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Detailed Test: Intel Core i9-11900K – power consumption and hidden load peaks – warning and all-clear for the PSU

We already know since my launch article “Intel Core i9-11900K, Core i7-11700K, Core i5-11600K and Core i9-10900K against Zen3 – Last man standing in silicon” that Intel’s 11th generation doesn’t act particularly squeamish at the power supply. But also not detailed enough, because there was one thing I couldn’t measure in the short time: the interactions between CPU/motherboard and power supply in the short load peak range, which couldn’t be more insidious in terms of sudden system shutdowns!

In another article “GeForce RTX 3090, RTX 3080 and RTX 3070 with Core i9-10900K against 11x be quiet System Power 9, Pure Power 11, Straight Power 11 and Dark Power Pro 12” I had bet on the Intel Core i9-10900K, the direct predecessor model, to test the limits here. I don’t need to repeat that now with the i9-11900K, because that would be boring. But since be quiet! i had “forgotten” the whole pile of power supplies here, so I can experiment again from the full and also test much meaner scenarios.

The test task, the test system and the load scenarios

This time I measure at the power supply leads in my two test scenarios exactly what is actually called up at the power supply. And that can be quite a lot. But is the Intel Core i9-11900K really as dangerous as its current reputation, or do we have to differentiate more strongly between “it can happen if” and “it always happens”? That’s exactly the question I’m going to explore today, and I’ve spent no small number of hours checking out the scenarios so as not to risk any snap judgments. I have tabulated the equipment for this again below.

But what do I expect from the power supplies today?  I’m focusing on the Core i9-11900K as the maximum threat of what can happen to a PSU on current consumer CPUs. The specifications for the limits and the associated power consumption including cooling are a thing in itself, which of course range from CPU performance to efficiency and thus significantly influence a test. You can certainly run RKL-S more efficiently than Intel itself wants, but that’s not the issue today. I therefore test with the presets for the boxed cooler (125 watts PL1, 251 watts PL2, dew = 56 seconds) and those for the “tower cooler” (behind them hide a brutal 288 watts for PL1 and PL2 without dew).

Since these settings and the downplaying in the BIOS with “Tower Air Cooler” are definitely more than politely understated, one can also assume that quite a few users will jump over this stick. But how much are 288 watts in the BIOS in the hard reality and what are the consequences for an appropriate power supply sizing? And because it gets hotter than even a 360 AiO compact water cooler could handle (I really want to see the tower cooler sometime), the chiller has to fix it again. So I will also test the default setting (Intel Default) against this setting.

I generate the load once with Cinebench R23, where I am also interested in the pure load of all CPU cores and the consequences. After that I use Control (DX12) without DLSS as a very power-hungry game to explore the interplay with CPU and graphics card. This will be in 720p with full CPU load, as well as Ultra HD with full graphics load. First of all, a factory overclocked MSI Radeon RX 6900XT Gaming X Trio is used, which can draw up to 350 watts (BIOS setting), but of course easily exceeds this in the load peaks.

And because it’s not enough, I’m going for another run with an MSI GeForce RTX 3090 Suprim, whose board power is set at 420 watts and… well, we’ve seen this before. It is clearly more in the peaks and also sends the RX 6900XT easily into the dark corner for crying. So we can see that it’s more of a practical consideration today, where nonsensical load scenarios are left out, because nobody plays Furmark and Prime95 anyway and the characteristics of the resulting peaks are completely different.

Thus armed, I started to measure and was initially surprised that despite the supposedly large wattage numbers almost all power supplies played along. As such, I can spoil it right now (tactically clumsy, I know) that the very big bang will be absent from my test patterns, except for…. But the devil is in the details (as well as the max setting from older tests) and wants to be boldly and intricately beaten out. So it remains exciting until the end! Proverbial, even, so don’t worry….

Overall, the power consumption of the Intel system can be estimated as follows, regardless of the graphics card used with all components including all connected peripherals and all voltage converter losses:

Components
Z590 Power Consumption
Gaming
56 Watts
Gaming OC 60 Watts
Torture
68 Watts
Torture OC / PL
73 Watts

The software used relies on my own interpreter and evaluation software as well as a very comprehensive and flexible Excel sheet for the calculation of the power consumption curves and the values provided by the oscillographs. Because normal, rather slow shunt measurements won’t get you anywhere. I have quickly summarized the individual components of the test system in a table:

