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Überhitzende VRMs ebenfalls an Drosselung des Core i9 im MacBook Pro schuld (2. Update)

Mit der Aktualisierung des MacBook Pro führte Apple eine Variante mit dem Sechskernprozessor Core i9-8950HK ein. Doch je nach Anwendung und Dauer der Last berichten die ersten Nutzer und Tester von einer starken Drosselung des Taktes, so dass so manche Rechenaufgabe sogar langsamer als auf einem Vierkern-Prozessor ausgeführt wurde.

Die Kühlung des flachen MacBook Pro ist der Grund für die Reduzierung von Spannung und Takt, so viel ist klar. Doch lässt sich dies nicht ausschließlich auf zu hohe CPU-Temperaturen zurückführen, sondern auch die Spannungsversorgung auf dem Logic-Board spielt eine Rolle. Wir kennen das Thema schon von der Spannungsversorgung auf manchen Mainboards. Besonders bei solchen mit X299-Chipsatz entwickeltes sich dies je nach Hersteller und Modell zu einem echten Problem. Für die zahlreichen AM4-Modelle ist in unserem Forum in Zusammenarbeit vieler Community-Mitglieder eine ausführliche Liste entstanden, die als "PGA AM4 B350 / X370 / B450 / X470 VRM Liste" weitreichend als Quelle herangezogen wird.

Wie auch bei den betroffenen Mainboards scheint auch beim MacBook Pro aus 2018 die Kühlung der Spannungsversorgung das Problem zu sein. Erreichen die Voltage Redultor Modules (VRMs) eine bestimmte Temperatur (meist zwischen 105 und 125 °C), limitieren diese die Versorgung um sich selbst zu schützen und damit taktet sich auch der Prozessor herunter. 

Es bleibt dabei: Die Kühlung ist der limitierende Faktor, denn wenn die VRMs unter einer gewissen Schwelle verbleiben, kann der Prozessor auch den Takt halten. Die Thermal Design Power des Core i9-8950HK ist mit 45 W identisch zum Vorgänger-Modell. Apple hat die Spannungsversorgung im neuen Modell nicht ausgebaut, in Spitzen kann sich ein Prozessor aber auch weit mehr genehmigen, als es die TDP vorgibt. Dies gilt bei der Desktop-Hardware ebenso wie in Notebooks.

Die manuelle Anpassung der Lüftersteuerung kann Abhilfe schaffen. Die Lüfter drehen schneller und kühlen nicht nur den Prozessor, sondern auch die Spannungsversorgung besser, was dazu führen kann, dass diese nicht mehr so schnell oder so oft ihre Temperaturgrenze erreichen. In einem Reddit-Thread wird eine weitere mögliche Lösung diskutiert, die mit einer verbesserten Kühlung einhergehen muss. Diese hebt das Limit für den Verbrauch an und lässt den Prozessor länger mit den Boost-Taktraten arbeiten. Der Ersteller des Reddit-Threads hat für sein System ein Limit von 49 W ausgelotet. Bei diesem Verbrauch hält der Prozessor auch unter Dauerlast einen Boost-Takt von knapp unter 3 GHz auf allen Kernen.

Die besagten 49 W betreffen aber nur den Prozessor und richten sich daher an Lasten, die ausschließlich auf dem Prozessor ausgeführt werden und damit auch nur die entsprechenden VRMs belasten. Hier kommt die Vielschichtigkeit der Anwendungsprofile ins Spiel, denn nicht immer spielt nur der Prozessor eine Rolle. Kommt die Grafikkarte hinzu, muss auch deren Abwärme abgeführt werden und auch die GPU hat eine eigene Strom- und Spannungsversorgung. Die von und bei der Grafikkarte erzeugte Abwärme hat außerdem Auswirkungen auf die VRMs des Prozessors, was zusätzliche Auswirkungen und eine weitere Komplexität entstehen lässt.

Auch die Tatsache wie Apple die VRMs kühlt, spielt eine Rolle. Für die GPU stammen diese aus dem Hause International Rectifier und liegen auf dem Kühler auf, der auch die CPU und GPU abdeckt – können ihre Abwärme also besser abführen als die VRMs für den Prozessor, die von Intersil stammen und sich auf der Rückseite des Logic-Boards befinden und ohne direkte Kühlung auskommen müssen.

Am Ende ist und bleibt Apple verantwortlich, denn egal ob zu konservative Lüftersteuerung, schlechte Kühlung der VRMs oder zu geringe Auslegung in der Versorgung insgesamt, wer mindestens 3.279 Euro für ein MacBook Pro mit Sechskern-Prozessor ausgibt, will sich nicht um TDP, VRM oder eine manuelle Anpassung kümmern müssen. Sollte sich die aktuelle Situation in dieser Form bestätigen, handelt es sich schlichtweg um einen Konzeptionsfehler seitens Apple – auch wenn nicht alle Anwender davon betroffen sind.

1. Update:

Soeben hat Apple ein Software-Update für macOS High Sierra 10.13.6 veröffentlicht, welches die Probleme der Drosselung für das MacBook Pro mit Touch Bar und dem Core i9-8950HK beheben soll. Besitzer eines aktuelles MacBook Pro aus diesem Jahr können das Update direkt über die Softwareaktualisierung bzw. den App Store installieren.

Ob die Probleme der Drosselung des Prozessors damit nun wirklich behoben sind, werden die ersten Tests zeigen.

2. Update

Inzwischen gibt es weitere Informationen zum Patch, der betroffenen Hardware und den Ergebnissen des Patches. Betroffen war offenbar nicht nur der Core i9-8950HK, sondern auch der Core i7-8559U und Core i5-8259U. Offenbar fehlten bestimmte Codes in der Firmware, die dafür verantwortlich sind, das die Prozessoren ihren Power States korrekt ausführen. Intel gibt zwar eine TDP vom 45 W für den Core i9-8950HK an, die Notebookhersteller können diese aber nach den eigenen Bedürfnissen konfigurieren und vor allem festlegen, wie lange ein Boost-Mechanismus auch weit mehr als diese 45 W verbrauchen darf.

Offenbar hat Apple aber nicht die PL1 und PL2 Power States angepasst, sondern reguliert die Leistungsaufnahme und damit die Abwärme von CPU und GPU gemeinsam über einen bisher unbekannten Mechanismus.

Die ersten Ergebnisse scheinen zu bestätigen, dass das MacBook Pro nun auf die zu erwartende Leistung kommt. Es gibt Messungen zu Adobe Premiere, Cinebench und viele andere Benchmarks, die dies bestätigen.