I valori del sensore Tctl sollevano molte domande
Una delle lezioni imparate al debutto dei processori Ryzen 7 è che il sensore di temperatura di questi processori ha la sua quota di problemi. AMD ha impostato alcuni modelli per riportare 20 °C in più rispetto alla temperatura effettiva, al fine di assicurare un raffreddamento adeguato. Una scelta a dir poco strana.
Nonostante tutto, l'abbiamo accettato come un dato di fatto e per questo articolo abbiamo spinto sul raffreddamento. Alphacool offre "Eiszeit 2000 Chiller", una versione modificata di un sistema di raffreddamento a compressore industriale. Ha una pompa potente ed è compatibile con i tradizionali connettori 1/4", rendendo così la tecnologia accessibile ad appassionati come noi.
Raffreddiamo i processori collegando un waterblock Alphacool Eiszeit XPX direttamente all'Alphacool Eiszeit 2000 Chiller. Il serbatoio del raffreddamento a compressore ha una capacità di quasi 8 litri di liquido refrigerante, che fa sia da serbatoio di stoccaggio che di compensazione. Questo assicura un grande margine di temperatura. A 40 litri al minuto, il flusso è sufficientemente alto per i nostri scopi.
La caratteristica davvero importante dell'Alphacool Eiszeit 2000 Chiller è il suo controller di temperatura programmabile, in grado di mantenere la temperatura del fluido molto vicina al livello stabilito dall'utente. Abbiamo scelto 20 °C, che l'Alphacool Eiszeit 2000 Chiller ha gestito senza alcun problema, malgrado fosse sotto la temperatura ambiente.
Fino a questo punto, volevamo solo vedere se questa configurazione avrebbe funzionato per permetterci di capire il comportamento di XFR sotto perfette condizioni e come le correnti di dispersione si confrontassero con altre soluzioni di raffreddamento. Questa prima sessione di test, tuttavia, ci ha restituito una grande sorpresa:
Con circa 17°C, la temperatura Tctl riportata per Ryzen 5 1500X con un consumo totale di 19W al package della CPU era 3°C sotto la temperatura del flusso 20°C costanti!
Non abbiamo bisogno di spiegare perché questi risultati non possono essere corretti. Di conseguenza, abbiamo cercato nel nostro cassetto degli attrezzi e trovato un pad in metallo liquido che in origine era stato pensato come sostituto della pasta termica. La nostra soluzione di raffreddamento ha mantenuto le temperature ben sotto il punto di fusione del pad, in modo che non si fondesse con l'heatspreader del processore o l'heatsink del waterblock.
Abbiamo messo una striscia sottile tra l'heatspreader e l'heatsink durante le nostre misure con raffreddamento a liquido, assicurandoci di tagliare la striscia sufficientemente sottile affinché non cambiasse in modo sostanziale le prestazioni di raffreddamento. Abbiamo usato una piccola piastra in rame che avevamo lavorato in una striscia molto sottile per le misure con il dissipatore stock.
Il piano era semplice: trovare l'esatta differenza di temperatura tra le temperature riportate dal processore e quelle misurate da noi per l'heatspreader. Il tutto avvalendoci della nostra configurazione fatta da un raffreddamento con flusso a temperatura costante e la termocamera. Sfortunatamente abbiamo riscontrato che le differenze tra le curve di temperatura non erano coerenti e, di conseguenza, non c'era ancora alcun senso nelle temperature registrate. Abbiamo trovato due punti nei quali le curve di temperatura della CPU cambiavano drasticamente e divergevano da un modello lineare.
In base a queste scoperte, abbiamo ipotizzato che il comportamento dei sensori di temperatura della CPU cambiasse una volta raggiunte determinate soglie di temperatura. Se fosse stato così, ci avrebbe permesso di predire il comportamento dei sensori in differenti intervalli di temperatura, cosa che ci avrebbe permesso di trovare differenze di temperatura specifiche di quei intervalli di temperatura e ci avrebbero potuto permettere di correggere le letture di temperatura.
Temperature vs. Consumi
Per il nostro secondo round di test abbiamo confrontato i valori Tctl con i consumi reali. Abbiamo potuto farlo perché la soluzione di raffreddamento ci ha fornito un fluido di raffreddamento a 20 °C costanti. Abbiamo creato un nostro strumento software per generare carichi differenti su lunghi periodi di tempo al fine di evitare qualsiasi salto o ritardo che avrebbe potuto falsare i risultati. Lo strumento ha fatto del suo meglio per diffondere i carichi in modo uguale su tutti i possibili thread. I risultati hanno dimostrato la nostra precedente ipotesi:
Le temperature riportate sono completamente senza senso sotto un intervallo da circa 20 a 25 watt. È inoltre evidente come ci siano differenze rilevanti tra i modelli che stabiliscono come è riportata Tctl sui processori Ryzen 5 e 7.
