношению к Skylake, однако, как оказалось, корпус LGA1151-новинок имеет важные конструктивные отличия, из-за которых алгоритм действий пришлось несколько пересмотреть. Дело в том, что в Skylake миниатюризация затронула не только полупроводниковый кристалл: тоньше стал и текстолит, на котором монтируется кристалл CPU.
Слева – Skylake; справа - Haswell
Толщина процессорной платы уменьшилась до менее чем 0,8 мм, что почти вдвое меньше толщины платы Haswell.
А вы помните, как пользоваться штангенциркулем со шкалой-нониусом?
Продольная прочность столь тонкого слоя текстолита вызывает серьёзные сомнения. Кажется, что при приложении усилия на сдвиг крышки первым сдаться может отнюдь не клеевой состав, удерживающий её на процессоре, а сама процессорная плата. Опасения эти подтверждаются и заметным числом случаев повреждений новых CPU, о которых пользователи, прибегающие к скальпированию тисками, с горечью сообщают в форумах. Платы процессоров Skylake гнутся, ломаются и скалываются.
Не слишком безболезненно и срезание крышки лезвием. Дорожки внутри тонкой процессорной платы Skylake проходят совсем неглубоко, и их очень легко повредить при первых же попытках просунуть лезвие между металлической крышкой и текстолитом. Поэтому вероятность успеха при такой методике избавления процессора от теплорассеивателя тоже очень далека от ста процентов.
Неужели изменившаяся конструкция новых процессоров способна сделать скальпирование очень опасной для их здоровья и потому малопопулярной процедурой? К счастью, нет! На самом деле существует приём, позволяющий при сдвиге крышки тисками обойтись без приложения значительной силы, которая могла бы повредить текстолит процессора. Его суть заключается в том, что применённый Intel для сборки десктопных Skylake клеевой состав почти полностью утрачивает свои соединительные свойства при нагреве. Иными словами, если основным инструментом при скальпировании сделать не тиски, а технический фен, то опасность повреждения процессора снижается на порядок.
Наш опыт показал, что нужно лишь совсем слегка поджать процессор в тисках, уперев одну их губку в кромку печатной платы, а другую – в край теплорассеивающей крышки.
Чтобы не повредить края текстолита, между губками и процессором лучше проложить упругий материал
Всё же остальное с лёгкостью доделает фен. После непродолжительного – в районе 10-20 секунд – обдува находящегося в таком состоянии процессора горячим воздухом с температурой порядка 350 °С крышка должна отскочить сама. По крайней мере именно так и произошло в нашем случае.
Прогрев – ключ к успеху
Под крышкой же обнаруживается привычная картина – заложенная туда Intel термопаста действительно очень похожа на термоинтерфейсный материал NGPTIM (Next-Generation Polymer Thermal Interface Material), который мы уже встречали в процессорах Devil’s Canyon.
По теплопроводности интеловская термопаста близка к КПТ-8
Это не ужасная пересохшая субстанция, которую мы видели в Haswell двухгодичной давности, а нечто похожее по своей консистенции на более-менее нормальную термопасту. Однако теплопроводность подобного по виду состава вызывала не слишком лестные отзывы ещё в Devil’s Canyon, и, следовательно, его замена способна дать положительный эффект и в процессорах поколения Skylake.
Меняем термоинтерфейс: Arctic MX-2 против жидкого металла
Давайте теперь посмотрим, что произойдёт, если расположенный под процессорной крышкой штатный интеловский термоинтерфейс поменять на распространённые термопасты с лучшей теплопроводностью.
Наш подход к скальпированию предполагает, что после очистки процессора и его теплорассеивающей крышки от старой термопасты и клеящего состава мы наносим на процессорный кристалл новый термоинтерфейс и вновь собираем его обратно.
Core i7-6700K со снятым теплорассеивателем
Конечно, никто не запрещает эксплуатировать разобранный Skylake со снятым теплорассеивателем, но это влечёт за собой сразу несколько серьёзных проблем, и опасность повреждения хрупкого полупроводникового кристалла подошвой кулера – только меньшая из них. Помимо этого, придётся отказаться от штатного крепления кулера, снять металлическую прижимную рамку с процессорного гнезда и к тому же спилить верхнюю часть углов разъёма LGA1151, которые имеют большую высоту, чем кристалл Skylake. Но и это ещё не всё. Проблемы возникнут и из-за толщины и хлипкости процессорной платы, которую обязательно нужно прижимать в процессорном разъёме не только в центре, но и по контуру, иначе она деформируется и не обеспечит соединения с контактами LGA1151, расположенными по периметру разъёма. Использование же Skylake в сборе все эти проблемы решает одним махом, при этом, как показывают эксперименты, металлическая крышка между процессорным кристаллом и кулером увеличивает температуру ядер CPU всего лишь на пару-тройку градусов. Иными словами, реального практического смысла в том, чтобы после замены термоинтерфейса не собирать процессор обратно, не слишком много.
После замены внутреннего термоинтерфейса мы собираем процессор обратно
Результат неплохой, но останавливаться здесь нельзя. В большинстве случаев конечной целью скальпирования является замена штатного термоинтерфейсного материала жидким металлом, который по своей теплопроводности наиболее близок к легендарному припою, использовавшемуся в процессорах поколения Sandy Bridge. Лишь такой термоинтерфейс, теплопроводность которого на порядок лучше теплопроводности любых термопаст, может обеспечить действительно эффективную передачу всего выделяемого кристаллом Skylake тепла на металлический теплорассеиватель. И в этом случае оверклокинг сможет, наконец, не упираться в перегрев процессорных ядер, а будет определяться частотным потенциалом самого чипа.
