Relevanz vs. Abwärme – Welche CPU eignet sich am besten?
Ich habe im Vorfeld sehr viele Tests mit den verschiedensten Luft- und Wasserkühlern gemacht, um herauszufinden, wo und wie man die auch die feinsten Nuancierungen bei der unterschiedlichen Kühlperformance noch verlässlich messen kann. Das klingt sicher nicht sonderlich kompliziert, ist es aber dann doch, denn es sind nicht nur die unterschiedlichen Heatspreader-Größen und Verlustleistungen, die die CPUs voneinander unterscheiden. Will man Luft- und Wasserkühler verlässlich auf einem einzigen System testen, muss man exakt abgestufte Verlustleistungen (Wärme) erzeugen können. Da ich auf exakt eingestellte Werte von 65, 95, 125, 155, 185,215 und 245 Watt zurückgreifen möchte, benötige ich dafür eine passende, leistungsstarke CPU und ein entsprechend kalibriertes Motherboard, bei dem ich die zugeführte Leistung auch möglichst exakt einstellen kann.
Da ich mit der Alphacool Eisbär Aurora auch die 250 Watt eines Core i9-7980XE noch sehr sicher und mit einem großen Polster abführen konnte, habe ich mich bewusst für diese CPU entschieden, obwohl Intels TIM anstelle des Indium-Lotes im Gegensatz zum Core i9-9980XE messbare Nachteile bietet. Trotzdem (oder gerade deswegen) eignet sich diese Sockel-2066-CPU besonders gut, denn wenn ich den Idealfall anstreben würde, wäre es ein Leistungs-MOSFET mit smarter Steuerung geworden. Genau der hat aber null Praxisrelevanz. Ein Core i9-9900K schafft die 250 Watt nicht problemlos über 30 Minuten und mehr und ein Ryzen der ersten oder zweiten Generation hat sehr ähnliche Probleme.
Ich messe die beiden EPS-Rails in Echtzeit mit meinem speziellen Messaufbau (Bild oben) für Motherboards und habe zudem für die Plausibilität noch eine Vergleichskurve hinterlegt, welche die Spannungswandlerverluste bei den jeweiligen Leistungsstufen berücksichtigt. Die angezeigten Sensorwerte für die Package-Power zuzüglich dieser Verluste stimmen dabei ziemlich genau mit dem überein, was ich an Leistung zuführe. Damit ließen sich sehr genau die BIOS-Settings herausfinden, die ich für eine exakte Limitierung zum Erhalt einer möglichst konstanten Verlustleistung auch benötige.
Es reicht leider nicht, im BIOS z.B. einfach mal so 125 Watt einzustellen, denn das wird definitiv schief gehen. Beim von mir verwendeten Aorus X299 Master sind es dann nämlich bereits 11 Watt mehr, die man per BIOS freigeben muss. Hier kommt man um exakte Kalibrierungen im Vorfeld also leider nicht herum. Das Fixieren des CPU-Taktes entfällt dabei und man kann sich wirklich auf die tatsächliche Abwärme konzentrieren, was bei einem Kühlertest essentiell ist.
Warum ein Ryzen 3 keinen Sinn ergibt
Auch wenn die AMD Ryzen der dritten Generation als 12- oder 16-Kerner auch Verlustleistungen von 200 Watt und mehr schaffen könnten, was mit dem Chiller durchaus möglich ist – mit Raumtemperaturen von 22 °C+ und Luft als finalem Kühlmedium geht das definitiv schief, auch mit Open-Loop-Wasserkühlungen. Zu den Besonderheiten der Ryzen CPUs werde ich aber zeitnah noch einen speziellen Artikel samt Messreihen veröffentlichen, die man im Endergebnis so sicher auch nicht vermutet hätte.
Ich nutze bei allen Tests trotzdem auch noch zusätzlich ein System mit dem Ryzen 9 3900X, beschränke aber die TDP auf maximal 185 Watt (siehe oben). Da bei diesen CPUs jeder Kühler ab einer gewissen, hohen Kühl-Performance immer ähnlich performt und die Schichten bis zum Kühlerboden als Summe der Wärmewiderstände bei der anfallenden hohen Wärmestromdichte (Heat Flux) den eigentlichen Flaschenhals bilden, kann man damit keine Kühler gegeneinander testen. Aber ich nehme diesen Mehraufwand trotzdem in Kauf, denn ich will ja wissen, ob der es schafft, den 3900X im vorgegebenen Leistungsfenster zu kühlen. Es wird also eher eine Ja- und Nein-Auswertung, die sich nicht für echte Vergleiche lohnt.
Die einzelnen Komponenten des Testsystems habe ich auch noch einmal tabellarisch zusammengefasst.
Test System and Equipment |
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Hardware: |
Aorus X299 Master AMD Ryzen 9 3900X 2x 8GB G.Skill SniperX DDR4 3200 |
Cooling: |
Alphacool Eisbär Aurora Thermal Grizzly Kryonaut |
Case: |
Lian Li T70, Raijintek Paean Open Benchtable |
Monitor: | BenQ PD3220U |
Power Consumption: |
MCU-based: Scope-based: Voltage and Resistance: |
Thermal Imager: |
1x Optris PI640 + 2x Xi400 Thermal Imagers Pix Connect Software Type K Class 1 thermal sensors (up to 4 channels) |
Acoustics: |
NTI Audio M2211 (with calibration file) Steinberg UR12 (with phantom power for the microphones) Creative X7, Smaart v.7 Own anechoic chamber, 3.5 x 1.8 x 2.2 m (LxTxH) Axial measurements, perpendicular to the centre of the sound source(s), measuring distance 50 cm Noise emission in dBA (slow) as RTA measurement Frequency spectrum as graphic |
OS: | Windows 10 Pro (1909, all Updates) |
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