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AMD’s Socket AM5 – Mounting, technical details for cooler manufacturers and the matching boxed coolers | Exclusive

Disclaimer: The following article is machine translated from the original German, and has not been edited or checked for errors. Thank you for understanding!

Sure, some details about AMD’s new Socket AM5 have already been leaked or published and thus are not quite dewy anymore. So today I have completed the whole thing with further content as well as drawings and show you e.g. which boxed coolers AMD is planning for the three performance classes. Because up to 105 watts you will again get models with three included cooler variations, which are better than some think and each fit to one of the three watt classes.

Important preliminary remark

With certain leaks it is always such a thing and one has to weigh carefully between the desire for information and certain unwritten rules. Even though I have a lot of much more detailed information, especially regarding the electrical and thermal characteristics of the upcoming CPUs, today’s article will only deal with the topics that have already been leaked or at least made public to a large extent. So I use this article to put right contents resp. to deepen already known stuff. However, out of respect for the engineers’ work, I will not disclose things that you would not want to see publicly in this depth and form. In the end, this is also a matter of decency and years of cooperation that has always benefited both sides.

For this reason and due to given posts in my forum, I also forbid to post any links to various leaks, such as with the latest content that was stolen from Gigabyte. I removed this immediately today and will do so for any further repeat attempts. One can certainly “let through” certain information in a controlled manner, but spreading engineering tools and other programs from AMD and Intel is simply a step too far. Here also the moderators are instructed to react immediately.

A short portrait of the AM5 socket

It is also known that AMD is now back to an LGA socket (Land Grid Array), so that the times of CPUs glued and pulled out together with the cooler should also be a thing of the past. In addition, the problem with the contact surfaces is shifted to the socket manufacturers, which significantly simplifies the production and handling of the CPUs. The change from PGA to LGA also brings a significantly higher number of contacts. Thus, current AM4 CPUs use a total of 1,331 contact pins on the bottom side, while AM5 CPUs will have 1,718 contact areas instead of pins for the time being.

The top view shows that the design does not differ much from the solution Intel has been using for years. The hole pattern for the backplate and the dimensions of the holes (diameter), however, remain identical to the AM4 socket, as well as the dimensions of the backplate, whose design, however, changes slightly. AMD shows a distance of 7.98 mm between the upper side of the board and the IHS upper edge, whereby they work with a tolerance of 0.6 mm each, which makes a total of 1.2 mm. For the coolers, however, only the lower area is relevant, so that one must correctly measure the 0.6 mm for the matching stoppers, because otherwise the pressure may be missing. However, it is also an indicator of what, if any, curvature of the IHS to expect.

The following exploded view shows once again the basic structure, whereby there is also the information on the part of AMD that a second version of the socket is to appear in December 2021. I have, after the boxed coolers in the picture gallery in the attachment, also added the matching drawings, which also show the new areas for both sockets and in which the upcoming version of the AM5 socket has already been incorporated.

Because even if the dimensions remain the same, the so-called “Keep Out Areas”, the “No Routing Zone” and the specifications for the heatsinks might slightly differ from the Socket AM4. Older backplates in particular probably need to be checked more closely here. You can see here already on the drawing, that beside the opening in the middle there are further recesses, which did not exist before in this form. One can only advise the cooler manufacturers to at least use AMD’s new backplate.

The six TDP classes of the new CPUs

The portfolio of the upcoming CPUs is divided into different wattage classes for the TDP, as it has already been the case, whereby there is an expansion and slight change here. Up to 105 Watt TDP AMD will also offer own cooling solutions (see “Heat Sink Class”), which I will introduce on the next page. For the TDP class with 120 watts, we recommend an air cooler from the medium performance segment and from 170 watts even a water cooler with a radiator size from 280 mm. Of course, this is certainly exaggerated for normal operation, but it also shows what, if any, peak performance can be expected in various situations (AVX 512, PBO).

I will deliberately leave this part out for now and it will be the task to really prove such constellations later in due course with a physically present CPU in the launch review. Speculating about the power consumption at this point leads nowhere and for the rest of the data applies what I have already written in the preface.

 

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M
Martin Gut

Urgestein

3,803 Kommentare 1,322 Likes

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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5,350 Kommentare 681 Likes

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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R
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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5,350 Kommentare 681 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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e
eastcoast_pete

Veteran

212 Kommentare 48 Likes

@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

Mitglied

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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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M
Martin Gut

Urgestein

3,803 Kommentare 1,322 Likes

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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M
Martin Gut

Urgestein

3,803 Kommentare 1,322 Likes

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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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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