Grundlagenartikel Intel Core i9 vs. AMD Ryzen 9: Wie konvex oder konkav sind die aktuellen Headspreader wirklich und was sind die Folgen? | Labortest

Igor Wallossek

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Wir wissen es ja bereits aus vielen (auch meinen) Artikeln über Kühlung, Wärmeleitpaste und Heatspreader: wirklich plan ist eigentlich nichts. Und währen die Qualität der Kühlerböden über die Jahre wirklich besser geworden ist, müsste man doch endlich auch noch einmal die aktuellen CPUs hinterfragen, oder nicht? Genau das habe ich in einem kleinen Testaufbau heute einmal erledigt, denn auch meine Neugier ist noch ungestillt. Deshalb habe ich drei ordentliche Motherboards mit den High-End-Modellen geschnappt, die eh gerade im Labor in Arbeit waren.


Getestet habe ich auf dem Sockel 2066 (Aorus X299 Master) einen Intel Core i9-9980XE, auf dem Sockel 1151 (MSI MEG Z390 Godlike) einen Core i9-9900K und auf dem Sockel AM4 (MSI MEG X570 ACE) einen Ryzen 9 3900X (damit ich eine CPU mit 2 Chiplets nutzen kann). Da erst Versuche mit einer Schieblehre und dem Lineal nichts brachten und man die Höhenunterschiede damit wohl in den Bereich von deutlich unter 0,05 mm verorten kann, musste eine andere Lösung her.





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My-konos

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Lustig, hatte gestern noch den Artikel über Wärmeleitpaste überschlagen und mich gefragt, ob das immer noch so ist.

Das scheinen ja Vertiefungen im 1/100 Bereich zu sein. Könnte man nicht einfach per se den heatspreader mit einen feinen 3600er Papier anschleifen? Mir Rollen sich immer die Fußnägel, wenn ich komplett bedeckte Flächen mit Wärmeleitpaste sehe.
 

KidStealth

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wieder ein toller "ich frage mich, ob... ach, wir testen das einfach mal..." Artikel - Danke! Neben der Tatsache das nix wirklich Plan ist, an so Heatspreadern, wäre für mich interessant: Wieviel Verlust/Probleme erzeugt denn die Unebenheit, bzw. wieviel Gewinn (welcher Art auch immer) würde ein 100% planer Heatspreader bringen?
 

Casi030

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Ist nur schlecht wenn man nix mehr lesen kann und dann ist noch die frage in welche Richtung gehen die Kühlerböden,da gab es doch auch Unterschiede.
 

Babyface

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HAMMER-TYP! Vielen Bedanke und so ;)

Casimir ;) hat aber das wichtigste angesprochen, was im Artikel leider unerwähnt (?) bleibt. Was ist mit den Kühlern selbst? In all den Jahren tauchten immer wieder Thesen, die Hersteller gehen drauf ein und es gibt Kühler(böden), die mal konkav, mal konvex sind. Ergo, mal eher für AMD, mal eher für Intel optimaler gebaut sind.

Wie sieht es beim Macho B, Megahalems, Mugen4/Mugen5 aus? (um auch mal was älteres mit zu vergleichen) Wie mit DarkRock, mit D14, mit D15, mit AiOs oder was auch immer grad irgendwo rumliegt.
 

Inelouki

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Genau hierzu würde ich mir dieses mal ein Video wünschen, weil sich bewegtes Bildmaterial hier gut eignet und sicherlich vielen in Zukunft helfen würde die "Flutschinaut" besser, richtig aufzutragen. Danke für den interessanten Artikel.

Mfg Inelouki
 

Igor Wallossek

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Steht doch im Artikel: Schlangenöl. Die aktuellen sind fast immer plan und ich hatte die Diskussion mit großen OEM, die sich diesen Gimmicks aus gutem Grund komplett verweigern, weil sie aus PR-Gags ja keinen Benefit ziehen können. Einen Kühler mit konvexem Boden gleichmäßig festschrauben zu wollen, ist ein Unding. Jede CPU ist zudem ein Unikat und man wird da keine universelle Lösung finden können. Siehe mein 9900K im Test. Ich habe mal noch einen 8700K getestet, der hatte alle vier Ecken oben und den Rest unten.

Im High-End wird der Luftkühler eh verschwinden und ab Midrange abwärts ist es eh Wurst. ich beziehe mich lieber auf Wasserblöcke.
 

Besterino

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So ganz eigennützig fänd ich noch den aktuellen Threadripper interessant. ;)

Da hatte ich den Eindruck, dass der Heatspreader - jedenfalls von meinem 1920X - eher konkav ist und zwar schon so ausgeprägt, dass bei dünnem Auftragen am Rand schon kein Kontakt mehr ist.
 

Babyface

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Das fällt mir ehrlich gesagt grad bisschen schwer, den Markt für CPU-Kühlung obenrum nur in Midrange und High-End zu teilen und die auch mal 150W TDP meisternden Luftkühler (125W sowieso) schonmal langsam zu Grabe zu tragen. Weil das mit Luft leise zu bekommen, High-End wäre und High-End lieber Wasserkühlung sein soll (?)
Oder gilt das der Sicht des Testers, der das Interesse des Klickvolkes abwägt, und damit auch das, was eher zu testen lohnt und was weniger lohnt?

