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AMDs Sockel AM5 – Mounting, technische Details für Kühlerhersteller und die passenden Boxed-Kühler | Exklusiv

 

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Martin Gut

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Ich vermute, eine 170-Watt-Klasse in der Definition erfindet man nicht einfach so aus Spass. Ob wirklich so ein Stromsäufer kommt wird sich zeigen.

Die Tabelle zeigt aber, welche Temperaturprobleme man dabei erwartet. Tcase soll nicht über 46.7 Grad gehen. Tcase ist die Temperatur zwischen Prozessor und Kühlerboden, also oben auf dem Deckel gemessen. Ein passender Kühler sollte die CPU unter dieser Temperatur halten. Wenn man den Deckel nicht unter der Temperatur halten kann, wird die CPU zu warm.

Das bedeutet auch, dass man mit einer Temperaturdifferenz von über 50 Grad von oben auf dem Deckel durch Hetspreader, Lot und Silizium bis zu den Kernen rechnet. Daran lässt sich ohne Köpfen der CPU nichts verändern. Bei so kleinen Prozessorkernen entsteht sehr viel Wärme auf sehr kleinem Raum. Die Wärme bringt man fast nicht weg und so wird es bei den Kernen schnell richtig heiss. Da man an dieser Temperaturdifferenz (mit den üblichen Schwankungen) nichts ändern kann, sind auch bei einer optimalen Kühlung keine angenehmen Prozessortemperaturen zu erwarten. Der Spielraum ist schon sehr klein.

Ob 280er-Wakü oder grosser Towerkühler kommt aber immer noch etwa auf das selbe raus. Bei der Leistung von 170 Watt ist zwischen Tcase durch den Kühlerboden zur Wassertemperatur nochmals eine Differenz von 3 - 5 Grad zu erwarten. Für die Wärmeleitpaste muss man auch noch etwas dazu rechnen. Die Wassertemperatur sollte also unter 40 Grad gehalten werden.

Auch die gewünschte Lufttemperatur um den Prozessor von 35 Grad lässt einem nachdenklich werden. Bei sommerlichen Temperaturen von über 30 Grad :cool: lassen sich diese Temperaturen kaum halten.

Ich höre schon die Fragen im Forum: "Meine CPU hat 90 Grad bei einer Wassertemperatur von 40 Grad. Ist das zu viel? Ist meine Kühlung schlecht?"
Was soll man da antworten?

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Härle'sBöckle

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Diese Aufgabe hat z.B Noctua in einsteigerfreundlichem und leicht verständlichem wall of text schon übernommen. Ergo einfach den Artikel verlinken, denn das "Kernproblem" Energiedichte gilt weiterhin.

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Casi030

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Ich würde mal stark behaupten das die alten Backplatten gar nicht mehr gehen weil die 4 inneren Löcher sicherlich die Gegengewinde für den Sockel haben und ohne Löcher/Gewinde hält der Sockel nicht mal.

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Igor Wallossek

Format©

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Intel hat die rückseitigen Buckel bei der Sockelverschraubung auch, weil es bauartbedingt nicht anders geht. Nur ist das getrennt von der Backplate zu betrachten. Der Sokel selbst besteht ja auch aus Vorder- und Rückseite..

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Ragnador

Neuling

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Ich nutze ja schon beim 5800x Flüssigmetall zwischen Headspreader und Kühler, welches bei mir große Unterschiede in den kurzen Temperatur spikes und dem allcore boost produzierte.

Wenn nun noch L3 cache layer auf den Kernen liegen, der Heatspreader wirklich so geschnitten ist, dass man Flüssigmetall nicht mehr nutzen kann ohne die Bereiche Garantietilgend zu isolieren.
Da wird es ja immer problematischer die Vorgaben einzuhalten.

Intake CPU Radiatoren scheinen Pflicht zu werden bei der derzeitigen nvidia TDP Entwicklung von 300 Watt aufwärts, wenn man nicht einen Windkanal im Gehäuse betreibt.

