MSI Z270 XPOWER GAMING und 7700K @ -196°C

[loopy83]

MSI Z270 XPOWER GAMING und 7700K @ -196°C

EINLEITUNG

ich hatte in der vergangenen Zeit die Chance das MSI Z270 XPOWER GAMING TITANTIUM mit mehreren 7700K unter LN2 zu testen.

Das Board sieht dem Z170 XPOWER zum Verwechseln ähnlich. Bis auf ein paar Details und nattürlich dem Z270 hat sich auch nicht viel geändert.

BINNING ON AIR

Wie bei jeder neuen Generation testet man erst unter Luft und lernt das neue System kennen. Vieles ist identisch zur Skylake Plattform, so dass es dieses Mal sehr schnell ging, bis man die ersten BIOS Bugs melden konnte und diese bearbeitet wurden. So testet man den Speicher, die Performance und die zur Verfügung gestellten Tools und ob diese in den benötigten Betriebssystemen korrekt funktionieren.

Anschließend gilt es die besten CPUs zu finden. Ich habe 83 CPUs getestet. Erst unter Luft (einfach lose aufgestellter Luftkühler) und die besten dann unter LN2.
Folgende Settings habe ich zum binnen verwendet. VSA und VIO habe ich mit Absicht recht hoch angesetzt, um ein realistisches Setting später für LN2 zu haben.

CPU ungeköpft
5000MHz CPU
4500MHz Cache
3600MHz RAM 12-11-11
CPU VCore 1,40V zum Booten
CPU SA = 1,25V
CPU IO = 1,20V
VRAM = 1,80V
andere Spannungen AUTO

Mit diesen Settings habe ich ins Windows 7 64bit gebootet und habe den Benchmark Cinebench R15 verwendet. Nun habe ich im Windows die VCore solange reduziert, bis das System instabil wurde.

Folgende Ergebnisse habe ich erhalten:

Danach habe ich eine 1,27V CPU genommen und habe fix Prime95 getestet.
Prime95 war bei 1,297V (real am Multimeter) ca. 20min stabil. Für 5G kein schlechter Wert!

BINNING ON LN2

Die CPUs mit 1,27V und weniger habe ich dann geköpft und habe diese unter LN2 getestet.
Mit folgenden Settings habe ich mit jeder CPU angefangen und habe dann die Spannungen einzeln angepasst.



CPU geköpft (Thermal Grizzly)
5500MHz CPU
5000MHz Cache
3866MHz RAM 12-11-11
VCore 1,6V zum Booten
CPU SA = 1,25V
CPU IO = 1,20V
CPU DMI = 1,6V
CPU PLL = 2,40V
CPU PLL OC = 2,00V
CPU PLL SFR = 1,20V
CPU ST = 1,65V
CPU ST V6 = 1,65V
VRAM = 1,90V

Diese Settings habe ich bei ca. -100°C geladen und bin ins Windows.



Ab hier habe ich die Temperatur Richtung Full Pot (-196°C) getrieben und geschaut, ob es einen ColdBug (CB) gibt.
Manche CPUs haben für Full Pot 2,6V CPU PLL und 1,7V CPU DMI gebraucht, aber im Prinzip waren alle CB frei!
Wichtig dafür war, dass unter CPU Features das DMI Interface auf "Gen2" gestellt wurde. So konnte man den PCie CB umgehen.

Bei Full Pot habe ich versucht CPU PLL, CPU PLL OC, CPU ST und CPU ST V6 zu minimieren, bis noch sicher Full Pot möglich war. Diese Spannungen heizen in der CPU mit am meisten und mehr Wärme bedeutet weniger Takt, da diese Chips sehr gut auf Temperatur reagieren.



Die Beste CPU brauchte lediglich 2,25V CPU PLL, 1,78V CPU PLL OC und 1,58V ST/ST V6.

Wenn ich die Wärme innerhalb der CPU minimiert hatte und immer noch CB frei unterwegs war, konnte ich nun endlich Core und Cache austesten.
Den Cache habe ich immer zwei Multis unterhalb des Cores zum schnellen testen belassen. Ab 6500 aufwärts bin ich bei 6300 Cache verblieben und habe den bei guten CPUs gesondert getestet. Eine extra Cache Spannung gibt es nicht. Der hängt mit am VCore.