Test System and Equipment
Hardware:
Intel Core i9-11900
K MSI MEG Z590 AC
E 2x 16 GB Patriot Viper DDR4 4000 @DDR4 3733 (Gear 1)
1x 1 TB Corsair MP600
1x Seagate FastSSD Portable USB-C
Be Quiet! Dark Power Pro 12 1200 Watt
Cooling:
Alphacool Ice Age 2000 Chiller
Alphacool Ice Block XPX Pro
Case:
Microcool Banchetto 101
Monitor: BenQ PD3220U
Power Consumption:
Oscilloscope-based system:
Non-contact direct current measurement on PCIe slot (riser card)
Non-contact direct current measurement at the external PCIe power supply
Direct voltage measurement at the respective connectors and at the power supply unit
2x Rohde & Schwarz HMO 3054, 500 MHz multichannel oscilloscope with memory function
4x Rohde & Schwarz HZO50, current clamp adapter (1 mA to 30 A, 100 KHz, DC)
4x Rohde & Schwarz HZ355, probe (10:1, 500 MHz)
1x Rohde & Schwarz HMC 8012, HiRes digital multimeter with memory function
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 (LxDxH)
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 (all updates)

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Case39

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Danke für den Test. Noch ein Grund auf RKL zu verzichten. Hoffentlich bessert sich das mit Alder Lake.

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Freiheraus

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Holy moly, Intel landet mit Rocket Lake tatsächlich an der Spitze. Eine Spitzenleistung der Ingenieure, aber als Consumer muss man sich das (Netzteil) leisten können. Danke für die Messungen und indirekte Warnung.

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Zer0Strat

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Danke für den Test Igor. Hast du mal bitte entsprechende Kurven vom 10900K und 5900X als Vergleich?

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BloodReaver

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@Igor Wallossek Mich würden die Voltage Zahlen noch interessieren. Wie hoch waren die bei deinen Tests maximal - zudem hast du ABT jeweils aktiviert gehabt?

Ich nutze ja dasselbe MB. Im BIOS habe ich bis jetzt auch noch nicht viel geändert.

- Tower Cooler Profil
- XMP
- ABT aktiviert

Gestern ein Stündchen Control gespielt und kurz erschrocken als ich in HWinfo die max Voltage von ca. 1.5V gesehen habe.
Temperaturen sind soweit in Ordnung. Im Gaming wurde der Prozessor nie wärmer als 70/72 °C.

Ich nutze aber auch eine Aio AC Eisbaer Aurora 420mm :D

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Martin Gut

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"Das interessiert uns vor allem bei Multi-Rail-Lösungen, denn hier sind EPS und Motherboard ja als eine Schiene zusammen abgesichert."

Das ist nicht die übliche Belegung der Rails. Die 2. Rail wurde ursprünglich eingeführt, damit die CPU eine eigene, unabhängige Stromversorgung bekommt. Somit hängen an der ersten Rail das Mainboard und die Laufwerke. An der 2. hängt nur die CPU (4 oder 8-Pin). Diese Belegung wird bis heute von den meisten mir bekannten Netzteilen verwendet.

Man sieht die Belegung beispielsweise im Handbuch von BQ auf Seite 33.

Je nach dem ob 2 oder mehr Rail vorhanden sind, werden die PCIe-Stromstecker dann auch auf diese 2 Rails oder auf die zusätzlichen verteilt. Bei einem Dualrail ist das auch nicht unproblematisch, da dann die CPU-Schiene auch noch von der Grafikkarte belastet wird.

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zeutan

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Die Art des verzweiflten Handelns bei Intel erinnert mich sehr stark an die FX-9000-CPUs von AMD damals vor Zen. Lieber schlechte Schlagzeilen als gar keine? Wie haben wir den Kopf geschüttelt...

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Igor Wallossek

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View image at the forums

Ryzen 9 5900X. Der 10900K ist zu alt, da fehlt mir die Zeit für den Umbau und die vielen Messungen. Die Kurve ist aber niedriger als bei der 11. Gen.

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Igor Wallossek

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10,159 Kommentare 18,734 Likes

Ist im Text korrigiert. Ich hatte mich an einem älteren Design orientiert, das aber hier zumindest nicht in der Tabelle zur Debatte steht :)

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Igor Wallossek

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10,159 Kommentare 18,734 Likes

ABT ist voll die Verarsche. In Cinebench habe ich Allcore 5.1 GHz, in Control nie. Nicht mal in 720p. Warum nicht? Da krebst alles bei max. 4.8 rum. 1.5 sind noch harmlos. Intel hat hier all-in. Wie lange sowas hält, keine Ahnung :D

