Intel Kaby Laken lämmönlevittäjän irrottaminen ja vakiotahnan vaihto

Intelin kuluttajaluokan prosessoreissa on jo vuosia käytetty piisirun ja lämmönlevittäjän välissä heikkolaatuista lämpötahnaa, kun kalliimmissa tehoprosessoreissa ja Xeon-palvelinprosessoreissa lämmönlevittäjä on juotettu kiinni piisiruun.

Heikkolaatuisen lämpötahnan (Thermal Interface Material, TIM) lisäksi ongelmaksi on havaittu lämmönlevittäjän (Integrated Heatspreader, IHS) liimaus hartsialustaan, jolloin lämmönlevittäjän kontakti piisiruun ei välttämättä ole paras mahdollinen.

Harrastajien keskuudessa onkin tullut tavaksi korvata Intelin käyttämä vakiotahna nestemetallilla paremman lämmönjohtavuuden saavuttamiseksi. Korkkausoperaatiossa myös lämmönlevittäjän liimat puhdistetaan, jonka jälkeen lämmönlevittäjä painautuu entistä paremmin piisirua vasten, kun se lukitaan prosessorikantaan.

Korkkaamme tässä artikkelissa Intelin Kaby Lake -koodinimellisen 7. sukupolven suorituskykyisimmän Core i7-7700K -prosessorin ja vaihdamme Intelin vakiotahnan tilalle Coollaboratoryn nestemäistä Liquid Pro -metallia. Mittasimme, kuinka paljon korkkaamisella on vaikutusta prosessorin rasituslämpötilaan samoilla kellotaajuuksilla ja käyttöjännitteillä kuin io-techin alkuperäisessä Kaby Lake -ylikellotusartikkelissa. Lisäksi testasimme kuinka paljon korkkauksen ansiosta prosessoria on mahdollista ylikellottaa korkeammalle. Mukana on lisäksi suorituskykymittaukset ylikellotettuna.

Kaby Lake -ylikellotusartikkelissa saimme Core i7-7700K:n toimimaan ilmajäähdytyksellä vakaasti Prime95-testissä 4,8 GHz:n kellotaajuudella 1,345 voltin käyttöjännitteellä, jolloin prosessorin lämpötila nousi 95 asteeseen. Muissa testiohjelmissa prosessori saatiin ylikellotettua vakaasti 5,0 GHz:n kellotaajuudelle 1,38 voltin käyttöjännitteellä,jolloin lämpötila nousi Handbrake-testissä 86 asteeseen.

• Lue io-techin aikaisempi Kaby Lake -ylikellotusartikkeli

Ylikellotustestissä käytössä oli täysin sama kokoonpano Maximus IX Formula -emolevyllä kuin alkuperäisessä Kaby Lake -ylikellotusartikkelissa, se oli asennettuna NZXT:n S340 koteloon ja kylkipaneeli oli testien aikana kiinni. Prosessoria jäähdytettiin Noctuan NH-D15-coolerilla ja lämmönlevittäjän ja prosessoricoolerin välissä käytettiin Noctuan NT H1 -lämpötahnaa. Ylikellotustestin tulokset ovat ainoastaan suuntaa antavia, sillä jokainen prosessori on oma yksilö.

Kaby Laken korkkaus

Tällä kertaa korkkauksessa käytettiin suomalaista EnterSetupin 25  euron hintaista korkkaustyökalua, joka on valmistettu muotteihin valetusta polyasetaalista. Työkalu perustuu rotaatiomenetelmään, jossa ruuvia kiertämällä liikutetaan lämmönlevittäjää kontrolloidusti ja menetelmä vaatii melko vähän voimaa ruuvin vääntämiseen.

Työkalu on suunniteltu SketchUpilla ja prototyypit valmistettu 3D-tulostimella. Lopulliset mallikappaleet on CNC-jyrsitty ja näistä on tehty silikonimuotit, joihin osan muoto ja mittatarkkuus kopioituu viimeistä yksityiskohtaa myöten.  Valmiit kappaleet on valmistettu valamalla muottiin polyuretaanihartsia, joka lopulta kovettuu kiinteäksi muoviksi.

Muutaman ruuvin kierroksen jälkeen lämmönlevittäjä leikkautuu irti hartsialustasta, työkalun voi avata ja lämmönlevittäjän nostaa pois prosessorin päältä.

Piisirun päältä ja lämmönlevittäjästä on syytä puhdistaa Intelin heikkolaatuinen ja kovettunut vakiotahna. Lisäksi prosessorin hartsialustasta poistetaan liimakerros.

Itse suosittelen rapsuttamaan liimat pois kynnellä mahdollisten mekaanisten vaurioiden välttämiseksi. Lämmönlevittäjästä liimat voi kuoria pois mattoveitsen ja kynnen avulla. Lopuksi pinnat kannattaa puhdistaa esimerkiksi CRC:n elektroniikan puhdistusaineella, jota käytän itse piisirujen ja pintojen puhdistamiseen.

