Во все тяжкие. Разгон и скальпирование процессоров Intel Core i7-4770K и Intel Core i7-6700K

Как показало тестирование, новые процессоры Intel Skylake, выпущенные в конце этого лета, в сравнении с теперь уже устаревшим поколением Intel Haswell не могут предложить пользователю ощутимого роста производительности в большинстве задач. В лучшем случае 14-нм чипы опережают 22-нм «камни» на 10%. Но зачастую преимущество не достигает и 5%. При этом не вырос у решений Skylake и частотный потенциал. И все же платформа LGA1151 оказалась более функциональной, нежели LGA1150. Плюс сами чипы меньше греются, но лучше разгоняются. Так вышло, что модели Skylake получили в «наследство» далеко не самое полезное качество. В этом материале мы сравним возможности разгона современных процессоров Core i7-4770K и Core i7-6700K, а также воспользуемся одним нетривиальным способом получения более высоких результатов.

О разгоне Intel Skylake подробно

Прежде чем перейти к практической части, предлагаю разобрать особенности разгона центральных процессоров Skylake, ведь в сравнении с поколением Haswell они получили некоторое количество нововведений. На данный момент выпущено две модели, обладающие разблокированным множителем: Core i5-6600K и Core i7-6700K. Больше для платформы LGA1151 оверклокерских «камней» не предусмотрено. С появлением линейки Haswell первоначально происходила точно такая же ситуация. Летом 2013 года были представлены чипы Core i5-4670K и Core i7-4790K, но впоследствии для платформы LGA1150 количество кристаллов с разблокированным множителем увеличилось до семи штук.

Пожалуй, самым главным «нововведением» (в кавычках, ибо все новое — это хорошо забытое старое) в чипах Skylake стал отказ от использования встроенного конвертера питания с последующим его возвращением на материнскую плату. Подобная схема работы не оправдала свои ожидания в предыдущих поколениях процессоров Intel. А именно десктопные кристаллы стали горячее, но в то же время менее податливыми к разгону. Теперь же качество подсистемы питания материнской платы вновь становится первостепенным параметром во время оверклока центрального процессора.

Внешний конвертер теперь отвечает за подачу трех основных напряжений: VCore (вычислительные ядра), VGT (встроенная графика) и VSA (системный агент). Для сравнения: на процессоры Haswell и Broadwell подается единственное напряжение VCC_IN. Такая система на практике оказалась менее гибкой. В Skylake уже от VCore задается параметр VRing (кольцевая шина).

Еще одно нововведение, касающееся исключительно моделей Core i5-6600K и Core i7-6700K, заключается в отвязке скорости работы тактового генератора от частоты шин DMI и PCI Express. Именно из-за наличия этой привязки разгон Haswell и Broadwell возможен только при помощи переключения делителей CPU Strap в два положения: 125 МГц или 166 МГц. Так что отныне модели Core i5-6600K и Core i7-6700K можно спокойно разгонять не только по множителю, но и по частоте BCLK. Сделано это в том числе и для того, чтобы беспрепятственно увеличивать частоту оперативной памяти стандарта DDR4.

В целом оверклокерские модели Intel Skylake в плане разгона выглядят предпочтительнее процессоров Haswell. Это утверждение мы еще проверим на практике.

Зачем необходимо скальпировать процессор?