Bei den heftigen Multicore Benches wie Cinebench und Geekbench war die Skalierung der CPU bei ca. 1,85-1,87V zu Ende.
Bei den leichten Singlecore Benches wie SuperPi 1M und Pifast habe ich mir die Grenze bei 1,98V gesetzt.

Bei den harten Multicore Benches gilt es einen guten Kompromiss zwischen Vcore und Takt zu finden. Eigentlich bedeutet mehr Vcore auch mehr Takt. Aber mehr Vcore bedeutet auch mehr Wärme und damit wieder weniger Takt. Das muss man also gut ausloten und austesten. Die beste CPU lief mit 1,85V 6730MHz im Cinebench R15 und mit 1,84V 6750MHz bzw. 6770 Cinebench R11.5. Hier sieht man also, dass mehr Wärme kontraproduktiv sein kann.

LN2 ERGEBNISSE



Zum Zeitpunkt der Entstehung der Scores waren die Ergebnisse Rekorde.
Rekorde sind da um gebrochen zu werden. Wenn ihr also zu einem späteren Zeitpunkt den Thread anschaut, sind die Angaben also ziemlich sicher veraltet.

Den schönsten Score habe ich im Pifast erreicht.

Pifast - 7070MHz - 1,97V - 8,97s WELTREKORD!

Cinebench R15 - 6750MHz - 1,84V - 1502 Punkte 4-Core Rekord!


Cinebench R11.5 - 6770MHz - 1,84V - 16,57 Punkte 4-Core Rekord!


Geekbench Multicore - 6730MHz - 1,88V - 28733 4-Core Rekord!
Hier fehlt es noch an guter memory Performance aufgrund eines BIOS Bugs. Das wird noch behoben!


GPUPI 1B for CPU - 6800MHz - 1,91V - 3min 50s 944ms 4-Core Rekord!


WPrime 32M - 6800MHz - 1,91V - 2,921s 4-Core Rekord!
Schlechte Performance!


WPrime 1024M - 6730MHz - 1,88V - 1min 33s 109ms 4-Core Rekord!
Schlechte Performance!


SuperPI 32M - 7030MHz - 1,95V - 4min 22s 544ms
Schlechte Performance aufgrund des niedrigen Speichertaktes!


Weitere Benchmarks wie XTU, HWBot Prime und SuperPI 1M reiche ich noch nach.
Genauso stehen auf dem Plan die 3D Benchmarks Aquamark 3 und die 3DMarks 2001, 2003, 2005 und 2006.
Ich hoffe, nach Behebung der BIOS Bugs kann ich auch noch die oben stehenden Ergebnisse verbessern.

FAZIT

Die 7700K fühlen sich unter LN2 nicht anders an als die 6700K Skylake. Es ist und bleibt ein neues Skylake Stepping mit etwas höherem Takt. Aber in Sachen Performance sind clock-to-clock beide gleich.

Intel konnte aber die Qualität und damit die maximalen Taktraten erheblich verbessern, so dass ich aus 83 CPUs ein Sample finden konnte, was es bei Skylake nicht gegeben hat. Für die besten Skylake CPUs musste man mehrere 100 CPUs binnen, oder verdammt viel Glück haben, um zum Ziel zu gelangen.

Die Plattform macht also weiterhin Spaß und wird viele neue Rekorde bringen.
Das hier war nur der Anfang und ich werde weiter dran bleiben, um eine noch bessere CPU zu finden. Mal sehen wo wir nach einem Jahr landen, wenn man die ersten Ergebnisse von Skylake mit denen jetzt vergleicht. Ich denke es geht weit über 7100MHz unter LN2 hinaus.

Am interessantesten dürfte für die meisten aber sein:
Man kann mit üblichen Mitteln wieder die 5GHz+ erreichen. Kaby-Lake ist also die perfekte Symbiose aus Sandy-Bridge (5G+ unter Luft/Wasser), Ivy-Bridge (Full Pot) und Skylake (Performance). Weiter so Intel!

Vielen Dank auch an dieser Stelle nochmal an MSI für die Unterstützung!

Viele Grüße,
Andi

 

[Felix the Cat]

Top Ergebnisse und super erklärt.

 

[P5ych0]

Richtig gute Arbeit Andi, vielen Dank fürs Teilen.

Sehr Hilfreich, vor allem fürs ln2 benchen.

