4.7G以及4.8G的測試跑完了, 有些觀察分享給大家, 補上一些圖

CPU狀態分為3種
1. 原廠+水冷
2. 開蓋+水冷
3. 開蓋+水冷+優化 (降電壓)

第一是想確認14nm是否有一個"崩潰"溫度, 過了這個溫度以後會造成CPU特性變差, 主要可能是thermal noise(熱雜訊)以及Rds on(導通電阻)兩個機制造成. 小弟相信這個點有呈現在數據裡頭, 大約是從70~75度開始, 超過85度要讓CPU穩定非常困難, 要加非常多電壓才能穩定.

Rds on部分
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4.7G原廠TDP是111, 溫度是73, 4.7G開蓋後TDP是110, 溫度是 58. 溫度降了一大截, 但TDP幾乎一摸一樣. 4.8G原廠TDP是138, 溫度是 87, 4.8G開蓋後的TDP是131, 溫度是67. 溫度也降了一大截, 但TDP少了7W. 我們若把CPU當成一個很大的電晶體, 溫度的提高其實是提高了CPU內部每顆電晶體的導通電阻(Rds on). 從基本電學來說, Power = I*I*R, 電壓是固定的情況下, 電流也會是固定的, 但因為R變大, P也會變大.

可以從4.7G以及4.8G的結果看出, 在73度時, 效果很輕微, 到了87度就很嚴重. 結論是不管跑什麼速度, 14nm CPU的最高溫度盡量以70~80度為上限, 別讓CPU跑到85度以上.

Thermal Noise部分
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4.7G開蓋優化後的溫度少了16度,伴隨的電壓少了0.032V, 4.8G開蓋優化後的溫度少了24度, 電壓少了0.048V. 其實CPU內部的接線是類似很微小的通訊系統, 只要是通訊系統就有訊號傳送的問題. 當溫度升高的時候, CPU內部的熱雜訊也會提高, 當雜訊高到讓1看成是0, 或者0看成是1的時候就有很大機率讓CPU當掉, 其實就是訊號傳出去, 但接收錯誤, 導致CPU進入錯誤狀態.

降低溫度以後因為Thermal Noise變小, CPU電壓也可以變小, 傳送訊號不用那麼大聲就收得到. 有一個有趣的現象是每降8度, 電壓就可以下降 0.016V, 相反也一樣, 升8度, 電壓就要上升 0.016V, 當然這個不是線性關係, 但在附近的溫度都適用. 假設CPU是在25度冷氣房跑壓力測試, 跑完以後若是要確保房間溫度到了33度的時候還是穩的就可以先預升0.016V. 這個部分可以省一些電, 值得花一點時間找到最低電壓, 然後再調高一些, 增加一些墊背.

第二是想預測跑到5G需要什麼條件. 小弟有把預測的部分放入表格, 供參考. 這個只適用在我的CPU上, 但CPU不論是體弱, 一般, 還是小雕, 大雕, 要跑到穩定都大同小異, i7-6700K上頂多差個 100~200MHz. 有些玩家貼出超高速的CPU速度, 但從來不做壓力測試, 或者跑得不夠久, 可以不用特別羨慕, 他們也只是玩玩興趣, 高興就好

從預估來看, 我的5G旅程可能只能走到 4.9G, 但還會再繼續掙扎一下

補上一些測試數據 Raw data

看起來 14nm 對4790k 22nm來說
超頻性大同小異
但電壓高好多

有看技術網頁說
那是因為熱密度太高了比電磁爐還高
5g再上去就會直接燒毀

差不多極限了
只能在材料上尋求突破 像鑽石就是最優異的
多核心也是因為溫度的關係


如果成本 材料的問題被解決的話
性能最優異的昰走回單核心

簡單說就是一顆超強超強的單核心
而且是鑽石材料

今天早上開始跑 4.9G

CPU設定已經逼近Datasheet上限. 小弟相信Intel的Datasheet偏保守, 因此決定拚一下. 圖片是跑了約20分鐘還沒有停, 希望晚上回家後還是活的

水冷讓溫度仍然壓在 75度以下, 依小弟之前的觀察應該算安全
電壓已經到 1.504v, TDP到145W, 換算成電流大約是 145/1.504 = 96.4A.

再附一張datasheet截取出來的資料, 室溫超頻即將緊繃!

看起來是這樣, 其實頻率已經有大概10年卡在 4G左右, 基本上都是物理/材料問題, 都很難解, 所以才逼得大家搞IPC進步, 多核心, 等等.

高電壓部分有些猜測. 最近幾代的CPU都有內建FIVR, 但Skylake-S裡頭沒有FIVR. Skylake-S的Vcore是描述主機板在供電IC源頭的電壓, 也不是CPU pin看到的電壓, 經過一層層metal (14nm broadwell是13層, Skylake不詳) 以後, 到了CPU core的電壓真的是多少其實並不明確, 一般人也量不到.

Haswell的Vcore可能是真的實際在 CPU Core跑的電壓

因此我猜 Skylake Vcore的基準與Haswell/Broadwell Vcore不太一樣

早上跑4.9G壓力測試在跑了1小時後掛了, 但下午重新調整了一組參數到現在還是好的, 小弟認為是穩定了啦, 但電壓有點嚇人

4.9G, 1.52V, 溫度還OK! TDP 148W, 電流是97.4A, 結果如圖片

剛剛有點小無聊, 跑了5.1G的CPU-Z bench也供參考

貼了一堆測試結果, 總該要有個結論.

1. CPU買回來若不開蓋, CPU的出廠散熱結構在大約115W TDP會變成瓶頸, 買太貴或太強的散熱器不會有額外幫助, 很明顯是Thermal limited.

2. CPU買回來若要開蓋, 拚到最後會因為CPU電壓無法再往上調而無法繼續 (Intel建議1.52V max), 很明顯是 Vcore limited. 開蓋後的幫助其實不大, 對超頻只多了 100MHz, 但對24/7的溫度有影響.

3. 接近0度的24/7冷卻系統應該可以有效的達成5G以上, 但顯然是小眾中的小眾, 待其他大大提供測試數據

小弟分析了測試數據後把結果彙整成一個簡單的表格, 若有大大想買一顆6700K玩玩可以參考

小弟將按照自己表格的建議, 將24/7的操作點從4.9G調回 4.8G. 若是沒有開蓋, 小弟大概只會跑4.7G, 4.8G雖然穩, 但不會跑24/7, 也無法確認CPU是否可以穩跑4.9G

手上這顆CPU自評為小鵰. 4.9G穩, 退到4.8G跑 24/7. 大雕出現時會有 5.1G穩, 5.0G跑 24/7的特性

小弟最初有提到4套壓力測試軟體. 在硬體測試過程中有發現一些 Haswell/Skylake的差異, 後續再做分享

好厲害，心臟很強!!