В статьях, в той или иной мере затрагивающих тему разгона процессоров Intel, я неоднократно использовал достаточно харизматичный и популярный в Сети комментарий в стиле: «жду следующее поколение, продолжаю сидеть на своем Sandy Bridge.» Действительно, за четыре года особой разницы в производительности между современными процессорными архитектурами не наблюдается. И все же есть у Sandy Bridge по сравнению с Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и даже Skylake одно очень весомое преимущество — в них в качестве термоинтерфейса между кристаллом и теплораспределительной крышкой использовался припой на основе индия. В более прогрессивных решениях Intel начала применять обычную термопасту весьма посредственного качества, получившую название TIM (Thermal Interface Material). Особенно это «новшество» пагубно сказалось на решениях, построенных на базе архитектуры Haswell. Дополнительно на плохой отвод тепла сказались прямоугольная форма кристалла, а также неравномерное тепловыделение трехмерных транзисторов, впервые задействованных в процессорах Ivy Bridge. «Камни» поколения Sandy Bridge, оснащенные разблокированным множителем, зачастую разгонялись до стабильных 5 ГГц на воздухе. Все более современные чипы Intel подобной оверклокерской прытью похвастать не могут, а используемая в конструкции термопаста оказывает самый настоящий эффект бутылочного горлышка.

Решение этой проблемы лежит на поверхности — необходимо заменить TIM на что-нибудь более эффективное. Однако для этого потребуется демонтировать с чипа теплораспределительную крышку, что, в свою очередь, приведет к потере гарантии на устройство. К тому же подобная операция, именуемая скальпированием, сопряжена с риском повреждения процессора. Но, как известно, кто не рискует, — тот мирится с троттлингом.

Использование термопасты посредственного качества вместо припоя стало настоящей притчей во языцех. От энтузиастов вылилось немало критики в адрес Intel. Однако вот уже третье поколение подряд процессорный гигант выпускает чипы с TIM. Можно и дальше продолжать костерить чипмейкера в «интернетах», но вряд ли это занятие повлияет на дальнейшие инженерные свершения Intel. К тому же поколение «камней» Skylake уже вышло, а первые 10-нм решения появятся не раньше 2017 года.

Я уже несколько раз акцентировал внимание на том, что из-за низкокачественного TIM процессоры семейства Haswell обладают крайне низким разгонным потенциалом. Сами по себе чипы отзывчивы к подаче напряжения и увеличению тактовой частоты, но вот для эффективного отвода тепла необходимо установить очень мощное охлаждение. Здесь понадобится серьезная СВО или даже «фреонка». Тем не менее, приобретение подобного оборудования влетит потенциальному покупателю в копеечку. Скальпировать процессор выгоднее!

Для экспериментов с разгоном современных процессоров Intel я взял два чипа: Core i7-4770K и Core i7-6700K. Для их охлаждения в тестовый стенд был интегрирован кулер Noctua NH-D15 — одно из самых эффективных решений современности. В качестве термоинтерфейса между процессором и радиатором использовалась комплектная термопаста NT-H1. Она наносилась на поверхность теплораспределителя ровным и тонким слоем. Нагрузка на «камень» подавалась при помощи программы LinX 0.6.5, в основе которой лежит математический пакет Linpack. Пожалуй, на сегодняшний день не существует софта, прогревающего процессор сильнее. Тестовый «прогон» длился 15 минут. Температура в помещении поддерживалась на уровне 25 градусов Цельсия.

Полностью тестовые стенды выглядят следующим образом.

Тестовый стенд №1:

• Intel Core i7-4770K, 3,5 (3,9) ГГц;
• Noctua NH-D15;
• ASUS Z97-DELUXE;
• DDR3-2133, 2x 8 Гбайт;
• NVIDIA GeForce GTX 750 Ti;
• Windows 10 x64.

Тестовый стенд №2:

• Intel Core i7-6700K, 4 (4,2) ГГц;
• Noctua NH-D15;
• MSI Z170A GAMING M9 ACK;
• DDR4-3000, 2x 4 Гбайт;
• NVIDIA GeForce GTX 750 Ti;
• Windows 10 x64.

Начнем с Core i7-4770K. Уже в номинале (при активной технологии Turbo Boost) Noctua NH-D15 пришлось включиться в полную мощь. Максимальная температура процессора достигла 89 градусов Цельсия. И это с кулером стоимостью 90 долларов США! Без какого-либо разгона! При попытке поднять скорость работы на 100 МГц температура поднялась еще на два градуса Цельсия. А вот при частоте 4100 МГц топовая австрийская «башня» уже не справилась с охлаждением. Напомню, что максимальная температура процессоров Haswell, при которой не активируется троттлинг, составляет 100 градусов Цельсия. Как видите, даже с использованием сверхэффективного кулера ни о каком серьезном разгоне Core i7-4770K речи даже не идет.

