CENS
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Skylake-X Direct Die Frame
Einleitung
Vorbereitung
Testsystem:
Testablauf
Die Ergebnisse:
Highscores
Fazit
Einleitung
X299 und damit die Skylake-X Prozessoren von Intels HEDT Plattform sind von Beginn an medial eher schlecht als recht weggekommen. Da ist zum einen der Verzicht von Seiten Intels die teuren High-End CPUs zu verlöten. Stattdessen wird eine weniger effiziente Wärmeleitpaste zwischen dem eigentlichen Chip (Die) und dem Heatspreader aus Kupfer verwendet, die bei der Wärmeabfuhr zu einer zusätzlichen Barriere wird. Roman „der8auer“ Hartung hat mit seinem Youtube Video „X299 VRM Desaster“ die Stimmung rund um den überhasteten Release der Plattform seiner Zeit weiter angeheizt. Dennoch weisen die Prozessoren für ihre zum Teil große Anzahl an Kernen eine sehr gute Übertaktbarkeit auf, die letztlich vor allem durch die enorme Wärmeentwicklung gebremst wird. Da verwundert es kaum, dass Roman inzwischen selbst passende Lösungen für Enthusiasten über den Caseking Shop anbietet, um den Temperaturen Herr zu werden.
Neben dem allseits beliebten Delid-Die-Mate, um Skylake-X zu köpfen, kommt zum Arsenal der Hardcore Overclocker jetzt noch der sog. Direct Die Frame hinzu. Dieser erlaubt es komplett auf den Heatspreader zu verzichten und den Kühler ganz ohne „Nebenwirkungen“ direkt auf dem eigentlichen Chip zu platzieren. Ich muss ganz ehrlich sagen, dass ich zunächst selbst eher skeptisch war. Roman verspricht dadurch Temperaturverbesserungen zwischen 5-10°C zusätzlich zum regulären Köpfen mit anschließendem Wiederverkleben. Das mag dem ein oder anderen erstmal nicht viel vorkommen, aber in Zeiten wo ein neuer Wasserblock oder eine neue Wärmeleitpaste nicht mal 1°C bringen, ist es eigentlich fast ein kleiner Quantensprung. Und wer sich mit dem OC schon beschäftigt hat, der wird schnell gemerkt haben, dass ein kühlerer Chip deutlich besser zu übertakten ist. Wie sich das genau äußert, werden wir im folgenden Test herausfinden.
Neben dem allseits beliebten Delid-Die-Mate, um Skylake-X zu köpfen, kommt zum Arsenal der Hardcore Overclocker jetzt noch der sog. Direct Die Frame hinzu. Dieser erlaubt es komplett auf den Heatspreader zu verzichten und den Kühler ganz ohne „Nebenwirkungen“ direkt auf dem eigentlichen Chip zu platzieren. Ich muss ganz ehrlich sagen, dass ich zunächst selbst eher skeptisch war. Roman verspricht dadurch Temperaturverbesserungen zwischen 5-10°C zusätzlich zum regulären Köpfen mit anschließendem Wiederverkleben. Das mag dem ein oder anderen erstmal nicht viel vorkommen, aber in Zeiten wo ein neuer Wasserblock oder eine neue Wärmeleitpaste nicht mal 1°C bringen, ist es eigentlich fast ein kleiner Quantensprung. Und wer sich mit dem OC schon beschäftigt hat, der wird schnell gemerkt haben, dass ein kühlerer Chip deutlich besser zu übertakten ist. Wie sich das genau äußert, werden wir im folgenden Test herausfinden.
Vorbereitung
Beim Köpfen gilt wie immer: Vorsicht walten lassen und sich Zeit nehmen. Bei einer Ecke des Heatspreaders wollte sich diesmal der Kleber einfach nicht lösen, daher musste ich mit der Klinge ein wenig nachhelfen. Ist der Heatspreader erstmal ab, muss die CPU gründlich von allen Kleberesten gereinigt werden. Persönlich halte ich es für das Beste, langsam mit dem Fingernagel das Gröbste runterzuschieben. Denn gerade nahe an den kleinen SMDs hat man dadurch das nötige „Fingerspitzengefühl“. Von jeglichen "Tools", wie Kreditkarten rate ich daher ab, einmal Abgerutscht ist der Ärger groß. Ist das Meiste runter, nochmal mit Isopropanol oder Ähnlichem die letzten Reste des Klebers so gut es geht ablösen.
Als nächstes die SMDs mit klarem Nagellack einpinseln, kurz trocknen lassen. In der Zeit kann man z.B. den auf dem Apex installierten Integrated Loading Mechanism (ILM) abschrauben, dieser presst mit seinen zwei Hebeln die CPU in den eigentlich Sockel mit seinen 2066 Pins (Achtung durch das lösen der Verschraubung kommt einem auch die Backplate des ILM auf der Rückseite des Mainboards entgegen). Diese Backplate wird mit der neuen mitgelieferten Backplate ersetzt auf die im Idealfall bereits die 4 Klebepads angebracht sind (eines abzuziehen reicht). Ist die Backplate angeklebt, kann auf der Vorderseite der Chip vorsichtig in den Sockel gelegt und darüber der Direct Die Frame platziert werden. Wichtig ist, wie im Video von Roman erwähnt, alle Schrauben mit einer viertel bis halben Drehung über Kreuz anzuziehen.
