Skylake-X: Kondisi Masalah Saat Ini
Setelah pengenalan Skylake-X dan hasil yang mengecewakan dari upaya overclocking kami, kami banyak memikirkan masalah daya dan termal yang mengganggu CPU desktop kelas atas Intel. Penghalang jalan ini bermuara pada beberapa poin penting yang ingin kami jelajahi sedalam mungkin:
(1) Skylake-X pada pengaturan stoknya hampir tidak dapat didinginkan selama operasi normal. Ini karena konsumsi dayanya yang sangat tinggi dalam beberapa situasi, dan pasta termalnya menjaga panas limbah agar tidak terbuang secara efektif.(2) Hampir tidak ada ruang bagi para penggemar untuk melakukan overclock. Juga, banyak motherboard membatasi CPU Skylake-X lebih jauh karena pilihan desain yang buruk, seperti pendinginan VRM yang tidak memadai. Mereka yang mencari overclock tinggi tidak perlu mendaftar.
Peralatan & Pengaturan Uji
Dalam upaya untuk membahas kedua poin, kami memutuskan untuk mengambil salah satu motherboard LGA 2066 yang lebih sederhana di luar sana, membangun meja bangku yang mampu mendukung operasi vertikal, dan mulai menjalankan Core i9-7900X melalui lebih banyak tes.
Eksperimen kami berjalan dua arah. Pertama, kami memeriksa pembacaan sensor termal dan di mana mereka melaporkan panas. Kedua, kami membandingkan pengukuran termal inframerah kami di sekitar antarmuka LGA motherboard dan VRM untuk memeriksa ulang masuk akal sensor. Ini juga memungkinkan kami untuk mendokumentasikan fase pemanasan dan bagaimana panas menyebar melalui video selang waktu.
Akhirnya, kami tertarik untuk mengetahui apakah dan bagaimana komponen on-board lainnya dipengaruhi oleh hot-spot yang dipaksakan oleh prosesor.
Kami menggunakan versi terbaru dari BIOS motherboard kami untuk menjamin pembacaan sensor yang andal, bersama dengan operasi yang stabil. Versi beta baru dari HWiNFO (v5.53-3190) dipilih untuk alasan yang sama.
Catu daya CPU motherboard menggunakan total fase 5+1, diwujudkan oleh pengontrol buck loop ganda International Rectifier IR35201. Ini secara resmi mendukung Intel VR12.5 Rev 1.5, dan juga tampaknya VR13. Kudos jika Anda menghitung lebih banyak sirkuit regulator; penggandaan lima fase memungkinkan dua sirkuit per fase, mengurangi beban masing-masing VRM dan menyebarkan hot-spot lebih merata.
Setiap sirkuit memiliki 60A IR3555 PowIRstage sendiri. Chip yang sangat terintegrasi ini menggabungkan driver gerbang yang diperlukan, MOSFET sisi tinggi dan rendah, dan dioda Schottky dalam satu paket. Berbeda dengan kebanyakan MOSFET, IR3555 mampu membaca nilai analog untuk sensor suhu internal. Jadi, bagaimana mungkin juga menentukan suhu titik panas pada PCB tanpa kamera IR?
MSI menggunakan chip NCT6795D Super I/O Nuvoton, yang mampu mengumpulkan dan melaporkan berbagai macam pembacaan sensor. Salah satu pembacaan ini berasal dari termistor (lihat gambar di bawah) yang ditempatkan di antara chip PowIRstage. Inilah mengapa kami memilih tempat tepat di bawah termistor ini, di sisi belakang motherboard, sebagai lokasi pengukuran berbasis video kami.
Selain itu, kami akan memeriksa suhu pada choke dan kapasitor sirkuit regulator, serta suhu papan sampai ke CPU.
Pembatasan Frekuensi & Shutdown Darurat
Penting untuk dipahami bahwa produsen motherboard dengan sengaja menambahkan mekanisme keamanan tertentu pada desain mereka. Salah satu contoh dari platform pengujian kami adalah bahwa kecepatan clock prosesor Skylake-X melambat hingga tepat 1,2 GHz jika termistor melaporkan suhu 105 °C atau lebih (lihat garis MOS pada gambar di bawah). Frekuensi itu dipertahankan sampai suhu turun di bawah 90°C. Baru kemudian mengembalikan kecepatan penuh prosesor.
Meskipun titik nyala bahan papan (FR4) secara signifikan lebih tinggi dari 105 °C, suhu maksimum yang disarankan untuk pengoperasian lanjutan adalah antara 95 dan 105 °C. Jika tidak, motherboard mungkin mengalami retak kering, tekuk, atau garis rambut di jalur konduktor. Kesadaran akan keselamatan ini tentu saja merupakan tren yang disambut baik.