In generale abbiamo visto che sopra 20/22 watt c'era una differenza di circa 4/6°C tra i Ryzen 5 e 7 usando la nostra soluzione di raffreddamento con il fluido a temperatura costante. I sensori dei Ryzen 5 hanno mostrato costantemente letture di temperatura più alte dei Ryzen 7 allo stesso livello di consumo.
Gli ulteriori 20 °C che AMD aggiunge su alcuni Ryzen sono già stati presi in considerazione in questi calcoli.
Un'altra cosa di cui tenere conto sono le potenziali differenze nel trasferimento del calore tra i componenti della nostra particolare soluzioni di raffreddamento. Prendendo i numeri basati sulla nostra esperienza e confrontando i dati finali delle nostre misure all'infrarosso ci porta ai seguenti risultati per i tre intervalli di potenza.
| Consumi al package | Differenza temperatura Ryzen 7 | Differenza temperatura Ryzen 5 |
|---|---|---|
| da circa 18W a 25W | da 12 a 10°C (in discesa) | da 8 a 6°C (in discesa) |
| da circa 25W a 50W | da 10 a 8°C (in discesa) | da 6 a 4°C (in discesa) |
| da 50W a Pmax | da 8 a 4°C (in discesa) | da 4 a 0°C (in discesa) |
Lungo l'intero intervallo di potenza Ryzen 5 produce una differenza di circa 8 °C, piuttosto ampia. Abbiamo svolto diversi test di controllo e ottenuto ogni volta gli stessi risultati.
Qual è quello corretto: Ryzen 5 o Ryzen 7?
La domanda successiva è se la temperatura mostrata dai chip Ryzen 5 fosse troppo alta o se quella dei Ryzen 7 era troppo bassa di 4/6 °C.
Il seguente grafico mostra le temperature rilevate (in gradi Celsius) all'heatspreader della CPU lungo un periodo di circa 30 minuti. La dispersione di corrente di Ryzen 7 1800X va all'incirca da 58 a 60 watt. Confrontandola con la curva nel grafico sopra mostra che Tctl e le temperature dell'heatspreader non dovrebbero essere le stesse. Ryzen 5 1500X mostra però una differenza attesa di circa 3/5 °C tra Tctl e le temperature dell'heatspreader. Queste scoperte sono coerenti con quello che pensavamo. La ragione per cui tutti questi numeri sono così piccoli è l'incredibile prestazione di raffreddamento dell'Alphacool Eiszeit 2000 Chiller.
La conclusione provvisoria è che tutti i Ryzen 7 riportano le loro temperature come se fossero all'incirca tra 4/6 °C inferiori ai due Ryzen 5 allo stesso livello di dispersione di corrente.
Conseguenze per il raffreddamento ad aria
La flessione nella curva a circa 50 watt diventa molto interessante passando ai consumi in gaming. Le CPU più piccole potrebbero stare ben all'interno di questo intervallo durante il gaming, il che significa che potrebbe essere meglio tenere in conto i nostri risultati quando s'imposta la curva della ventola. Tuttavia la maggior parte delle persone non ha questo tipo di raffreddamento a casa. Minori saranno le prestazioni di raffreddamento, più importante diventa il comportamento del sensore.
Abbiamo testato Ryzen 5 1500X con il dissipatore stock ad aria per dimostrarlo. Abbiamo impostato la sua ventola a una velocità fissa che abbiamo trovato eseguendo una prima sessione di stress test. Le due flessioni nelle curve sono facili da vedere malgrado le curve diventino più ripide. Uno sguardo più attento mostra che il consumo totale è cresciuto di circa 5 watt. Questo si deve alla dispersione di corrente maggiore che accompagna le temperature molto più alte.
Diamo un'occhiata a tutte le temperature dei processori Ryzen. Questi valori sono stati corretti per tenere conto delle differenze di temperatura legate alle tre gamme di potenza e le due linee di processore.
Ecco un esempio di calcolo per Ryzen 7 1800X durante lo stress test:
67°C (Tctl, sensore) - 20°C (margine AMD Ryzen) + 4°C (ulteriore margine per Ryzen 7) = 51°C
Se vi sentite confusi da tutto questo, allora siete in buona compagnia. Nessuno sa cosa abbia spinto AMD a fare questo. Se non avessimo usato i nostri offset, allora i processori Ryzen 7 sarebbero molto più freschi dei Ryzen 5 allo stesso livello di dispersione di corrente, che è fisicamente impossibile.
Prima di chiudere, vorremmo sottolineare ancora una volta che le differenze di temperatura e gli offset si applicano solo alla nostra particolare configurazione di prova. Hardware diverso potrebbe fare la differenza. Il principio generale non dovrebbe cambiare, però. Non si può dare un giudizio finale prima che queste - certamente molto elaborate - misurazioni non siano state ripetute su una vasta gamma di configurazioni.
Purtroppo non abbiamo potuto espandere i nostri test entro i tempi di questa recensione. Le rilevazioni ci hanno richiesto tre giorni per una sola configurazione.