Skylake-X: obecny stan problemów
Po wprowadzeniu Skylake-X i rozczarowujących wynikach naszych prób podkręcania, wiele uwagi poświęciliśmy problemom z zasilaniem i temperaturą, które nękają topowe procesory Intel do komputerów stacjonarnych. Te przeszkody sprowadzają się do kilku najistotniejszych punktów, które chcielibyśmy zbadać jak najgłębiej:
(1) Skylake-X w ustawieniach fabrycznych ledwo może być chłodzony podczas normalnej pracy. Wynika to z faktu, że w niektórych sytuacjach zużycie energii jest niezwykle wysokie, a pasta termiczna skutecznie zapobiega rozpraszaniu ciepła. (2) Entuzjaści prawie nie mają miejsca na przetaktowywanie. Ponadto wiele płyt głównych dodatkowo ogranicza procesory Skylake-X z powodu kiepskich wyborów projektowych, takich jak niewystarczające chłodzenie VRM. Ci, którzy szukają wysokich podkręcania, nie muszą aplikować.
Sprzęt testowy i konfiguracja
Chcąc przezwyciężyć oba te punkty, zdecydowaliśmy się na jedną z prostszych płyt głównych LGA 2066, zbudowaliśmy stół warsztatowy zdolny do obsługi pracy w pionie i rozpoczęliśmy testowanie Core i9-7900X w kolejnych testach.
Nasze eksperymenty szły w dwóch kierunkach. Najpierw zbadaliśmy odczyty czujników termicznych i gdzie zgłaszały ciepło. Po drugie, porównaliśmy nasze pomiary termiczne w podczerwieni wokół interfejsu LGA płyty głównej i VRM, aby dwukrotnie sprawdzić wiarygodność czujników. Umożliwiło nam to również udokumentowanie fazy rozgrzewki i rozprzestrzeniania się ciepła za pomocą filmów poklatkowych.
Na koniec interesuje nas, czy i w jaki sposób na inne komponenty na płycie wpływają hot-spoty nałożone przez procesor.
Używamy najnowszej wersji BIOS-u naszej płyty głównej, aby zagwarantować niezawodne odczyty czujników oraz stabilną pracę. Nowa wersja beta HWiNFO (v5.53-3190) została wybrana z tych samych powodów.
Zasilanie procesora płyty głównej wykorzystuje w sumie 5+1 faz, realizowanych przez dwupętlowy kontroler buck firmy International Rectifier IR35201. Oficjalnie obsługuje Intel VR12.5 Rev 1.5, a także najwyraźniej VR13. Kudos, jeśli policzyłeś więcej obwodów regulatora; podwojenie pięciu faz pozwala na dwa obwody na fazę, zmniejszając obciążenie każdego VRM i bardziej równomiernie rozprowadzając gorące punkty.
Każdy obwód ma swój własny 60A IR3555 PowIRstage. Te wysoce zintegrowane układy scalone łączą niezbędne sterowniki bramek, tranzystory MOSFET o wysokiej i niskiej stronie oraz diodę Schottky’ego w jednym pakiecie. W przeciwieństwie do większości tranzystorów MOSFET, IR3555 jest w stanie odczytać wartości analogowe z wbudowanego czujnika temperatury. Jak więc można określić temperaturę gorących punktów na płytce drukowanej bez przydatnej kamery IR?
MSI korzysta z chipa Nuvoton NCT6795D Super I/O, który jest w stanie zbierać i raportować różne odczyty czujników. Jeden z tych odczytów pochodzi z termistora (patrz rysunek poniżej) umieszczonego wśród chipów PowIRstage. Dlatego wybraliśmy miejsce tuż pod tym termistorem, z tyłu płyty głównej, jako lokalizację dla naszych pomiarów wideo.
Dodatkowo sprawdzimy temperatury na dławikach i kondensatorach obwodów regulatora, a także temperaturę płytek aż do CPU.
Ograniczanie częstotliwości i wyłączanie awaryjne
Ważne jest, aby zrozumieć, że producenci płyt głównych celowo dodają do swoich projektów pewne mechanizmy bezpieczeństwa. Jednym z przykładów z naszej platformy testowej jest to, że częstotliwość taktowania procesora Skylake-X zmniejsza się do dokładnie 1,2 GHz, jeśli termistor zgłasza temperaturę 105 ° C lub wyższą (patrz linia MOS na poniższym obrazku). Częstotliwość ta jest utrzymywana do momentu, gdy temperatura spadnie poniżej 90°C. Dopiero wtedy przywraca pełną prędkość procesora.
Mimo że temperatura zapłonu materiału płyty (FR4) jest znacznie wyższa niż 105°C, zalecana maksymalna temperatura dla ciągłej pracy wynosi od 95 do 105°C. W przeciwnym razie płyta główna może ucierpieć z powodu wysuszenia, zgięcia lub pęknięć włoskowatych na ścieżkach przewodnika. Ta świadomość bezpieczeństwa jest z pewnością mile widzianym trendem.