В принципе, ничего нового я не открыл. От себя лишь добавлю, что используемый в испытании Core i7-4770K до этого момента почти два года лежал без дела. Есть вероятность, что за это время TIM в нем элементарно высох. Во-вторых, судя по рабочим напряжениям, мне достался очень «тугой» чип. Есть модели Core i7-4770K, которые работают стабильно на частоте 3900 МГц при напряжении 0,9 В. Мне же пришлось выставить более высокую разность потенциалов в размере 1,1 В.

С переездом встроенного преобразователя питания (FIVR) на материнскую плату на процессоры Intel Skylake в сравнении с Haswell необходимо подавать заметно большее напряжение VCore. В моем случае Core i7-6700K стабильно работал на частоте 4,2 ГГц (параметр Turbo Boost) при 1,25 В. При этом же напряжении «камень» спокойно разогнался до 4,4 ГГц, то есть на 200 МГц. Что касается охлаждения, то здесь Noctua NH-D15 неплохо показал себя. В итоге мне удалось разогнать Core i7-6700K до абсолютно стабильных 4,7 ГГц. Правда, каждый раз приходилось заметно увеличивать параметр VCore, что, конечно же, заметно сказалось на температуре. Уже при 4,7 ГГц мы вплотную приблизились к критическому показателю в размере 100 градусов Цельсия. Как и Haswell, при превышении этого порога автоматически активируется троттлинг.

Видно, что увеличение частоты на 100 МГц не так заметно сказывается на росте температуры. Увеличение напряжения сказывается сильнее. Так, при поднятии VCore всего на 0,05 В и частоты на 100 МГц в LinX 0.6.5 максимальная температура чипа увеличилась на целых шесть градусов Цельсия.

В целом же с разгоном у Core i7-6700K дело обстоит гораздо лучше, чем у Core i7-4770K. В первом случае скальпирование может помочь выжать еще немного мегагерц из 14-нм процессора. Замахнемся на стабильные 5 ГГц? Что касается Haswell, то рассмотренному Core i7-4770K жизненно необходимо обновить термоинтерфейс под крышкой. Не царское это дело работать процессору с разблокированным множителем на таких низких частотах.

Как скальпировать процессор

Сам по себе процесс скальпирования я бы не назвал таким уж сложным. Необходимо лишь с максимальным вниманием отнестись к предстоящей «экзекуции». По времени сам процесс отрыва теплораспределителя и замены TIM занимает от силы 10-20 минут. Однако необходимо обзавестись определенным набором инструментов и специальным термоинтерфейсом.

Итак, нам потребуется специальная термопаста Coollaboratory Liquid Pro, в простонародье называемая «жидким металлом». Слесарные тиски для процессора Haswell и канцелярский нож — для Skylake. Несколько ватных палочек черновой работы, бумажный скотч, термостойкий клей и какое-нибудь вещество для обезжиривания поверхности. Лично я использовал бензин «Галоша» (он же — «Нефрас»), но вполне подойдут обыкновенный спирт или «уайт-спирит».

Отдельно стоит сказать о Coollaboratory Liquid Pro. Производитель не рассекречивает точный состав своего сплава, однако известно, что в его основе лежит галлий, а из вспомогательных элементов используются индий, цинк, олово, серебро и родий. В итоге «жидкий металл» имеет очень низкую температуру плавления и по своей консистенции напоминает ртуть. Конечно, Liquid Pro по теплопроводности далеко до припоя, используемого в процессорах Sandy Bridge, но заявленные 80-82 Вт/м*К (насчет этого параметра ходит много споров) заметно больше, чем у Intel TIM. «Жидкий металл» обладает определенными эксплуатационными свойствами, поэтому использовать его можно и нужно лишь в определенных случаях. Об этом я расскажу далее.