Penggemar yang menggunakan Extreme Tuning Utility (XTU) Intel dapat menemukan pengaturan ini di bawah Thermal Throttling: Ya, dengan warna kuning. Tapi bagaimana dengan pengaturan lain, seperti Motherboard VR Throttling?
Pertama, sedikit latar belakang. Tanpa MOSFET yang sesuai dengan keluaran sensor suhu (kebanyakan sebagai tegangan), pengontrol buck IR35201 menyediakan pembacaan suhunya sendiri. Dulu, mungkin untuk membaca suhu konverter tegangan sebagai VRM1 dan VRM2 untuk kartu grafis dengan pengontrol PWM tertentu. Namun, nilai suhu tidak ditentukan oleh sensor suhu, tetapi oleh chip yang mengukur itu sendiri, karena MOSFET yang digunakan tidak memiliki sensor di dalamnya.
Dalam kasus kami, kami mendapatkan nilai yang dilaporkan dari dalam PowIRstage. Bagaimanapun, nilai di bawah VR T1 dan VR T2 secara signifikan lebih tinggi dari yang kami harapkan.
Kontroler PWM hanya dapat menjamin pasokan listrik yang stabil dan aman jika semua komponen tetap dalam spesifikasi teknisnya. Ini berarti bahwa pengaturan suhu maksimum diperlukan. Di sini, itu 125°C. Pada dan di atas 125°C, Pengaturan VR Motherboard XTU: Ya berubah menjadi kuning dan frekuensi CPU melambat menjadi 1,2 GHz. Pada 135 ° C, motherboard hanya dimatikan untuk menghindari kerusakan perangkat keras.
CPU juga melindungi dirinya sendiri. Ini memperkirakan suhu untuk inti dan paketnya berdasarkan pembacaan dari berbagai sensor suhu digital terintegrasi (DTS). Ketepatan perkiraan tersebut meningkat saat sensor menjadi lebih panas. Di bawah 40 ° C, pengukuran mereka tidak ada artinya. Namun, mereka sangat akurat di atas 80 ° C, yang penting. Jika suhu inti atau paket menjadi terlalu panas, pelambatan akan terjadi.
Suhu paket termasuk arus bocor regulator tegangan terintegrasi. IVR bertanggung jawab untuk menyediakan voltase yang berbeda untuk subsistem di dalam CPU. Overclock yang tinggi dan peningkatan tegangan manual dapat menyebabkan batas suhu terlampaui secara tidak terduga. Alat mungkin tidak dapat menangkap efek ini dengan andal, yang berarti bahwa CPU mungkin melambat tanpa alasan apa pun yang akan terlihat oleh pengguna.
Pengamatan #1: Sudah diketahui bahwa CPU mungkin membatasi kecepatan clocknya karena suhu inti atau paketnya terlalu tinggi. Namun, chip Super I/O mungkin juga mencekiknya karena suhu VRM terlalu tinggi. Terakhir, pengontrol PWM juga dapat menyebabkan pelambatan jika terlalu panas, karena hal ini dapat mengakibatkan catu daya yang sangat tidak stabil. Selain itu, merupakan legenda urban bahwa pengontrol PWM dapat melaporkan suhu VRM.
Sistem Tes
Peralatan Uji dan Lingkungan
Sistem
Intel Core i9-7900XMSI X299 Gaming Pro Carbon AC4x 4GB G.Skill Ripjaws IV DDR4-2600Nvidia Quadro P6000 (Workstation)1x 1TB Toshiba OCZ RD400 (M.2, Sistem)2x 960GB Toshiba OCZ TR150 (Penyimpanan, Gambar)Be Quiet Dark Power Pro 11, Unit Catu Daya 850W (PSU)Windows 10 Pro (Pembaruan Pembuat)
Pendinginan
Alphacool Eiszeit 2000 Chiller + Alphacool Eisblock XPXAlphacool Eisbär 240 (Pendingin Air All-in-one)Noctua NH-D15 (Pendingin Udara)Thermal Grizzly Kryonaut (Digunakan saat Mengganti Pendingin)
Memantau
Eizo EV3237-BK
Pengukuran Konsumsi Daya
Pengukuran Arus Langsung pada Shunt (Penurunan Tegangan)Pengukuran Arus Langsung pada Titik Pengukuran Pengukuran DC bebas kontak pada Kabel Catu Daya Tambahan Eksternal2x Rohde & Schwarz HMO 3054, 500MHz Digital Multi-Channel Oscilloscope dengan Fungsi Penyimpanan 4x Rohde & Schwarz HZO50 Probe Arus (1mA – 30A, 100kHz, DC) 4x Rohde & Schwarz HZ355 (10:1 Probe, 500MHz) 1x Rohde & Schwarz HMC 8012 Digital Multimeter dengan Fungsi Penyimpanan
Pengukuran Termal
1x Optris PI640 80Hz Kamera Inframerah + PI Hubungkan Pemantauan dan Perekaman Inframerah Real-TimeGambar dan Video Emisi