Daraufhin verteilt ihr einen stecknadelgroßen Tropfen Flüssigmetall auf der CPU (Überschuss kann auch auf der Kontaktfläche des Wasserblocks verrieben werden, was die Chance für einen guten Kontakt verbessert). Abschließend wird der Kühler wie üblich auf die CPU verschraubt und übt zusammen mit dem Direct Die Frame den nötigen Anpressdruck aus.
We are up and running! Endlich kanns losgehen.
We are up and running! Endlich kanns losgehen.
Testsystem:
CPU | Intel i9-7960X |
Mainboard | ASUS X299 Rampage Vi Apex |
DRAM | G.skill 32GB DDR4 4000 CL17 TridentZ RGB |
GPU | EVGA 1080 Ti Kingpin |
Storage | Samsung 960 Pro 1TB |
PSU | Seasonic Prime Titanium 850W |
CPU Block | Aquacomputer Cuplex Kryos Next Vision |
VRM Block | Watercool Heatkiller MB-X VRM Block |
Radiatoren | Mo-Ra3 360 & Alphacool 420 |
Testablauf
Die Frage, die wir im Test klären wollen, ist, ob eine Direct-Die Kühlungslösung tatsächlich dabei helfen kann, das Potential der eigenen CPU voll auszuschöpfen. Als Test für jede Taktstufe werden 15 aufeinanderfolgende Runs mit Cinebench R15 absolviert, die ohne Anzeichen von Instabilität überstanden werden müssen. Dabei wird die Temperatur und Spannung mit CoreTemp und HWinfo protokolliert. Die Wassertemperatur beträgt während des Tests 21°C. Warum kein Prime64 mag jetzt mancher fragen? Cinebench vermittelt direkt einen Eindruck ob die Leistung stimmt und nichts throttlet, was bei der Plattform sehr schnell der Fall ist (Stichwort Input Spannung). Cinebench ist praxisnah, heizt stärker als so manche FFT-Größe und insbesondere durch die direkt aufeinander folgenden Runs werden ständige Lastwechsel simuliert, die den Chip stark belasten. Instabilitäten treten eher bei Lastwechseln und den damit verbundenen Spannungsabfällen auf, als bei konstanter Last.
Die Ergebnisse:
Die Temperaturen bilden den Durchschnitt aller 16 Kerntemperaturen ab. Bei 4,8 GHz war mit der stock TIM bereits Schluss, denn die heißesten Kerne wurden 86 Grad warm und über 80 Grad treten bei den großen Chips meiner Erfahrung nach gerne Instabilitäten auf. Die heißen Kerne sind sowieso die Schwächeren, welche in der Regel mit der höchsten VID bedacht sind, auszulesen mit HWinfo.
Mit Direct-Die-Kühlung wird die Angelegenheit direkt deutlich entspannter, je höher wir mit dem Takt gehen, desto größer wird das Temperatur-Delta zwischen Stock und Direct Die Frame Lösung. Es fällt direkt auf, wie viel zuverlässiger der Chip arbeitet. Schließlich dringen wir in bisher unerforschtes Territorium vor und erreichen schließlich all-core 5.0 GHz auf allen 16 Kernen stabil. Ich muss zugeben der Sprung von 4.9 GHz war mit deutlich mehr Vcore verbunden, als ich anhand der vorherigen Sprünge vermutet hatte, wie man auf der nächsten Abbildung sehen kann. Ich habe an allen möglichen Schaltern gedreht, um das Beste rauszuholen. Ich sage mal so viel: weniger ist manchmal mehr (außer bei Vcore). Letztlich musste es doch ein großer Schluck aus der Vcore Leitung sein, um 5GHz auf allen Kernen zu realisieren.
Mit Direct-Die-Kühlung wird die Angelegenheit direkt deutlich entspannter, je höher wir mit dem Takt gehen, desto größer wird das Temperatur-Delta zwischen Stock und Direct Die Frame Lösung. Es fällt direkt auf, wie viel zuverlässiger der Chip arbeitet. Schließlich dringen wir in bisher unerforschtes Territorium vor und erreichen schließlich all-core 5.0 GHz auf allen 16 Kernen stabil. Ich muss zugeben der Sprung von 4.9 GHz war mit deutlich mehr Vcore verbunden, als ich anhand der vorherigen Sprünge vermutet hatte, wie man auf der nächsten Abbildung sehen kann. Ich habe an allen möglichen Schaltern gedreht, um das Beste rauszuholen. Ich sage mal so viel: weniger ist manchmal mehr (außer bei Vcore). Letztlich musste es doch ein großer Schluck aus der Vcore Leitung sein, um 5GHz auf allen Kernen zu realisieren.
