X299 Ultra-Light: Intels Kaby Lake-X Core i7-7740X, Core i5-7640X und die Frage nach dem Wofür

1 - Einführung und Übersicht 2 - X299-Chipsatz und Testsystem 3 - Anomalien und Probleme, Battlefield 1 4 - AotS Escalation, Civization VI, GTA V 5 - Shadow of Mordor, Project Cars, Rise of the Tomb Raider 6 - Workstation- und HPC-Performance 7 - Leistungsaufnahme und Übertaktung 8 - Temperaturverläufe und Delta-Werte 9 - Zusammenfasung und Fazit

Wichtige Vorbemerkung

Wie schon beim Kaby Lake, hat Intel beim Kaby Lake-X den Kontakt zwischen Die und Heatspreader nicht mehr durch metallisches Lot realisiert, sondern ist auch hier auf billigeres TIM (Thermal Interface Material, also schnöde Wärmeleitpaste) ausgewichen. Das ist im Hinblick auf die tatsächlichen Verlustleistungen nicht ganz so kritisch wie noch bei Skylake-X, aber durchaus ärgerlich für Übertakter und Niedrigtemperatur-Fanatiker.

Um vergleichbar zum Skylake-X zu bleiben, setzen wir deshalb bewusst wieder auf unseren Alphacool Eiszeit Chiller 2000 (industrieller Kompressorkühler), auf dessen Anwendung und die erreichten Ergebnisse wir im Verlauf der folgenden Tests noch genauer eingehen wollen. Allerdings hätte bei den kleineren CPUs mit Sicherheit auch eine AiO-Kompaktwasserkühlung gereicht, solange man nicht deutlich über 5 GHz übertakten möchte.

Wir haben die Leistungsaufnahme direkt am Mainboard nach den Spannungswandlern (und somit an der CPU) ermittelt, deren Verluste natürlich beim Endkunden auch in die Abschätzung der benötigten Netzteilleistung mit einfließen müssen. Da diese Werte jedoch sehr modellabhängig vom jeweiligen Mainboard sind (bis zu 30 Watt und mehr), haben wir bewusst nur die reinen Leistungsaufnahmewerte der CPU verwendet. Die Resultate stammen von den passenden Sensoren. sowie den Shunts bzw. passenden Spannungsmesspunkten am Mainboard.

Leistungsaufnahme bei Normaltakt und verschiedenen Workloads

Zunächst wollen wir erst einmal die beiden Kaby Lake-X CPUs den anderen, relevanten CPUs gegenüberstellen, bevor wir uns danach den Details und der möglichen Übertaktung samt ihrer Folgen in Form der Leistungsaufnahme widmen wollen. Die Ergebnisse haben wir mit unserem Mainboard Out-Of-The-Box ermittelt, denn eine signifikante Spannungsabsenkung brachte außer Stabilitätsproblemen überhaupt nichts.

Im Idle liegen beide Kaby Lake-X deutlich unterhalb der Vorgängermodelle und auch noch deutlich unter dem, was die aktuellen Ryzen-CPUs an Leistung aufnehmen. Es ist anzunehmen, dass hier ein Großteil auf die abgetrennte iGP zurückzuführen ist, die vor allem beim Leerlauf deutlicher ins Gewicht fällt.

Bereits beim sehr entspannten Arbeiten mit AutoCAD 2015, bei dem nie alle Kerne wirklich genutzt werden, liegen die beiden neuen Kaby Lake-X CPUs bei der Leistungsaufnahme leicht über den entsprechenden Kaby Lake Pendants. Das sind natürlich keine Galaxien, aber es ist doch etwas mehr als nur eine mögliche Messungenauigkeit, zumal die Ergebnisse reproduzierbar sind.

Beim Gaming bietet sich ein sehr ähnliches Bild, zumal die erreichte Performance in FPS auch in etwa gleich ausfällt. Da nehmen sich die jeweils äquivalenten CPUs nämlich nichts.

Eine interessante Facette ist der Torture-Loop, bei dem die neuen CPUs etwas sparsamer waren. Warum sich das Bild wie eben noch beim Gaming nunmehr komplett umkehrt, können wir uns aktuell nicht erkären, auch wenn die Unterschiede im 2-Watt-Bereich liegen und wie gehabt auch sehr gering ausfallen.

Übertaktung und Stabilität

Wir übertakten nun beide Kaby Lake-X und wollen sehen, ob sich mit dem größeren Heatspreader und er deaktivierten iGP irgendwelche signifikanten Vorteile ergeben. Dem Ganzen möchten wir jedoch erst einmal eine Grafik aus dem Binning-Programm eines Mainboardherstellers voranstellen, dass zumindest für den Core i7-7740X und die benötigten Spannungen recht aufschlussreich ist:

Unser Core i5-7640X ließ sich immerhin bis 5.1 GHz übertakten, der Core i7-7740X sogar bis 5,2 GHz. Damit sollten beide CPUs im normalen Mittelfeld liegen und auch dem zu erwartenden Durchschnitt entsprechen. Auf Experimente deutlich oberhalb der 1,4V haben wir aus Achtung vor dem Silizium dann allerdings trotz Chiller verzichtet. Immerhin startete der Core i7 7640X auch noch mit 5,3 GHz bis hin zum Desktop, jedoch war nach wenigen Minuten BF 1 dann Ende Gelände und das System fror einfach ein.

Die Stabilität der Übertaktungsschritte haben wir mit Cinebench R15, The Witcher 3, Luxrender (Konsole) und BF 1 getestet, auf das AVX-lastige Prime95 haben wir jedoch mit Absicht verzichtet. Betrachten wir zunächst den Zusammenhang von Leistungsaufnahme und Performance für den Core i5 7640X in beiden Durchläufen (multi- und single-threaded):

Das System lief mit 1.28 Volt Vcore stabil bei 5.1 GHz in 10 Durchläufen und die CPU nahm dabei maximal 82 bis 83 Watt Leistung auf.

Beim bis auf 5.2 GHz übertaktbaren Core i7-7740X sieht die Leistungsbilanz sehr ähnlich aus und es kommt auch hier zu keiner extremen Krümmung der Verlaufskurve, die für eine explodierende Leistungsaufnahme stehen würde. Im Gegenteil, die CPU bleibt konstant und weitgehend unauffällig, bis sie einfach den Dienst verweigert. Auch hierfür haben wir wieder die passenden Kurven parat:

Betrachtet man die Kurvenverläufe von Leistungsaufnahme und Performance über die einzelnen Taktstufen sehr genau, dann sieht man, dass die Leistungsaufnahme mit steigendem Takt etwas schneller ansteigt, als die fast schon linear skalierende Performance, jedoch nicht so extrem, wie befürchtet. Stellt man zudem die Single-Core-Performance der dafür nötigen elektrischen Leistung gegenüber, dann sieht der Verlauf erneut recht ähnlich aus. Bei reichlich 90 Watt für 5,2 GHz ist auch die thermische Last nicht so extrem ausgefallen, wie ursprünglich befürchtet. Das sollte sogar mit einer guten AiO-Kompaktwasserkühlung noch kühlbar sein.

Die Übertaktung hat bei beiden, eher durchschnittlich zu bewertenden CPUs, somit wirklich recht gut funktioniert, zumal Leistungsaufnahme und Performance-Gewinn nicht wirklich signifikant auseinander driften.