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Casi030

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7,314 Kommentare 1,159 Likes

Intel ist ja nicht so mein,deswegen ist es Fraglich wie die Rückseite ausschaut.
Sein der Sockel eine eigene Backplatte hat dann müßten in der Zweiten ja Löcher sein wo die Halterung für den Sockel durch gehen.
Bei AM5 hast je so wie es aussieht für den Sockel eine Erhebung an der Backplatte, das dürfte der Gewindegang für den Sockel sein.
Mal Abwarten.

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eastcoast_pete

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@Martin Gut und andere: Da ja sowohl AMD als auch Intel (für die nächsten Server CPUs) auf Chiplets setzen - aus gutem Grund - wäre es vielleicht an der Zeit, das Konzept von mehreren Dies unter einem Heatspreader zu überdenken.
@Igor: Wenn Du sowas parat hast oder es keinen großen Aufwand macht, könntest Du Mal einen Hintergrund Artikel über Heatspreaders reinstellen? Ich Frage mich auch mehr und mehr, wie gut oder schlecht die denn die Hitze aufnehmen und ab-und weiterleiten. Man macht sich ja oft viel Arbeit, den besten Kühler mit der besten Paste/Liquid Metal einzubauen, aber so ein Kühler kann auch nur abführen, was der Heatspreader lokal zulässt. Und, mit den bekannten Hotspots gerade bei Multi-Die CPUs, scheint das oft der begrenzende Faktor/Flaschenhals zu sein.
Einige hier werden sich auch noch an die unsägliche Paste erinnern, mit der Intel seine Heatspreader an ihre Dies geklebt hat, weil sie sich die paar Cent für das Indiumlot sparen wollten. Köpfen und Paste runter, Flüssigmetall drauf, und die CPU lief deutlich kühler; Garantie war natürlich futsch. Schon damals mit diesen monolithischen Dies hab ich mich gefragt, warum man nicht gleich gute Heatpipes direkt ans Die verlötet. Ja, dann müsste man die CPU mit dem Kühler als Einheit einsetzen, aber wäre das so schlimm?

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LeovonBastler

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Macht also AMD den Wraith Prism wieder? Der wurde ja bei den 105W CPUs ja bei Ryzen 5000 ja abgeschafft, soweit ich weiss.
Dass man da jetzt den wieder sieht heisst zwar noch nichts, ist aber spannend dass der anscheinend noch bedacht wird.
Mir sind der 3pin und 4pin Anschluss, sowie der Switch beim Prism übrigens erst jetzt aufgefallen, die sind aber nicht neu. (Darum war meine CPU 80 Grad heiss und der Lüfter trotzdem so leise...)

Spannend ist auch, dass das 95W Modell jetzt also komplett auf Aluminium setzt anstelle eines Kupferkernes, wie es beim Wraith Spire der Fall war. Bin da gespannt, was das für einen Unterschied macht...

Der Wraith Stealth sieht auf den ersten Blick zumindest nicht so anders aus.

Finde es auch interessant eine CPU zu sehen, dessen Heatspreader gleich der Wasserblock ist, wo man nur noch die Anschlüsse anschrauben muss... Gerade bei den Modellen, wo man sowieso für einen gut gebinnten Die extra zahlt (z.b der 3800X gegenüber dem 3700X) könnte so eine Lösung schon spannend sein. Von den durstigen Intel-Chips ganz zu schweigen. (Auf die Stromrechnung hätte ich aber kein Bock...)

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Martin Gut

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Ich glaube, ich erfinde bald ein MO-RA3-Gehäuse bei dem direkt ein externer Radiator angebracht ist. Dann ist die ganze Wärme von CPU und GPU direkt weg und der Luftstrom im Gehäuse ist nur noch für die restlichen Komponenten. Wie man den MO-RA3 ästhetisch in ein Gehäuse integriert, sind aber noch kreative Ideen gesucht. Nur etwas RGB reicht nicht um daraus ein Kunstwerk zu machen.