Jede CPU ist zudem ein Unikat und man wird da keine universelle Lösung finden können. Siehe mein 9900K im Test. Ich habe mal noch einen 8700K getestet, der hatte alle vier Ecken oben und den Rest unten.
Ich muss mir das wohl noch mehrmals durchlesen... Für mich stand da erstmal fest, daß es wohl so aussieht wie das (übertrieben) auf dem Symbolbild dargestellt ist. Auf der zweiten Seite sind eben bei Intel die Ecken dunkel, bei AMD die Mitte.

Die Feststellung, daß einige Kühler früher drauf eingingen (namentlich sogar?), heute das aber komplett ignoriert wird und PLAN gebaut wird... Oder die Feststellung, daß sowas schon damals urban legend war und die Hersteller schon ewig versucht haben plane Kühlerböden zu machen... Die Aufklärung hätte den Test imho noch weiter aufgewertet.

Daß das Plexi explizit einen Wasserblock nachbilden sollte und nicht rein einer durchdachten Testtechnik geschuldet ist, das entging mir zuerst. Ich muss mir mehr Ruhe beim Lesen gönnen. Bin da immer so aufgeregt... 🤭
So fällt mir auch jetzt erst auf, daß wir von "deutlich unter 0,05 mm" reden.

edit:
Ich gehe aber auch klar mit anderen hier, die sich endlich ein Schulungsvideo wünschen, wo der Herr mal einen Ryzen2, mal einen 9/10 Intel fachmännisch bestreicht :D Mal mit der Flutschi/Mastergel, mal mit der GC-Extreme.

Das Netz braucht endlich eine endgültige Referenz zu dem Thema :)
 
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Besterino

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Gibt keine Referenz. Wenn ich mich richtig erinnere, hat Igor früher ja auch mal recht deutlich die Klecksmethode (bzw. Linsengroß in der Mitte) propagiert und ist nun offenbar kein Freund mehr davon...?

Der Rest versinkt sowieso in der fast immer viel zu dick aufgetragenen Wärmeleitpaste der Kleckser-Fraktion.

Edit & Nachtrag: Noctua hat das quasi beim Threadripper übernommen, verfeinert und mit dem Faktor 13 multipliziert - hier sollen es nun 13 Kleckse sein, 4 große in der Mitte und 9 verteilt drumherum... hab das jetzt mal so gemacht bei meinem.
 
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SKYNET

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lösung des problems: 300er + 600er + 1000er + 1200er nassschleifpapier ;)

bringt mehr als LM anstelle von paste zb. :)
 

Babyface

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Gibt keine Referenz. Wenn ich mich richtig erinnere, hat Igor früher ja auch mal recht deutlich die Klecksmethode (bzw. Linsengroß in der Mitte) propagiert und ist nun offenbar kein Freund mehr davon...
Ich selbst war nie ein Freund davon. Das hörte bei mir schon an dem Tag auf, als die Dies (mono) nicht mehr quadratisch, sondern nur noch rechteckig wurden. Wie lang ist das bereits her?

Bei Chiplet-Design macht eine Linse in die Mitte aber so oder so keinen Sinn mehr. Was du meinst, war denke ich noch in der Vor-Ryzen-Zeit oder? (was wie oben, auch schon davor nicht optimal war)
Daß spätestens jetzt die Meinung sich geändert hat, sollte soweit also selbsterklärend sein und steht einer allgemeinen Referenz nicht im Weg.

Warum? Weil den ganzen HS zu bestreichen immernoch und weiterhin das sinnvollste ist. Mir ist nur z.B. noch nicht ganz klar, welche klaren Vorteile sich mit einem weichen, gegenüber einem steiferen Spachtel ergeben.
Oder wie Igor zähere WLPs auf 50-60°C bringt :) Über meine Methodik schrieb ich hier schon mal. Und kann das übrigens nur empfehlen.
 

Igor Wallossek

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Ich habe in der Küche eine Sous-Vide-Kochwanne. Das geht fix, die ist auf 56°C eingestellt. Oder im Glas. Leitungswasser mit ca. 18-20°C auf ca. 1/3 anfüllen, den Rest mit siedendem Wasser auffüllen. Geht genauso gut und schneller.

Beim weichen Spatel kann man die Kraft besser dosieren, damit man dünne Schichten nicht zerkratzt :)
 

Besterino

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Wenn ich mir die WLP in der Küche aufwärme, hält mich meine Frau für vollends durchgeknallt. Nicht, dass mich das anhalten wird...

Wo bekomme ich denn garantiert planes Plexiglas her? Würde das gerne mal selbst ausprobieren.
 