Процессор с термоинтерфейсом из жидкого металла
Кстати, столь невысокий нагрев процессора при разгоне до 4,8 ГГц оставляет пространство и для дальнейшего увеличения частоты. Однако мы на него не пошли из-за необходимости слишком сильно поднимать напряжение питания процессора. Согласно спецификации, максимальное допустимое напряжение при длительной эксплуатации десктопных Skylake составляет 1,52 В, и забираться существенно выше этого значения Intel настоятельно не советует.
Таким образом, мы пришли к той ситуации, к которой и стремились. Благодаря скальпированию и замене штатной интеловской термопасты под процессорной крышкой жидким металлом, возросшее тепловыделение и перегрев процессорного кристалла перестали играть роль ограничивающих разгон факторов. Частотный потенциал Skylake раскрылся полностью, и мы смогли убедиться, что на самом деле Core i7-6700K может работать на частотах вплоть до 4,8 ГГц. Причём для охлаждения процессора в этом случае не требуются никакие специальные методы – с отводом тепла вполне могут справиться и воздушные кулера.
Нужно подчеркнуть, что столь оптимистичный результат получен нами для первого попавшегося серийного процессора с достаточно высоким уровнем VID. А если процесс скальпирования предварить отбором более удачных по этому параметру экземпляров, то, скорее всего, результаты разгона окажутся ещё более впечатляющими.
Выводы
На фоне общего спада, наблюдаемого на глобальном компьютерном рынке, энтузиасты продолжают демонстрировать свою приверженность платформе ПК и — вопреки общим настроениям — отнюдь не сокращают расходы на приобретение и обновление персональной компьютерной техники. Поэтому нет ничего удивительного в том, что многие производители комплектующих стали уделять гораздо больше внимания авангарду компьютерного сообщества, и акценты в их флагманской продукции постепенно смещаются в сторону геймерских и оверклокерских возможностей. Не стала игнорировать свежие тенденции и компания Intel: процессоры с развитыми разгонными возможностями составляли важную часть её продуктовой линейки и до этого, но теперь вопросам оверклокинга уделяется куда больше внимания, чем раньше.
Собственно, процессоры Skylake во многом отражают заметно потеплевшее отношение Intel к разгону. По сравнению со своими предшественниками они получили лучшие оверклокерские свойства, например внешний конвертер питания и непрерывный диапазон доступных частот BCLK, а также возросший частотный потенциал. Однако при этом Intel оставила нетронутым самый досадный оверклокерский недочёт своих современных CPU – под крышкой, закрывающей полупроводниковый кристалл, продолжает использоваться полимерный термоинтерфейсный материал с откровенно посредственной теплопроводностью. Поэтому полноценному разгону процессоров семейства Skylake препятствует банальный перегрев, устранить который очень трудно даже применением высокопроизводительных воздушных или жидкостных систем охлаждения.
Но радикальные оверклокеры давно смогли найти пути решения данной проблемы: процессорную крышку можно демонтировать и заменить интеловскую термопасту материалом с лучшей теплопроводностью, например жидким металлом. Правда, в случае Skylake скальпирование – не такая простая процедура. Чипы нового поколения смонтированы на процессорной плате с очень тонким текстолитом, повредить который при удалении крышки любым из распространённых методов стало проще простого.
К счастью, мы можем предложить хороший метод, заметно повышающий шансы на успех. Нагрев процессорной крышки ослабляет соединительные свойства используемого Intel клея, и если в процессе скальпирования задействовать не только тиски, но и мощный технический фен, то крышка снимается совершенно безболезненно и без приложения серьёзных усилий.
Скальпирование? Во-первых, это красиво…
В то время как типичными для процессоров Core i5-6600K и Core i7-6700K являются предельные частоты порядка 4,5-4,6 ГГц, при работе на которых под нагрузкой они достигают температур, близких к критическим, замена внутреннего термоинтерфейса отодвигает границу максимального разгона на дополнительные 200-300 МГц – до рубежа в 4,8 ГГц. Причём на столь высокой частоте, превышающей номинальную как минимум на 20 процентов, процессоры Skylake с заменённым внутренним термоинтерфейсом функционируют в благоприятном температурном режиме в том числе и при самой высокой вычислительной нагрузке. И это значит, что доработанные Skylake по своим оверклокерским свойствам вплотную приближаются к легендарным Sandy Bridge, что можно считать очень лестной похвалой, поскольку никакие CPU, выпущенные позднее 2011 года, её до сих пор не удостаивались.
Что же касается производительности, то оверклокинг правильно подготовленного Core i7-6700K позволяет улучшить её на 15-20 процентов, что выглядит по сегодняшним меркам очень хорошим вознаграждением за труды по скальпированию. Конечно, процессор с оригинальной интеловской термопастой тоже может быть разогнан, и его отставание от аналога с заменённым на жидкий металл внутренним термоинтерфейсом будет составлять не более 5 процентов, однако нужно понимать, что скальпирование не просто улучшает разгон. Благодаря ему уменьшается также и нагрев процессорного кристалла, что в конечном итоге делает систему стабильнее и долговечнее.
Суммируя всё сказанное, остаётся лишь посокрушаться насчёт того, что в Skylake нет нормального термоинтерфейса изначально. Тот же Core i7-6700K с заменённым внутренним термоинтерфейсом, который мы получили и протестировали в рамках этого исследования, производит гораздо лучшее впечатление, нежели обычные серийные Skylake, с которыми мы сталкивались до этого момента. И, честно говоря, если иметь в виду усовершенствованные скальпированием оверклокерские Core i5-6600K и Core i7-6700K, то модернизация старых систем с переходом на платформу LGA1151 действительно обретает реальный практический смысл.
Источник: www.3dnews.ru