Система охлаждения и факторы, которые влияют на итоговую частоту
Процессоры Ryzen любого поколения очень чувствительны к температуре. Zen 2 не стал исключением, а скорее стал испытанием для обладателей слабых систем охлаждения. Надеюсь, многие из вас помнят огромное количество дискуссий на тему boost процессоров Ryzen в дефолт-режиме. Чуть более года назад, ребята из Gamers Nexus провели очень интересный эксперимент, в котором мониторился boost процессора на определённых температурах.
Как можно заметить, разница между 60 градусами и 85 составляет более 200 МГц для нагрузки на все ядра. По меркам современных процессоров это серьёзная величина. Почему же это происходит?
Во-первых, тепловыделение относительно площади значительно возросло. К примеру, AMD Ryzen 7 2700Х выделяет тепловой поток 0,68 Вт/мм², а AMD Ryzen 7 3800Х уже 1,21 Вт/мм². Случилось это из-за более тонкого техпроцесса, размер кристаллов стал меньше, а тепловыделение осталось неизменным.
Во-вторых, рост температуры кремния влияет на потребляемый ток, который в свою очередь влияет на тепловыделение процессора. То есть мы имеем цепную реакцию, в которой температура процессора заставляет пользователя поднять рабочее напряжение, тем самым происходит дополнительный саморазогрев кремния и система опять хочет больше напряжения. К счастью, эта цепная реакция ограниченная, но в результате ее на определенной частоте процессор захочет существенную прибавку напряжения для покорения очередных 25 МГц. Пример, есть процессор, разогнанный до частоты 4400 МГц при напряжении 1,25 В, вы хотите попробовать получить 4425МГц и для этого поднимаете напряжение на 25 мВ, но система остается нестабильной. Вы еще добавляете 25 мВ, а затем еще. В итоге вы получили заветные 25 МГц, подняв рабочее напряжение с 1,25 до 1,325 В. Звучит ужасно, не так ли? Именно поэтому CTR не рекомендует в автоматическом режиме напряжение, которое превышает 1,25 В. В первую очередь проект CTR — это достижение максимальной производительности при адекватном энергопотреблении.
Хочу также уделить внимание обновленным процессорам Ryzen с суффиксом XT, которые, по заявлению компании AMD обладают «улучшенным» технологическим процессом. На простом языке процессоры Ryzen 9 3900XT, Ryzen 7 3800XT и Ryzen 5 3600XT основаны на кремнии с высокими токами утечки (High SIDD). Особенность данных процессоров — это достижение более высоких частот при том же напряжении. В качестве демонстрации я хочу поделиться результатами сравнительного разгона Ryzen 9 3900X и Ryzen 9 3900XT:
Обновленные процессоры действительно демонстрируют возросшие частоты, но и греются зачастую при одном и том же напряжении несколько больше (на 5% как минимум).
Чтобы максимально снизить влияние негативных эффектов на кремний следует использовать кастомное водяное охлаждение (это очень актуально для пользователей процессоров Ryzen 7 3800X и старше). Под водяным охлаждением я не подразумеваю AIO, поскольку в большинстве случае этот продукт не лучше обычного воздушного охлаждения. Для подготовки проекта CTR использовалось не только самое обыкновенное AIO с забитыми микроканалами, но и несколько видов кастомного охлаждения. В частности, за обеспечение высокоэффективного охлаждения отвечал водоблок от немецкой компании TechN.
Продукт имеет рекордную плотность и глубину микроканалов, что, безусловно, положительно сказывается на теплоотводе, но при этом возрастает сопротивление потока.
Для того чтобы это компенсировать, инженеры TechN усовершенствовали структуру входного канала. В отличие от водоблоков других компаний, вода попадает в микроканалы под особым углом, что позволяет минимизировать сопротивление.
Еще одной важной чертой водоблока является смещение входного потока относительно центра. Поскольку CCD у представителей микроархитектуры Zen2 (и Zen3) несколько смещены от центра, подобная оптимизация также позволит улучшить отвод тепла.
Холодная пластина (cold plate) и система крепления также имеют особенность. Во время монтажа радиус кривизны холодной пластины изменится и контакт с IHS (на простом языке «крышка процессора») процессора улучшится.
Зачастую подобные продукты рождаются в руках энтузиастов, которые стремятся нарушить рыночную тишину и что-то улучшить. При этом живая конкуренция способствует снижению цен на продукты. Водоблок от TechN не является исключением, и вскоре я познакомлю пользователей с ним в большом сравнительном тестировании, но это будет уже отдельный материал.
Итого. Грамотно подобранное охлаждение даст нам дополнительную производительность. В частности, если вы выбираете водоблок — он должен быть оптимизирован под компоновку CCD, иначе эффективность охлаждения снизится. Температура в пределах 65 градусов является оптимальной, она не вызывает серьезных цепных реакций, связанных с саморазогревом кремния. И это только начало, ведь размеры кристаллов будущих процессоров будут уменьшаться при неизменном энергопотреблении.