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Martin Gut

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Das Konzept kommt ja erst richtig auf. Ein einzelner Chip mit allem zusammen ist aber auch nicht besser. Das Problem, dass die meiste Wärme in den immer kleineren Kernen entsteht bleibt gleich. Bei mehreren Chiplets sind die nur an einem etwas anderen Ort und darum bei kleinen Kühlern teilweise schlecht abgedeckt. bei einem genügend grossen Kühler ist es sogar besser, wenn die Wärme durch mehrere DIEs etwas verteilt wird. Oder siehst du noch andere Lösungen?

Wärmeleitwert: Kupfer 384 W/m2/K, Aluminium 204 W/m2/K. Grob gesagt leitet Kupfer die Wärme doppelt so gut wie Aluminium. Wenn also beispielsweise der Kern aus Alu statt Kupfer ist und die Form und der Rest genau gleich, dann ist im Alu die Wärmedifferenz etwa doppelt so hoch wie im Kupferkern. Das macht schnell 3 - 5 Grad aus.

Solche Überlegungen mache ich mir auch. Die Verlötung mit einer recht dicken Indiumschicht ist leider auch nicht bedeutend besser als die Intelpaste. "Schaut wir haben es verlötet, aber der Prozessor bleibt zu heiss" ist ja auch nicht, was wir hören wollten.

Heatpipes und Vapor Chamber haben einige technische Schwierigkeiten. An den heissen Stellen wird darin Wasser verdampft. An den kühleren Stellen kondensier der Dampf und wandert dann den Wänden entlang zurück zu den heissen Stellen. Die Wassermenge, die an die warmen Stellen wandern mag, begrenzt die Wärmemenge, die aufgenommen wird. Bei Heatpipes kommt es auch stark auf die Ausrichtung der Rohre an, wie gut das Wasser wandert (am besten abwärts). Wenn alles Wasser an einer Stelle verdampft ist, kann die Heatpipe auch nicht mehr Wärme aufnehmen bis wieder Wasser nachwandert. Von den Herstellern bekommt man keine genauen Daten, auf einer wie grossen Fläche welche Wärmemenge in welcher Situation genau aufgenommen werden kann. Wenn es gut geht, ist eine Nennleistung angegeben. wenn beispielsweise 60 Watt als Leistung eine Heatpipe angegeben wird, weiss ich nicht ob die Heatpipe bereits auf der Fläche von 5 x 5 mm die auf einem Chip aufliegt so viel aufnehmen kann. Es kann auch sein, dass man dafür ein paar cm Länge der Pipe nutzen muss. Über einem einzelnen Chiplet kann man nur eine oder 2 Heatpipes anbringen. Die müssten also so konstruiert sein, dass sie auf der kleinen Fläche die ganze Leistung aufnehmen können.

Ich überlege mir gerade, ob es Sinn machen würde auf die Chiplets eine Vapor Chamber aufzulöten statt einen Heatspreader. Das würde den Prozessor ein paar mm dicker machen, aber sonst nicht gross in der Form verändern. Darauf könnte man dann die üblichen Kühler anbringen.

Auch bei einem Wasserkühler direkt auf den Chipelts ist die Frage, ob auf der kleinen Fläche die dadurch vom Kühler genutzt wird so viel Wärme weg geschafft werden kann.

Bitte sagt es wenn ich zu viel plaudere. Das ist nun mal ein Lieblingsthema von mir.

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eastcoast_pete

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@Martin Gut: Ja, eine Vapor Chamber wäre uU immer noch die bessere Lösung. Es wird schon gute Gründe haben, warum sowohl die PS5 als auch die XBOX Series X ihre SoCs direkt mit Vapor Chamber am Die kühlen. Ansonsten kommt man bei immer kleineren Strukturen (jetzt 7, bald 5, dann 3 nm, oder was als solches vermarktet wird) mit trotzdem weiter ansteigenden TdPs in Schwierigkeiten; wo soll die Abwärme denn sonst hin?