Was mich auch interessiert hatte, war, wie viel Vcore man durch die kühleren Temperaturen beim Chip jeweils einsparen kann. Also wurde natürlich die Vcore jeweils neu ausgelotet. Bei allen Tests wurde die Vcore natürlich so niedrig wie möglich ausgelotet. Von Stufe zu Stufe brauchte es jeweils zwischen 35mv-45mv mehr bis die 5.0GHz kamen. Mir schien es, als mussten manche Kerne erst überredet werden. Aber wer jetzt denkt, dass bei 5,0GHz auf allen 16 Kernen bereits das Ende der Fahnenstange erreicht war, wird mindestens so überrascht sein wie ich.
Die Vcore Erhöhung die für 5,0GHz auf allen Kernen nötig war, reichte bereits, um die 5 besten Kerne ohne weitere Spannungsanhebung direkt stabil auf 5,1GHz anzuheben. Mit nur 10mv zusätzlich konnten weiteren 5 Kernen die 5,1GHz erreichen. Resultat: 10 Kerne auf 5,1GHz und 6 Kerne auf 5,0GHz bei einer genügsamer Vcore und niedrigen Temperaturen - beachtlich für einen 7960X. Der Mesh ist auch immer eine wichtige Quelle für Performance, durch die gute Kühlung waren 3400 Mesh bereits bei 1.2v drin. Die anfängliche Skepsis ist damit verflogen, ich denke die Zahlen sprechen für sich. Ich kann mir nicht vorstellen, dass das letzte bisschen Performance auch ohne die Direct-Die Kühlung hätte extrahieren werden können, am Limit hilft jedes Grad. Letzten Endes war dann sogar nochmal eine Verbesserung durch weitere Optimierung von CPU Kernen, RAM Timings/RTLs sowie mehr Mesh Takt drin (siehe Highscores).
Highscores
Cinebench R15 (weiter optimierte Settings, Mesh, DRAM Timings RTL/IOL und zuletzt BCLK)
Aida64 mit den verwendeten straffen Timings 3600 DRAM CL13, man achte auf die für Skylake-X niedrigen Latenzen
Noch ein SuperPi 32M, zwar auf unoptimiertem Win10, dafür mit 5,4GHz und 3500 Mesh 4000 DRAM CL14
Unter CPU Benchmarks erfreut sich natürlich auch die Intel Xtreme Tuning Utility (XTU) großer Beliebtheit
Die Chips sind natürlich nicht nur für 2D Benchmarks gut, sondern auch echte 3D Tanks, daher wird es sicher auch den ein oder anderen interessieren, wie 3Dmark und co. abschneidet.
CSN7`s 3DMark - Fire Strike score: 31045 marks with a GeForce GTX 1080 Ti
CSN7`s 3DMark - Time Spy score: 12723 marks with a GeForce GTX 1080 Ti
CSN7`s 3DMark - Time Spy Extreme score: 6219 marks with a GeForce GTX 1080 Ti
CSN7`s 3DMark - Time Spy score: 12723 marks with a GeForce GTX 1080 Ti
CSN7`s 3DMark - Time Spy Extreme score: 6219 marks with a GeForce GTX 1080 Ti
Fazit
Für Enthusiasten, die der kompromisslosen Leistung nachjagen und Overclocker, die ihre Hardware ans Limit bringen wollen, ist Direct-Die der beste Weg ihr Ziel zu erreichen. Die Installation des Direct Die Frames könnte leichter nicht sein, wer seine CPU schonmal geköpft hat, der wird damit gar keine Probleme haben. Jemand, der im Markt ist, sich solch ein Nieschen-Produkt zu kaufen, weiß auch warum er es will und was er tut.
Und wenn solche Ergebnisse bereits auf einem 16-Kerner mit Wasserkühlung erreicht werden konnten, bin ich natürlich schon gespannt was die OC-Schwergewichte vom Kaliber Dancop (gern auch mal wieder der8auer selbst!) damit anstellen können. Ich habe da so ein Gefühl, dass das Team Hardwareluxx demnächst auf HWbot wieder ein paar Rekorde einfährt.
Mein Dank gebührt Roman für den Support!
CSN7 @HWbot
Und wenn solche Ergebnisse bereits auf einem 16-Kerner mit Wasserkühlung erreicht werden konnten, bin ich natürlich schon gespannt was die OC-Schwergewichte vom Kaliber Dancop (gern auch mal wieder der8auer selbst!) damit anstellen können. Ich habe da so ein Gefühl, dass das Team Hardwareluxx demnächst auf HWbot wieder ein paar Rekorde einfährt.
Mein Dank gebührt Roman für den Support!
CSN7 @HWbot
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