Повторюсь, существует несколько способов скальпирования центральных процессоров. Самый популярный заключается в зажатии чипа в тисках. Устройство закрепляется так, что одна губка упирается в торец печатной платы чипа, а вторая — в бок металлической крышки. Тиски при этом лучше дополнительно обклеить бумажным скотчем, чтобы смягчить соприкосновение материалов друг с другом. Далее необходимо немного прогреть закрепленный процессор. Я использовал строительный фен. Температура — порядка 300 градусов Цельсия. Но можно использовать и обычный фен для волос. Затем, придерживая чип рукой, затягиваем губки до того момента, пока крышка с характерным щелчком не поддастся. Все, процессор скальпирован. По времени у меня ушло где-то 2-3 минуты.

Почему именно тиски? Дело в том, что у процессоров Haswell под крышкой есть дополнительные элементы, которые очень легко срезать лезвием. Кстати, усилие тисков надо направлять так, чтобы теплораспределитель случайно не сорвал их.

Вскрытие подтвердило мою догадку. Термопаста Intel TIM полностью высохла. По консистенции это оказалась и не паста вовсе, а скорее порошок. Вот и ответ на вопрос, почему у тестового Core i7-4770K такие проблемы с температурным режимом.

Говорят, что Core i7-6700K тоже можно скальпировать при помощи тисков. Только вот толщина текстолита у чипов Skylake заметно уменьшилась — до 0,8 мм. Это на 0,3 мм тоньше, чем у Haswell. Что и говорить, прочность печатной платы Core i7-6700K вызывает серьезные опасения. Следовательно, сильно зажимать процессор в тисках нельзя.

Есть два способа. Первый — слегка зажать процессор в тисках и прогреть его строительным феном в течение 30-35 секунд при температуре 300-350 градусов Цельсия. В теории крышка должна сама отвалиться. В случае с моим Core i7-6700K такой трюк не прошел. Теплораспределитель элементарно отказался отклеиваться. Пришлось воспользоваться вторым способом — самым что ни на есть скальпированием. В этом мне помог канцелярский нож. Под крышкой Intel Skylake нет никаких вспомогательных элементов, поэтому резать можно со спокойной душой. И все же «хирургическое вмешательство» необходимо совершать не спеша и с предельной осторожностью. Текстолит тонкий, проводящие слои находятся неглубоко. Их очень легко повредить ножом.

По факту на вскрытие Core i7-6700K потребовалось всего пару минут. Как видите, здесь используется схожая по составу термопаста, применяемая, например, в Devil’s Canyon. Она получила название NGPTIM (Next-Generation Polymer Thermal Interface Material). По консистенции термоинтерфейс оказался не таким сухим.

Далее необходимо очистить процессоры от термопасты и клея. Занятие оказалось не таким простым, как сам процесс скальпирования. Для чистки я использовал специальную пластиковую лопатку из набора ремонтника от iFixit. Обезжиривание поверхности производилось при помощи бензина «Галоша». Собственно говоря, в обоих случаях очистка процессора оказалась самой продолжительной процедурой.

На очищенные и обезжиренные чипы необходимо нанести «жидкий металл». Достаточно на каждую поверхность нанести по одной небольшой капле. На два чипа у меня ушло ровно половина шприца Coollaboratory Liquid Pro. Далее вещество необходимо тщательно размазать ватной палочкой как по поверхности кристалла, так и по теплораспределительной крышке.

Все, процессоры готовы к работе. Я в своих испытаниях приклеил крышку при помощи термостойкого клея обратно на свое место. При необходимости ее всегда можно демонтировать. На мой взгляд, так работать со скальпированным чипом безопаснее. Конечно, никто не запрещает использовать процессор без теплораспределительной крышки, но для этого потребуется снять прижимную рамку сокета и вручную модернизировать углы разъема LGA1151. И все равно это не избавит вас от потенциальной опасности скола чипа. Кстати, Ferra.ru в свое время тестировала материнскую плату MSI Z97 XPOWER AC, в комплект которой входит специальная пластина DELID DIE GUARD, рассчитанная на установку заранее скальпированного процессора без крышки.

