CPU Practice Reviews

AMD Ryzen 7000 heatspreader and cooling analysis – temperatures, hotspots and problems

So, now it gets interesting! I was first afraid that the massive heatspreader would distribute everything in such a way that you wouldn’t see any differences, but that wasn’t the case, thank God. Preparing with the Ryzen 7 7700X for my radiometric video, which I shot at 32 FPS, was a bit tricky, though. Thanks to PROCHOT, the CPU will not burn up, but how do you “film” the process in such a way that reliable measured values are generated and the CPU does not suffer permanent damage?

The problem is the heatspreader: it is a metallic surface with a very low emissivity. You can’t really measure that with an infrared camera. Therefore, I put a very thin sheet of phase change material on it and brought the whole thing to burn-in at about 56 °C. The material melts, runs and then hardens completely. One obtains an ultra-thin, very homogeneous and equally strong layer with a known emissivity, which I previously determined on my simple blackbody emitter by comparative measurement.

I now give this value to each of the five measuring points, having already placed them after an initial measurement (automatic hotspot) so that I include the hottest spot in each case. Only after that the fun was recorded by video. I have linked the final video here at the end of course, but I would also like to show you a few stills in advance and explain what you then have to pay attention to in the video. This is a special superposition where I additionally superimpose the radiometrically captured data and frames by means of superposition first with the original heatspreader and then with a graphic of the delidded CPU so that you can also see exactly what is inside where. Let’s first start with the startup and the cold CPU.

A few seconds later, you can already see the warming chiplet at the bottom left, the IOD is a bit cooler. However, you can also see that the IHS still distributes the waste heat quite well, even though there is a delta of more than 8 Kelvin from the hottest to the coldest measurement. The IOP here is only just under 2 Kelvin hotter,

With increasing time and further warming, you can see very well how the temperatures equalize slightly. Chiplet and IOD are about the same temperature, and there is still plenty of 6 Kelvin difference toward the cool corner.

It gets even warmer and you can already see on the PCB where the most waste heat is currently generated, namely at the bottom left of the single chiplet. The IHS distributes the whole thing quite well IOD as well as chiplet are still in something equally hot.

A few seconds and degrees later, the hottest spot is reversed and the hotspot is more in the center. The corners are now also warm and the temperature difference drops to around 4 Kelvin from the coldest spot.

We can see the uneven waste heat generation quite well on the PCB, while the IHS has a fairly even heat distribution due to its sheer thickness. However, we also learned how slowly an IHS distributes the heat in the end and that you should rather not rely on it with the high heat flux densities of a Ryzen 7xxx. The faster the waste heat gets away, the better. The distribution across the width is not really optimal.

This also means that you shouldn’t expect particularly good results with the rather slow air coolers, because even though a water cooler doesn’t offer a much larger cooling surface in the end either: it transports the waste heat away faster. I can only advise anyone who can also turn their water block 90 degrees to mount the whole thing in such a way that, if you were to use the picture above as a basis, the cooling fins of the cold plate are aligned vertically and the Intake is placed in the middle over the IOD. The outtake MUST then be at the bottom where the CCD / both CCDs are located. Anything else makes no sense and will be up to 3 Kelvin worse even in my setup with chiller.

And as a reward for well-behaved reading through, there is now a video with soothing music.

By the way, I also stopped at 87 degrees on the IHS because I would like to continue using the silicon, which was already sizzling away here at about 107 degrees. This would also prove where the delta with the up to 20 Kelvin difference actually comes from:

Substrate -> Oxide -> Solder -> Oxide -> 2.8 mm IHS -> Oxide -> 0.05 mm Phase Changer

What influence this then has on the temperatures, we also see the next and last page.

 

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Falcon

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114 Kommentare 117 Likes

Guten Morgen!

Wie du perfekt zeigst hat so eine dicke Kupferplatte mechanisch Vorteile, beim Kühlen aber Nachteile.

Bei den AM4 Prozessoren konnte ich durch Abschleifen der Nickelschicht auf dem Heatspreader, sowie Planen und Entfernen der Nickelschicht auf diversen Kühlern (meist Noctua), zwischen 3 und 7°C zurückgewinnen, je nachdem wie "krumm" die Oberflächen waren.

Der Hauptvorteil lag aber darin das die Temperaturen nicht mehr so heftig "gesprungen" sind sobald ein bisschen Last auf die CPU kam.

Ohne die Bearbeitung habe ich sehr oft Temperatursprünge von 15-20° nach Oben/Unten gesehen mit dem Lastwechseln.
Da kann natürlich kaum eine Lüftersteuerung, selbst mit einstellbarer Verzögerung, Mithalten.

Nach den Bearbeitungen sprangen die Temperaturen nur noch 5-10° und bei weiter anliegender Last stieg die Temperatur dann halbwegs gleichmäßig so um 1-1,5°/s.

Vielleicht sollte man den Usern nochmals Aufzeigen das viele Kühlerböden nicht plan sondern konvex sind, was bei den doch recht guten Ebenheiten der AMD Heatspreader Nachteile hat.

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meilodasreh

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572 Kommentare 284 Likes

Zen4 sind jedenfalls keine Herzensbrecher, soviel ist schonmal klar. :ROFLMAO:

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man könnte sich glatt fragen, ob die Übersetzung sich da mit Absicht eine gewisse Doppeldeutigkeit hat einfallen lassen...so ein Algorythmus ist ja manchmal schon ein Schelm.

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Veteran

496 Kommentare 312 Likes

Die Gory Details des Algorythmus ;)

Wo kommt der Screenshot her? Amazon?

