Pasta, úzké hrdlo Haswellu. Víme, kdy se vyplatí výkonnější chladič!

Tovární nastavení si nezamilujete

Materiály s nižší tepelnou vodivostí, než mají kovy, mezi zahřívajícími se elektrosoučástkami a pasivy najdete často. Na MOSFETy, které snesou i vysoké teploty, čipové sady či paměti grafických karet v podstatě ani nic „schopnějšího“ než žvýkačkové termopodložky není třeba. Požadavky na výměnu tepla jsou ale v tomto případě podstatně nižší než u CPU, kde naopak cínování kontaktu mezi čipem a jeho tepelným rozvaděčem nejednoho nadšence potěší. Přestože je teplovodivá pasta dlouhodobou alternativou k pevnému spoji, nikdy její nasazení nezpůsobilo větší rozruch, než je tomu dnes.

S rychlým odhalením (záhy po uvedení Ivy Bridge) a zklamáním z Achillovy paty musel Intel stoprocentně počítat. Hlavně, když se k tomuto kroku odhodlal po dobře přetaktovatelných Core i5-2500K a i7-2x00K. A po výběru pasty, řekněme s ne zrovna ukázkovými vlastnostmi, se skoro zdá, že i u procesorů s přívlastkem „K“ – tedy určených k přetaktování, bylo v úmyslu (možná ve snaze lepších prodejů dražších modelů Core i7) umělé snížení jejich potenciálu k přetaktování. Je to ale přece jen menší přešlap než politika extrémně předraženého odemčeného násobiče z dob Core 2 Quad (byť tam bylo možné přetaktovat vysoko FSB). Heatspreader je možné odstranit a pastu jednoduše nahradit.

Informace, že je Intelem použita pasta nevalných kvalit, vás asi nijak nepřekvapí. Ono to už také několik testů dokázalo, že. Proto jsme z několika možných forem, jak tento test pojmout, zvolili méně tradiční, ale o to informačně bohatší. Nikde jsme sami totiž nenašli to podstatné – uživateli před nákupem tak frekventovaně řešené v teoretické rovině – a to konkrétně jednoznačnou odpověď na otázku: co všechno podmiňuje výhodnost příplatku za (nej)výkonnější vzduchové chlazení v případě procesorů Haswell.

 

Nad výběrem levného zástupce jsme si dlouho hlavy nelámali. Ono nic rozumnějšího než Tranquillo v druhé revizi snad ani zvolit nešlo. O malinko složitější to bylo s volbou „protivníka“ z high-endu. Po váhání mezi velmi rozšířenou Noctua NH-D14 a chladičem Phanteks PH-TC14PE vzešel z minisouboje nakonec vítězně druhý jmenovaný. Rozhodlo zejména to, že má (minimálně v našich testech) k datu publikace článku stále nejlepší poměr výkonu k hlučnosti, který můžete vlastnit.

Gelid Tranquillo rev. 2 a Phanteks PH-TC14PE aneb David a Goliáš 

Od řezání po lepení

Odstranění IHS je hračka

Před demontáží tepelného rozvaděče doporučujeme počítač, respektive procesor krátkodobě zahřát, až docílíte změknutí pasty. K samotnému odstranění heatspreaderu pak existuje více postupů. Uznáváme, že svěrák a kladivo v souvislosti s úpravami HW znějí sice barbarsky, je to ale ze dvou osvědčených bezpečnější a rychlejší způsob. Stačí, když IHS přichytíte pevně do svěráku a přes kus dřívka kladívkem jemně dvakrát až třikrát udeříte kolmo na hranu PCB.

 

Druhá, pro počítačníky bez dílny dostupnější možnost je sáhnutí po obstarožní žiletce. Na rozdíl od nožů či skalpelu je její velkou výhodou pružnost a minimální tloušťka usnadňující manipulaci v uzoučké spáře. Ostří nejlépe zapadne pod rohy, z nichž je již přechod do stran bezproblémový. Je třeba si však dávat pozor na to, že jednak stejně jako silikon můžete pohlazením nechtěně oříznout i hrany plošného spoje, což by zase nevadilo tolik, jako když přitlačíte na SMD součástky nebo čip. Každopádně, pokud nepůjdete se žiletkou do nitra pouzdra přes její půlku, obavy tohoto druhu jsou zbytečné.