Entuzjaści korzystający z narzędzia Intel Extreme Tuning Utility (XTU) mogą znaleźć to ustawienie w opcji Thermal Throttling: Tak, na żółto. Ale co z innymi ustawieniami, takimi jak dławienie płyty głównej VR?
Najpierw trochę tła. Bez odpowiednich tranzystorów MOSFET z wyjściem czujnika temperatury (głównie jako napięcie) kontroler buck IR35201 zapewnia własne odczyty temperatury. Dawno temu podobno możliwe było odczytywanie temperatur konwertera napięcia jako VRM1 i VRM2 dla kart graficznych z niektórymi kontrolerami PWM. Jednak wartości temperatury nie były określane przez czujniki temperatury, ale przez sam mierzący chip, ponieważ zastosowane tranzystory MOSFET nie miały czujników wewnątrz.
W naszym przypadku raportowane wartości otrzymujemy z poziomu PowIRstage. W końcu wartości pod VR T1 i VR T2 są znacznie wyższe niż byśmy się spodziewali.
Kontroler PWM może zagwarantować stabilne i bezpieczne zasilanie tylko wtedy, gdy wszystkie komponenty będą zgodne z jego specyfikacją techniczną. Oznacza to, że konieczne jest ustawienie maksymalnej temperatury. Tutaj jest to 125°C. W temperaturze 125°C i powyżej, ustawienie VR na płycie głównej XTU: Tak zmienia kolor na żółty, a procesor jest ograniczany do 1,2 GHz. W temperaturze 135 ° C płyta główna po prostu wyłącza się, aby uniknąć uszkodzenia sprzętu.
Procesor również się chroni. Szacuje temperatury dla swoich rdzeni i pakietu na podstawie odczytów z różnych zintegrowanych cyfrowych czujników temperatury (DTS). Dokładność tych oszacowań wzrasta wraz ze wzrostem temperatury czujników. W temperaturze poniżej 40°C ich pomiary są bez znaczenia. Jednak są bardzo dokładne w temperaturach powyżej 80°C, na których to się liczy. Jeśli temperatura rdzenia lub opakowania jest zbyt wysoka, następuje dławienie.
Temperatura pakietu obejmuje prądy upływowe wbudowanego regulatora napięcia. IVR odpowiada za dostarczanie różnych napięć do podsystemów w CPU. Wysokie przetaktowanie i ręczne zwiększenie napięcia mogą spowodować nieoczekiwane przekroczenie limitu temperatury. Narzędzia mogą nie być w stanie wiarygodnie uchwycić tego efektu, co oznacza, że procesor może dławić się bez powodu, który byłby widoczny dla użytkownika.
Spostrzeżenie nr 1: Powszechnie wiadomo, że procesor może dławić częstotliwość taktowania z powodu zbyt wysokich temperatur rdzenia lub pakietu. Jednak układ Super I/O może również go dławić z powodu zbyt wysokich temperatur VRM. Wreszcie, kontroler PWM może również powodować dławienie, jeśli stanie się zbyt gorący, ponieważ może to spowodować niebezpiecznie niestabilne zasilanie. Co więcej, miejską legendą jest to, że sterownik PWM może raportować temperatury VRM.
System testowy
Sprzęt testowy i środowisko
System
Intel Core i9-7900XMSI X299 Gaming Pro Carbon AC4x 4GB G.Skill Ripjaws IV DDR4-2600Nvidia Quadro P6000 (stacja robocza)1x 1TB Toshiba OCZ RD400 (M.2, System)2x 960GB Toshiba OCZ TR150 (pamięć, obrazy)Be Quiet Dark Power Pro 11, zasilacz 850 W (PSU) Windows 10 Pro (aktualizacja dla twórców)
Chłodzenie
Alphacool Eiszeit 2000 Chiller + Alphacool Eisblock XPXAlphacool Eisbär 240 (chłodnica wodna typu „wszystko w jednym”) Noctua NH-D15 (chłodnica powietrzna) Termiczny grizzly Kryonaut (używany podczas przełączania chłodnic)
Monitor
Eizo EV3237-BK
Pomiar zużycia energii
Pomiar prądu stałego na bocznikach (spadek napięcia) Pomiar prądu stałego w punktach pomiarowych Bezstykowy pomiar prądu stałego na kablu zewnętrznego zasilacza pomocniczego 30A, 100kHz, DC) 4x Rohde & Schwarz HZ355 (10:1 sondy, 500MHz) 1x Rohde & Schwarz HMC 8012 Multimetr cyfrowy z funkcją przechowywania
Pomiar termiczny
1x kamera na podczerwień Optris PI640 80 Hz + PI Connect Monitorowanie i nagrywanie w czasie rzeczywistym w podczerwieniZdjęcia i emisje wideo