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konkretor

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300 Kommentare 301 Likes

Als ich heute Morgen gesehen habe wie Igor die CPU abklebt. Meinte mein Gehirn das kennst du da noch von früher. Ich habs sogar gefunden in der Krabbelkiste. Na wer kennt es noch? Bin mir gar nicht sicher ob das überhaupt was gebracht hatte.

Frage an die 3D Drucker Fraktion da würde sich doch eine art Abdeckung drucken lassen das einfach drüber gelegt wird.

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big-maec

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841 Kommentare 487 Likes

Ist kein Problem, dafür müsste man mal die Maße haben. Denke mal, da wird auch noch einiges kommen.

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Thorsten Heldt

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28 Kommentare 10 Likes

Hallo Igor,

super Bericht. Tja, da werde ich wohl trotz deinem empohlenen Fractal Torrent Gehäuses demnächst auf WAKU gehen müssen. Apropo ist ja noch früh. Irgendwie finde ich das Video nicht ;-) Link oder so. Fehlt da noch was ?

Gruss Thorsten

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RedF

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4,666 Kommentare 2,553 Likes

Ja, nur muss es gut überlegt sein weches material man nimmt. Aber gut, soll es halt anfließen ^^

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k
krelog

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173 Kommentare 53 Likes

Wenn man nur die Höhenangaben im inneren anschaut komme ich nicht auf 0,03mm Unebenheit sondern auf 0,14mm du gibst ja die werte an und da schwankt er doch von 47,85 bis 47,99.

und warum man ihn so "Dick" macht und eine Kühlerkompatibilität sicherzustehen erschliest s ich mir auch nocht ich kaufe ein Upgrade (CPU, Board und Ram) bin je nachdem ca. 1000€ los und dann kommt es drauf an ob ich eine neue Backplate brauche für Kühler oder nicht. Da hat sich die Technik von sales ganz schön überrumpeln lassen.

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grimm

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3,084 Kommentare 2,040 Likes

Der nächste Artikel ist dann: „Welche WaKü schafft CPU UND GPU?“

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Falcon

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Wieso? Willst du nen 7950X 24/7 beim Rendern Quälen? :unsure:

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ianann

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336 Kommentare 231 Likes

Lieber Herr @Igor Wallossek , gönn' Dir mal 'ne Pause - was hier dauerhaft und fließbandartig an hochwertigstem Content rausgeschoben wird, ist ja nicht mehr menschlich. :D

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Derfnam

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7,517 Kommentare 2,029 Likes

This is Heartcore, Baby. Unbroken.

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T
Thorsten Heldt

Mitglied

28 Kommentare 10 Likes

Neh. Das nicht. Aber da ich die Problematik beim 5000er Ryzen bei meinem Sohn schon sehe. Temperatur und Lautstärke technisch. Gehäuse Sharkoon Mesh TG4M . Definitiv zu klein. Kann ich mir ausmalen bei einem 7900x (weil zwei ccds) und ner "7800xt oder 7900xt" wie sie auch immer heißen mögen passiert. Mein System ist 11 Jahre alt mit nem 4790k und ner 1080 ti. Komplett alles neu. Mag es halt ruhig. Problem ist ja nicht die Leistung. Sondern die Leistungsdichte die abgeführt werden muss.

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K
Kyuss

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45 Kommentare 60 Likes

Naja, die Lautstärke ist ja ne Einstellungssache. Viel kühler wirds nicht ob die Lüfter bei 100% laufen oder nur bei 50% wenn die CPU unter Volllast läuft. Der 7900X sollte sogar eine bessere Figur machen als 7700X und 7950 X, weil pro Chiplet weniger Energie verbraten wird

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F
Falcon

Veteran

114 Kommentare 117 Likes

Schau mal bei CB, die haben da extra nen Test gemacht mit dem Torrent und ner 3090TI bei 450W.

Desweiteren sind ja schon diverse Veröffentlichungen da die Aufzeigen das mit ein bischen CurveOptimizer deutlich bessere Temperaturen herrschen als stock.

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Igor Wallossek

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10,209 Kommentare 18,886 Likes

600 Watt gehen auch mit einem Blower-Design. Aber das will ja keiner. Da fackelt dann hinten an der Wand nach einer Stunde Cyberpunk die Tapete ab. :D

Auf CB haben sie eine Asus-Karte. Die hat keinen Drall im Luftstrom und schiebt die Luft direkt an die Seitenwand. Dann gehen rund 40% auch wieder nach unten und werden gleich wieder eingesaugt. Dazu hatte ich vor Jahren schon mal einen Artikel.

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Es gibt 2 Hersteller die das mittlerweile besser lösen. Warum wohl? ;)

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ianann

Veteran

336 Kommentare 231 Likes

Ist es nicht unterdessen eh Wahnsinn soviel Abwärme ins Gehäuse zu schieben? Mich wundert dass man bei den ganzen 2-Slot oder mittlerweilse sogar 3,X Slot Kühlern keine Konstruktionen mehr nutzt, welche die Luft über die Slots nach hinten rausschieben. Bekommen jene die Hitze nicht schnell genug von den Hotspots?

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Ghoster52

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1,413 Kommentare 1,069 Likes

Wenn die CPUs mal billiger werden könnte man eine CPU mal abschleifen,
um zu sehen wie viel Temperaturunterschied pro mm möglich ist. :ROFLMAO:
Ich bräuchte dafür nur ein defektes Board mit magnetischer Backplate.

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RedF

Urgestein

4,666 Kommentare 2,553 Likes

1mm*20K/3,42mm = 5,8K/mm 😅

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Danke für die Spende



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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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