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LeovonBastler

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Ich denke nicht, dass es so ein Problem an Sich ist. Ich würde auch sagen, dass bei grösseren CPUs (siehe Threadripper) das Problem nicht wirklich die Wärmeübertragung, sondern die Abfuhr der Wärme ist. Das Problem kommt erst wirklich zum Tragen, wenn viel Wärme von einer kleinen Fläche kommt.
Der Grund, warum die Kühler teilweise so ein Problem haben, ist einfach dass die Hitze nicht mehr vom Zentrum aus geht, sondern bei Ryzen
(und schon immer bei Threadripper, dort mussten aufgrund der herausstechenden Form aber sowieso die Kühler speziell ausgelegt werden) dezentral ist. (Mir ist aber nicht bewusst, ob es einfach oben oder rechts ist, da ich die Anwinklung nicht mehr weiss)

Mein Wasserkühler hat auch Probleme mit meinem 3900X, wenn ich [email protected] betreibe, wobei ich das Gefühl habe, dass ich einfach einen Schrottblock gekauft habe.

Jo, das war auch mein Gedanke. Dazu kommt noch, dass die Alukühler meist unten noch grob geschliffen werden (sieht man gut bei den billigen Low-end Grafikkartenkühlern), das macht auch einen Unterschied, bei der Übertragung. Addier dann noch billige Paste und du hast perfekte Intel-Qualität. (y) Von Bob Swan empfohlen (Denke Pat Gelsinger hätte kein Bock drauf).

Finde es noch witzig, wie das dann 95 Watt kühlen soll, während bei den 105W Modellen erstmal der Prism kommt mit viel mehr Oberfläche und Heatpipes. Ich meine: Wenn der neue "Billig-Spire" ohne Kupfer 95 Watt kühlen soll, kann der Prism mit Sicherheit ohne Probleme auch 125 Watt abführen. Fand ich aber auch schon davor weird, allerdings gab es keine 125-Watt Modelle, daher machte es Sinn aber jetzt wird's next level weird.

Bei den High-end Grafikkarten schaffen die auch 300W, daher: Warum nicht bei gut gebinnten Versionen des gleichen Prozessors? 3800X lässt grüssen. Habe einfach nur Bedenken, ob die den Druck standhalten oder ob die dann zusammengedrückt wird... Müsste also noch verstärkt werden. Möglich wär's allerdings.

Wär cool, wenn du einfach so ein 3D Druck machst. Am Besten für 85mm dicke 400 Radiatoren, hab so einen noch rumstehen, bis ich gemerkt habe dass Gehäuse nicht zwangsläufig solche Radiatoren akzeptieren, wenn sie 2 200mm Lüfter akzeptieren... Ja, so einen Brocken habe ich tatsächlich...

Wilkommen im Club! Da erwische ich mich nämlich auch gerne, wenn ich Stundenlang u.a über tripletower Kühler nachdenke.

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Härle'sBöckle

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Dezentral ist kein Problem, da sich der Heatspreader gleichmäßig erwärmt:

Das zeigt auch der Heatkiller IV von 2015, bei dem weder der Sockel AM4 (2016) noch Ryzen 3000 (2019) in die Entwicklung eingeflossen sind und trotzdem nur 1K hinter dem Techn AM4 (Ende 2020) bei 150W auf einem 3900X mit zwei 7nm CPU Chiplets zurückliegt.

Dabei schöpft der Techn alle propagierten Möglichkeiten für eine bessere Kühlleistung bei versetzten Dies, wie eine größere Finnenfläche von 41 x 29 mm (Heatkiller IV 27 x 25 mm) und einen zu den beiden CPU Chiplets versetzten Einlass (beim Heatkiller IV mittig angeordent), aus.

Bei Threadripper dasselbe: 2990X vs. 3970X mit 7nm Chiplets, beides 32C/64T.