Теплораспределитель не обязательно приклеивать. Если вы демонтируете «камень» из сокета достаточно редко, то в этом, в принципе, нет необходимости. Важно при установке чипа в гнездо придерживать его рукой, чтобы крышка ненароком не съехала.

И еще: «жидкий металл» использовался только в качестве термоинтерфейса между кристаллом и теплораспределителем. Между процессором и радиатором кулера по-прежнему применялась термопаста NT-H1. Дело в том, что взаимодействие Coollaboratory Liquid Pro с двумя металлами непременно активирует процесс коррозии.

Результаты тестирования после скальпирования

Как успехи? Если описать одним эпитетом, то они оказались просто потрясающими! Особенно этот эпитет актуален для скальпированного процессора Core i7-4770K. Так, при номинальной частоте 3900 МГц разница в максимальной температуре составила целых 22 градуса Цельсия! Что же до разгона, то с применением «жидкого металла» мне удалось достичь абсолютно стабильных 4500 МГц. «Камень» при этом прогрелся всего до 84 градусов Цельсия. Получается, что скальпированный Core i7-4770K буквально обрел вторую молодость.

К сожалению, дальнейшее увеличение частоты и напряжения постоянно приводило к возникновению ошибок в LinX 0.6.5. И все же необходимо понимать, что математический пакет Linpack — это очень серьезное испытание для любого центрального процессора. Абсолютное большинство других ресурсоемких приложений не сможет так загрузить чип. Вот и Core i7-4770K с другим софтом при частотах 4600-4700 МГц работал абсолютно стабильно.

Помог «жидкий металл» и Core i7-6700K, хотя с ним не удалось достичь столь впечатляющих результатов. Но это, скорее, плюс Skylake. И все же при частоте 4200 МГц мне удалось снизить максимальную температуру ниже отметки в 60 градусов Цельсия. Разница составила девять градусов Цельсия. Однако с ростом частоты и напряжения дельта температур между обыкновенным и скальпированным чипом начала увеличиваться. При скорости работы 4700 МГц и напряжении VCore 1,375 В разница составила уже приличные 16 градусов Цельсия.

К тому же стенду удалось пройти испытание LinX 0.6.5 при частоте 4800 МГц. Система грузилась при 4900 МГц и при 5000 МГц, но под нагрузкой работала нестабильно. Заполучить «несчастные» 100 МГц оказалось не так просто. Пришлось увеличить напряжения с 1,375 В до 1,45 В. И все равно даже после этого Core i7-6700K оставался весьма холодным.

На мой взгляд, игра стоила свеч. Скальпирование центрального процессора — это всегда риск. Но результаты от проделанной работы меня сильно впечатлили.

Тестирование в очередной раз доказало, что у Skylake с разгоном дела обстоят гораздо лучше Haswell. Это касается и разгонного потенциала, и конструктивных особенностей 14-нм чипов.

В заключение

В принципе, добавить к вышесказанному мне нечего. Я не призываю всех подряд бежать в гараж за тисками. Скальпирование процессора — это гарантированная, извиняюсь за тавтологию, потеря гарантии, а также риск, что процессор в итоге вообще не переживет подобной «вивисекции». У меня все получилось. Причем скальпирование производилось двумя разными методами. После проделанной работы кажется, что ничего сложного в этом нет. Однако на тематических форумах полно сообщений на тему «как слить 350 долларов в унитаз». Поэтому никаких призывов к самодеятельности с моей стороны нет и не будет. В статье я лишь хотел наглядно показать, какими на самом деле должны быть настоящие оверклокерские процессоры.