BTW... werde nächste Woche auch CPUs bestellen 😉

Cheers...

 

[websmile]

Top Arbeit Andi und sehr schöne Anleitung

 

[memphis@mg]

danke für das offenlegen vom testen. eine frage das mobo ist mit irgendwas präpariert weil ich kondenswasser auf eingen bildern sehe *plastetib oder plastic 70?*
und gz zu den ergebnissen

 

[aerotracks]

Tolle Anleitung und interessante Verteilungskurve zu den 7700k Ergebnissen. Danke für die Mühe!

Das neue XPower macht eine sehr gute Figur. Hält der Metallrahmen um die DIMM Slots rum die Feuchtigkeit raus?

 

[loopy83]

danke für das offenlegen vom testen. eine frage das mobo ist mit irgendwas präpariert weil ich kondenswasser auf eingen bildern sehe *plastetib oder plastic 70?*
und gz zu den ergebnissen

Ja klar... das Board ist mit Plastidip isoliert!

Tolle Anleitung und interessante Verteilungskurve zu den 7700k Ergebnissen. Danke für die Mühe!

Das neue XPower macht eine sehr gute Figur. Hält der Metallrahmen um die DIMM Slots rum die Feuchtigkeit raus?

Ich war auch erstaunt bei den "wenigen" CPUs eine so gute Gauß-Kurve zu bekommen.

Die Metallrahmen sind wie bei den PCIe Slot sinnlos.
Ich habe keine positiven und keine negativen Effekte gesehen.
Habe aber auch in den nicht genutzen Slots und zwischen den Slost Bluepaper drin.

 

[Mayk-Freak]

Top!

 

[-Nik-]

Sauber Andy


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[Luebke]

83 sample? ich weiß ja nich ob ich neidisch sein soll oder abgeschreckt über die viele arbeit die das zum binnen bedeutet
klasse ergebnisse

 

[Eisbaer798]

Herzlichen Glückwunsch zu den Rekorden.
Saubere Arbeit, Top!

CPUs alle selber gekauft zum binnen, oder haste welche zur Verfügung gestellt bekommen?

 

[loopy83]

Ich habe keine der CPUs gekauft.

 

[Eisbaer798]

Hach, von soetwas kann ich nur träumen...

 

[Luebke]

pft, wer träumt schon von so nem ollen vierkerner
skylake-e octa FTW!
davon bleibt selbst ein sample wohl erstmal nur n traum

 

[loopy83]

Broadwell-E hat doch schon 10 Kerne.
Dann doch bitte wieder 10 Kerne, aber mit Full Pot bitte...

 

[Luebke]

stimmt, 10 kerne sind noch besser. aber bitte kein broadwell >_<
fullpottbenchen *_* es gibt nix cooleres. im wahrsten sinne des wortes

 

[phobosq]

kannst du BIOS teilen? Ich habe 1.13 in meinem Board, aber ich denke es nicht so gut fur LN2 OC ist.
Oh, BTW, hallo Leute, gruessen aus Polen

 

[loopy83]

Hallo,

ich habe inzwischen erfahren, dass man einen Hardmod braucht, damit das Board gut unter LN2 funktioniert.
Dieser Mod war auf meinen beiden Board direkt in Taiwan schon gemacht worden.

Ohne den Mod, sind PLL/ST/STV6 ein BIOS Setting und können nicht getrennt eingestellt werden (so sieht es die Intel Spec vor!)
Da die PLL aber unter LN2 >2V sein muss und ST/STV6 nur 1,55-1,7V, muss man die quasi auftrennen.

Schick mir per PN deine Mail und ich lasse dir gerne das O1I BIOS zukommen, aber ohne den Hardmod wirst du nicht weit kommen

Es gibt auch einen Guide für den Mod. Muss ich schauen, ob ich den teilen darf, aber eigentlich sehe ich da keine Probleme...
Hättest du auch daran Interesse?
Nach dem Mod ist die PCH Spannung fest auf 1,0 geklemmt und dauerhaft an. Also NT an = PSU an, ohne das Board zu starten. Das ist der Nachteil...

 

[phobosq]

Ja, bitte, ich kann den Mod nachsehen, aber ich weiss nicht ob ich es machen werde, das Board ist von MSI geleihen und wir haben uber Mods nicht gesprochen... noch