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BloodReaver

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Hmmm interessant. Ich müsste das bei mir mal nachprüfen aber ich glaub bei mir lagen in Control die 5.1 GHz Allcore an. Ich spiele alles auf Max inkl. Raytracing und DLSS bei einer 3840 x 1600 Auflösung. Vielleicht komme ich heute nochmals dazu es zu prüfen :)

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Case39

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Der ist ja richtig handzahm gegenüber RKL😳

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Zer0Strat

Veteran

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Also ehrlich gesagt finde ich das Verhalten des Ryzens unerwartet. Dass der 11900K mit einem PL2 von 250 Watt auf eben diese 250 Watt hoch schießt ist wie erwartet, aber dass der R9 auf 170 Watt geht, obwohl bei 142 Watt Schluss sein sollte, das wundert mich eher.

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Besterino

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6,704 Kommentare 3,301 Likes

Danke für den Artikel!

Schon bitter, dass man tatsächlich über die 1000W Klasse bei Netzteilen nachdenken muss, nur um EINE CPU und EINE Grafikkarte aus den oberen Regalen sicher bespaßen zu können. Wenn man da noch ein bisserl an die Zukunft und Puffer für Alterung und ein paar weitere Komponenten denkt, ist man ja schon quasi bei 1200W Boliden als „neuer Standard“ angekommen...

Bei den Netzteilen wird’s auch nicht einfacher, den richtigen Hersteller zu finden.

Über eines meiner Geliebten Seasonics ärgere ich mich gerade etwas: mein 1300W Prime Platinum lärmt bei nur ca. 600-700W Gaming Last (Gesamtsystem) der Lüfter auf Niveau einer Grafikkarte kurz vorm Hitzetod.

Einem - an sich auch bisher sehr zuverlässigen - Silverstone mit 800W geht mit der 3090 die Sicherungsschaltung durch (Test mit der großen 1000W-Schwester steht noch aus).

Ich werde daher wohl weiter bei meinem persönlichen Bauchgefühl „lieber 200-300W mehr Nennleistung“ bleiben, einfach um sicher zu sein.

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LurkingInShadows

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Diese Durchschnittswerte ohne Angabe
1) dass es sich um solche handelt
2)welcher Zeitraum zur Durchschnittsbildung herangezogen wird
3)Spitzenlast

gehören eigentlich verboten mMn.

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Case39

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@Besterino Einfach Alder Lake abwarten. NV wird sich ebenfalls mit dem Ampere Nachfolger bessern.

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Deridex

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@LurkingInShadows
Das Problem dabei ist, dass das Messequippment für solche Messungen nicht direkt günstig ist. Man landet da recht schnell im mittleren 4stelligen Bereich. Wenn es bei den Messgeräten nicht nur die Einstiegsklasse sein soll, landet man auch schnell im 5stelligen Bereich.

Edit: Der kritische Punkt aus meiner Sicht ist: Lastspitze von CPU und GPU zur selben Zeit. Diesen müsste man meiner Meinung nach mit einkalkulieren. Bei einem 11900K + RTX3090 würde ich aktuell nicht weniger als 1KW einplanen. Ich finde der Wert zeigt schön wie absurd die Verbräuche aktuell sind.

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big-maec

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822 Kommentare 475 Likes

Das hab ich schon vor 3 Jahren so gesehen. Deshalb hatte ich da in ein 1000 Watt investiert.

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Igor Wallossek

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10,159 Kommentare 18,734 Likes

Das Power Limit greift nur im PBO Average. Die Spikes kann PBO nicht erfassen, das ist auch gar nicht beabsichtigt.

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Daggy820

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56 Kommentare 5 Likes

Ich hab damals einen i7 4770K @4,2Ghz mit zwei GTX 1070 im SLI mit einem 550W Bitfenix Netzteil fast eineinhalb Jahre betreiben und heute reicht so ein Netzteil nicht einmal für eine CPU+GPU aus???
Die Entwicklung ist schon sehr komisch wenn man bedenkt das sich Fertigung usw. doch stetig verbessern soll.
Ich hatte zu Release eine RTX 3080 von Zotac ergattern können und da ist mir in Verbindung mit meinem R9 5900X bei jedem dritten oder vierten Spielstart der Rechner aus gegangen und das obwohl ich ein ordentliches Straight Power 11 750W Netzteil habe. Nvidia ist das Problem ja dann angegangen indem man einfach per Treiber die Mhz limitiert und da war es mir dann Zuviel und ich hab die zurück geschickt.
Da man heute ja kaum was bekommt hätte ich die wohl mal behalten sollen, tja blöd gelaufen. :LOL:

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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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