Wurzel

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Ich entnehme dem Artikel (hoffentlich nicht fälschlicherweise), dass Ihrer Meinung nach die idealen Kontaktflächen von Heatspreader und Kühlkörper ohne aufgesetzten Kühlkörper, also quasi "nackig" und unverbaut, vollkommen plan sind?!
Das ist so nicht ganz richtig.
Wünschenswert ist, wenn die Kontaktflächen sowohl des Heatspreaders als auch des Kühlkörpers nach dem Aufsetzen und Verspannen des Kühlkörpers ganzflächig Kontakt haben.
Das Aufsetzen und Verspannen des Kühlkörpers führt aber abhängig von der Art der Krafteinwirkung zu einer Verbiegung des Kühlkörpers wie auch, so meine Vermutung, des Heatspreaders.
Beide bilden quasi eine Art leichte Kavität oder leicht konvexe Verformung, abhängig von der Art, dem Ort (außen oder innen) und der Stärke der Krafteinwirkung.
Daher wird meines Wissens nach in bestimmten Bereichen der Industrie bei Verwendung von Kühlkörpern dafür gesorgt, dass die Kontaktflächen in unverbautem Zustand eine leicht entgegengesetzt geformte Kontaktfläche aufweisen, die dann im verbauten und verspannten Zustand zu einer im idealen Fall völlig ebenen Fläche führen.
Damit dies gelingt, müssen aber die genauen Spannungen und Krafte sehr gut bekannt sein.
So wird dies beispielsweise bei Leistungsschaltern in der Leistungselektronik von z.B. Windkraftanlagen und Solarfeldern so verfahren.
Es entzieht sich aber meinem Kenntnisstand, in wie weit diesem Sachverhalt bei der Herstellung sowohl der CPU-Heatspreader als auch der Kühlkörper für den Konsumermarkt überhaupt Beachtung geschenkt und Rechnung getragen wird.
Eingedenk der Art, wie sich die Form der Heatspreader von Intel und AMD unterscheiden, wär zu vermuten, dass die beiden Hersteller eventuell dahingehen gedacht haben; in wie weit die Hersteller der Kühlkörper dies berücksichtigen, entzieht sich ebenfalls meinem Kenntnisstand.
 

Deridex

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Man sollte auch nicht vergessen, dass auch die Temperaturen Auswirkungen auf den Heatspreader haben köennen.
 

Igor Wallossek

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Gegen eine gleichmäßige Wölbung habe ich nicht nicht einmal etwas, wobei es bei den maximal zulässigen Anpressdrücken zu keinerlei Verspannungen oder Biegungen kommen darf, wenn der Kühler wirklich etwas taugt. Wenn man sich die ganzen Halteklammern, Brackets etc mal ansieht, sind die alle weicher und letztendlich biegsamer als ein Kühlerboden. Heatsinks mit eingelassenen Heatpipes dürfen sich nicht biegen, sonst verschieben sich die Kontaktflächen. Verlötete CPUs würden bei einem nach unten gedrückten Heatspreader zu viel Druck auf den Die bekommen usw.

Ich verschraube hier mit maximal 0.45 Nm, wie soll da was zusammengedrückt oder vebogen werden? :)
Intel hatte da mal ein seriöses Problem, wo es die Sockel zerfetzt hat. Mittlerweile habe alle Markenhesteller Stopper oder "Sollbiegestellen"
 

Babyface

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Beim weichen Spatel kann man die Kraft besser dosieren, damit man dünne Schichten nicht zerkratzt :)
Ja ok. Das gilt.

@all
Das von Wurzel ist richtig. Ich sehe aber nicht die Möglichkeiten dafür bei einem Kühlerboden wie bei verlötetem HS. "Nackt" direkt auf ein Die, möchte man eigentlich auch nicht, daß sich da was umbiegt ;) Demgegenüber haben verlötete HS bekanntlich nur Vorteile. Jedenfalls für den Kunden... Von daher wird man diese Prinzipien nicht nutzen können und eigentlich auch nicht wollen. Am Chip selbst also lieber garnicht.
Am Kühler wäre das theoretisch vom Vorteil. Die Art wie gut gekühlt werden kann, wirkt dem aber entgegen. Kühlerboden sollte aus vollem Material sein, die Pipes die durch den Boden gehen, möglichst direkt mit dem Boden verbunden sein, die Pipes nicht zu dünnwändig sein.
Wie Igor grad schon schrieb, da eine Bewegung zu ermöglichen, müsste genau dem entgegenwirken. Was wieder eher nachteilig auszulegen ist.

Was ich aber bei sehr planen Flächen (können wir hier mit "0.05mm" mal annehmen) ist Adhäsion. In der Art, wie 2 Scheiben aufeinander kleben, wenn Wasser dazwischen ist. Und man sie nicht einfach so auseinander bringen kann, obwohl man sie hin und her bewegen kann.
Ich sah das schon immer als ein Problem, wenn man auch nur kleinwenig übertreibt oder keinen burn-in fährt.

Es gibt wirklich kaum etwas leichteres was z.B. bauen eines PCs angeht, als die WLP falsch anzuwenden. Bei dem Thema hier kriegen wir die 2te Seite fürchte ich noch locker hin...
 
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