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Noctua NH-U12A im Test – Österreichs Luftkampf gegen den Ryzen 9 und den Core i9 | Die neue Kühlerreferenz

Relevanz vs. Abwärme – Welche CPU eignet sich am besten?

Kommen wir noch einmal auf die Eingangs bereits kurz angerissene Problematik der Systemauswahl zurück Ich habe im Vorfeld sehr viele Tests mit den verschiedensten Luft- und Wasserkühlern gemacht, um herauszufinden, wo und wie man die auch die feinsten Nuancierungen bei der unterschiedlichen Kühlperformance noch verlässlich messen kann. Das klingt sicher nicht sonderlich kompliziert, ist es aber dann doch, denn es sind nicht nur die unterschiedlichen Heatspreader-Größen und Verlustleistungen, die die CPUs voneinander unterscheiden.

Will man Luft- und Wasserkühler verlässlich auf einem einzigen System testen, muss man exakt abgestufte Verlustleistungen (Wärme) erzeugen können. Da ich auf exakt eingestellte Werte von 65, 95, 125, 155, 185,215 und 245 Watt zurückgreifen möchte, benötige ich dafür  eine passende, leistungsstarke CPU und ein entsprechend kalibriertes Motherboard, bei dem ich die zugeführte Leistung auch möglichst exakt einstellen kann. Bei den Intel-Systemen setze ich bewusst auf den Sockel 2066 und die von mir als Maximum angedachten 250 Watt eines Core i9-7980XE. Trotz oder gerade wegen des nicht verlöteten Heatspreaders (IHS) eignet sich diese Sockel-2066-CPU besonders gut, die auch die CPUs des Sockels 1151 ganz gut mit abdeckt.

Wenn ich den Idealfall anstreben würde, wäre es mit Sicherheit ein Leistungs-MOSFET mit smarter Steuerung geworden. Genau der hat aber null Praxisrelevanz. Ein Core i9-9900K schafft die 250 Watt nicht problemlos über 30 Minuten (und mehr) und ein Ryzen der ersten oder zweiten Generation hat sehr ähnliche Probleme. Damit engt sich die Auswahl deutlich ein, bleibt aber am Ende doch flexibel genug für möglichst objektive Tests.

Ich messe die beiden EPS-Rails in Echtzeit mit meinem speziellen Messaufbau (Bild oben) für Motherboards und habe zudem für die Plausibilität noch eine Vergleichskurve hinterlegt, welche die Spannungswandlerverluste bei den jeweiligen Leistungsstufen berücksichtigt. Die angezeigten Sensorwerte für die Package-Power zuzüglich dieser Verluste stimmen dabei ziemlich genau mit dem überein, was ich an Leistung zuführe. Damit ließen sich sehr genau die BIOS-Settings herausfinden, die ich für eine exakte Limitierung zum Erhalt einer möglichst konstanten Verlustleistung auch benötige.

Es reicht leider nicht, im BIOS z.B. einfach mal so 125 Watt einzustellen, denn das wird definitiv schief gehen. Hier kommt man um exakte Kalibrierungen im Vorfeld also leider nicht herum, denn ohne mit eingepreiste Verluste außerhalb der CPU sind die Werte einfach nicht plausibel. Das Fixieren des CPU-Taktes entfällt dabei logischerweise und man kann sich wirklich auf die tatsächliche Abwärme konzentrieren, was bei einem Kühlertest nun mal essentiell ist.

 

Problematik beim Ryzen der dritten Generation

Auch wenn die AMD Ryzen der dritten Generation als 12- oder 16-Kerner auch Verlustleistungen von 200 Watt und mehr schaffen könnten, was mit dem Chiller durchaus möglich ist – mit Raumtemperaturen von 22 °C+ und Luft als finalem Kühlmedium geht das definitiv schief, auch mit Open-Loop-Wasserkühlungen. Zu den Besonderheiten der Ryzen CPUs werde ich aber zeitnah noch einen speziellen Artikel samt Messreihen veröffentlichen, die man im Endergebnis so sicher auch nicht vermutet hätte.

Ich nutze bei allen Tests trotzdem auch noch zusätzlich ein System mit dem Ryzen 9 3900X, beschränke aber die TDP auf maximal 185 Watt wegen des thermischen Limits. Da bei diesen CPUs jeder Luft-Kühler ab einer gewissen, hohen Kühl-Performance meist sehr ähnlich agiert und auch an fast der gleichen Stelle ins thermische Abseits rennt, sind die Nuancen bis zum Erreichen dieser Limitierung umso interessanter. Denn vor allem beim Referenz-Kühler Noctua NH-U12A zeigen sich dann doch Unterschiede zwischen Single-Fan- und Push-Pull-Systemen, die man auf einer Intel-CPU oder einem älteren Ryzen einfach nicht so deutlich bemerkt.

Die einzelnen Komponenten des Testsystems habe ich auch noch einmal tabellarisch zusammengefasst.

Test System and Equipment
Hardware:

Aorus X299 Master
Intel Core i9-7980 XE

AMD Ryzen 9 3900X
MSI MEG X570 Godlike

2x 8GB G.Skill SniperX DDR4 3200
1x 1 TByte Corsair MP600
Seasonic Prime 1300 Watt Titanium PSU

Cooling:
Alphacool Eisbär Aurora
Thermal Grizzly Kryonaut
Case:
Lian Li T70, Raijintek Paean
Open Benchtable
Monitor: BenQ PD3220U
Power Consumption:

MCU-based:
10-channel bricklet solution with air-cooled shunts per rail (Tinkerforge)
USB/Ethernet for logging on a second PC

Scope-based:
Non-contact direct current measurement
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)

Voltage and Resistance:
1x Rohde & Schwarz HMC 8012, 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 (LxTxH)
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 (1909, all Updates)

Noctua NH-U12A

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Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

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