Nestemäistä metallia puristetaan ruiskusta pieni pisara ja se levitetään tasaisesti pumpulipuikolla koko piisirun alalle.

Prosessori asetetaan LGA 1151 -kantaan ja lämmönlevittäjä tiputetaan piisirun päälle siten, että se on hieman keskikohtaa ylempänä ennen kuin kannan lukitussalpa lukitaan.  Lukituksen yhteydessä salpa työntää lämmönlevittäjää muutaman millin keskemmälle ja lopputuloksena lämmönlevittäjä painautuu tasaisesti keskeltä kohti piisirua.

Lämpötila- ja tehonkulutustestit

Lämpötilat ja Package TDP -arvo mitattiin Intelin omalla Extreme Tuning Utility -monitorointiohjelmalla. Tulokset ovat testin aikana mitattu prosessorin lämpötilan maksimiarvo ja yksittäiset ytimet saattavat toimia muutamia asteita viileämpänä.

Korkatun ja 4,8 GHz:n kellotaajuudelle ylikellotetun Core i7-7700K:n lämpötila nousi Prime95-rasituksessa 1,345 voltin käyttöjännitteellä 77 asteeseen eli se toimi 18 astetta viileämpänä kuin ennen korkkausta. XTU-ohjelman ilmoittama Package TDP -arvo laski korkkauksen myötä 4 watilla.

Korkkauksen ansiosta Core i7-7700K toimi 4,8 GHz:n kellotaajuudelle ylikellotettuna vain asteen lämpimämpänä kuin ennen korkkausta vakiona.

Muissa testiohjelmissa korkatulla prosessorilla 5 GHz:n kellotaajuudella lämpötila laski Cinebenchissä 9 astetta ja Handbrakessa 7 astetta verrattuna lämpötiloihin ennen korkkausta.

Ylikellotustestit korkatulla prosessorilla

Korkkauksen jälkeen Core i7-7700K saatiin ylikellotettua Prime95-vakaaksi 5,0 GHz:n kellotaajuudelle (+200 MHz), kun käyttöjännite nostettiin 1,45 volttiin. Prosessorin lämpötila nousi 89 asteeseen.

Kokeilimme myös, että korkkauksen ansiosta Prime95 oli vakaa 4,8 GHz:n kellotaajuudella, kun käyttöjännite laskettiin 1,345 voltista 1,30 volttiin ja samalla rasituslämpötila laski entisestään 77 asteesta 72 asteeseen.

4,9 GHz:n kellotaajuus oli Prime95-vakaa 1,375 voltin käyttöjännitteellä, jolloin lämpötila nousi 79 asteeseen.

Muissa testiohjelmissa korkkauksen jälkeen Core i7-7700K-prosessori ylikellottui 100 MHz korkeammalle eli 5,1 GHz:n kellotaajuudelle.

5,1 GHz:n kellotaajuus vaati käyttöjännitteen nostamisen melko korkealle 1,45 volttiin, mutta korkkauksen ansiosta lämpötila nousi Handbrake-testissä korkeimmillaan 79 ja Cinebenchissä 74 asteeseen.

Suorituskyky ylikellotettuna

Korkkaamalla ja 100 MHz korkeammalla kellotaajuudella Cinebench-tulos parani 28 pisteellä eli noin 2,6 %.

Blender-tulos parani 1,42 sekunnilla eli noin 3 %.

x265-testissä suorituskyky parani 1,52 FPS:ää eli noin 4 %.

3DMark Fire Strike -testissä tulos parani 163 pisteellä eli noin prosentilla.

Loppuyhteenveto

Core i7-7700K ylikellottui io-techin ylikellotustestissä tammikuussa Noctuan NH-D15-coolerilla jäähdytettynä Prime95-vakaasti 4,8 GHz:n ja muissa testeissä, kuten Handbrakessa, 5,0 GHz:n kellotaajuudelle.

Kun prosessori korkattiin ja piisirun ja lämmönlevittäjän väliin vaihdettiin Intelin vakiotahnan tilalle nestemäistä metallia, rasituslämpötila laski Prime95-testissä 4,8 GHz:n kellotaajuudella ja 1,345 voltin käyttöjännitteellä 95 asteesta 77 asteeseen eli 18 astetta. Handbrake-testissä 5 GHz:n kellotaajuudella ja 1,38 voltin käyttöjännitteellä prosessorin lämpötila laski 83 asteesta 74 asteeseen eli 9 astetta.

Alhaisemman lämpötilan lisäksi prosessori saatiin ylikellotettua Prime95-vakaasti 200 MHz korkeammalle eli 5,0 GHz:n kellotaajuudelle. Muissa testeissä kulku parani 100 MHz eli prosessori saatiin toimimaan vakaasti 5,1 GHz:n kellotaajuudella.

Suorituskykyyn korkkauksella ei juuri ollut vaikutusta ja 100 MHz:n korotus paransi suorituskykyä testistä riippuen 1-4 % (5,0 vs 5,1 GHz).

Huom! Prosessorin korkkaaminen evää takuun. Jos et tiedä mitä teet, älä tee!