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Ergo immer derselbe Hintergrund:

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Martin Gut

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Für die Messung hatte Igor gar keinen Kühler auf der CPU. Er hat den Prozessor geschwärzt und nur mit einem Lüfter etwas Luft vorbei geblasen. Dann hat er mit einer Wärmebildkamera die Temperatur gemessen. Da ist logisch, dass sich der ganze Heatspreader mit der Zeit erwärmt, da das Aluminium die Wärme recht gut verteilt, die Luft aber kaum Wärme abführt.

Mit der Situation bei einem Kühler mit Heatpipes sieht das ganz anders aus. Da nimmt eine Heatpipe direkt über dem Bauteil die Wärme sehr schnell auf. Wenn die Wärme durch den Heatspreader nur einen halben cm oder mehr wandern muss, Ist der Wärmewiderstand bedeutend grösser und die CPU wird wärmer. Wichtig ist somit, dass der Kühler genau an der Stelle so viel Wärme aufnehmen kann wie anfällt.

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LeovonBastler

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(Sidenote: Hab nur den Zitat genommen, da der ganze Inhalt nicht nochmal repliziert werden muss, ich beziehe mich aber auf den ganzen Beitrag)

Ja, an Sich ist Dezentral nicht so ein Problem, ausser bei Wasserblöcken, wo die Wärme nur in der Mitte abtransportiert wird. Gerade bei den Threadrippern wurden ja extra Designs gemacht, weil die ja so riesig sind. Die meisten Kühler decken ja den ganzen Heatspreader ein, solange man nicht so eine 15 Euro-Billigschleuder mit 2 Heatpipes verbaut hat.

Eine Sache habe ich aber vergessen zu erwähnen, wo der Igor ja schon richtig schöne Beiträge gemacht hat: Die Wölbung. Da bei Intel und AMD die Wölbung von den Unterschieden her mit Jin und Jang (Hoffe ich hab das richtig geschrieben) vergleichbar sind, können dort auch Probleme mit der Druckverteilung auftreten (Wenn du bei Intel-Core CPUs eine Konkave Coldplate draufsetzt, ist in der Mitte kein Druck, da der Aussen ist, da Die Heatspreader von Intel auch Konkav ist. Bei AMD sind die Konvex wo die vorherige Coldplate optimal wäre, aber bei auch Konvexer Coldplate nur in der Mitte Druck und am Rand gar keinen hat. Allerdings macht es durch das Burn-In gein richtig grossen Unterschied, ist aber immer noch ein Faktor.)

Habe aber ein Problem bei deiner Messung: Die CPU verbraucht nur 150W beim Test. Klar, das ist nicht wenig, dort sind die Differenzen aber noch nicht so gut sichtbar. Trotzdem zeigt es, dass der Unterschied nicht sehr gross ist. Zumindest ist das ein Indiz dafür. 225W oder höher wären mir aber lieber gewesen, da die Wärmedichte ein immer grösserer Faktor wird, gerade bei Wasserblöcken

Zeigt mir umso mehr, dass ich mir wohl einen Schrottblock gekauft habe, da mein 3900X selbst bei c.a 120W schon gerne mal die 80 Grad Marke überschreitet und ich mit einem 60mm dicken 360mm eigentlich einen Overkill habe. Gleichzeitig ist meine 1080Ti im gleichen Kreislauf stock 45 Grad und übertaktet 52 Grad warm, bei [email protected] wohlgemerkt.

Das verringern des "Wärmeweges" ist ja auch das, was direct Die Kühlung so lukrativ macht, in der Theorie. Und genau der Grund, warum ASUS so stolz war, dass sie die GPUs direkt an die Heatpipes zur Kühlung geschraubt haben. Heute macht das MSI, nur habe ich nicht so ein krasses Marketing dazu gesehen.

Finde übrigens Vaporchambor so interessant, weil man die konzentrierte Wärme besser verteilen kann und dadurch rein theoretisch mehr Heatpipes dranklatschen kann. Wobei das jetzt mit Alder Lake und den Zen 2-3 Chiplets ja etwas anders hat... Bei bis zu 8 Kernen hingegen...

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About the author

Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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