 

Originální pastu z obou ploch odstraníte například technickým benzínem nebo lépe isopropyl alkoholem. Pokud neplánujete lepení IHS zpět, zbytky silikonu a lepidla nemusíte čistit nijak precizně. Dokonce nic nezkazíte, když to necháte tak, jak je. Zbytečné brázdění žiletkou po povrchu plošného spoje zavání medvědí službou.

Důležité jsou bezchybně čisté styčné plochy čipu a rozvaděče. Běžné pasty nanášejte formou tenoučkého proužku podél čipu. Za běžné nepovažujeme typy na bázi kovů, u kterých je vhodné se držet štětečku. Například u Coollaboratory doporučujeme jemný film roztáhnout jak po celé ploše čipu, tak i na stranu heatspreaderu.

Přilnavost Liquid Pro či Ultra pouze přítlakem, jak jste zvyklí, je téměř nulová, což se podepíše i na horším přestupu tepla. Ideálního spojení tedy bez oboustranné aplikace nedosáhnete. A pozor na to, aby vám tekutý kov neukápl někde stranou, což může být v určitých případech velký problém. Odstranění z povrchů je možné pouze jemným přebroušením, a to je za jistých okolností jako lízat med přes sklo.

Nezbývá, než založit procesor do patice a zajistit jej standardně aretačním rámečkem, který vyvíjí dostatečný tlak k tomu, aby byl i nelepený heatspreader spolehlivě fixován.

 

Teplo můžete odvádět přímo z čipu

Jednou z otázek do testů bylo i to, zda je přítomnost tepelného rozvaděče vůbec nutná. Tedy samozřejmě kromě faktu, že je bez něj samotný čip podstatně náchylnější ke zničení. I ony nehody, typicky odbitím rohu či neodhadnutím hranice maximálního přítlaku, jsou zřejmě důvodem, proč se dnes už do desktopových procesorů bez IHS nikdo nepouští.

V rámci měření vás však ani o výsledky z přímého ochlazování čipu neochudíme. Jim předcházející montáž chladičů může být ale v nejednom případě složitější, než se zdá na první pohled. V prvním kroku ještě jednoduše, povolením dvou šroubů, demontujete aretační rámeček. To z důvodu, že je pozičně vyšší než samotný čip, ke kterému se tedy jinak základna chladiče nedostane.

Druhá věc je, a tady se už dostáváme k té problematičtější části, že instalační sady kalkulují s tloušťkou tepelného rozvaděče a bez nezvratných zásahů do konstrukce nemusí být instalace vůbec možná. Tloušťka měděného plechu má u Core i5-4670K desetinu palce, který je plus minus vždy navíc.

Předtím, než začnete koumat nad tím, co, kde a jak zkrátit, nebude na škodu, když PCB pro každý případ obdaříte čtveřicí gumových podložek s výškou cca půl milimetru nad čip. Jednak při nešikovné montáži neohrozíte roh čipu a jednak do jisté míry odbouráte eventuálně špatný odhad síly přítlaku (což také nemusí vždy skončit happy-endem).

  

Osazení Tranquilla proběhlo překvapivě hladce. Sice ne vzorově podle návodu, ale zato nevyžadoval žádné broušení či vrtání. Matičky, které standardně vymezují vzdálenost mezi PCB základní desky a držáky chladiče nahrazují funkci přítlakových šroubů s pružinkou (ty už nepoužijete). Rovnoměrnost přítlaku je kontrolovatelná překryvy závitů.

U Phanteksu nebo u každé sady vycházející ze SecuFirmu, je již obstrukcí víc. Montáž se neobejde bez prodloužení závitů na šroubech, zkrácení distančních sloupků o 40 % a rozšíření závitu odvrtáním záhlaví dopínacích matiček. Všechny tyto pojistky však chválíme, za normálních okolností to díky nim s přítlakem na čip nikdy nepřeženete.

 

Finalizace aneb akt čištění a zatavování

Nakonec můžete připevnit heatspreader zpět k plošnému spoji. Nebudete k tomu potřebovat žádná extra silné lepidla. Cílem je, aby to jako komplet drželo při fyzické manipulaci stabilně. Dostačující bude i obyčejné termolepidlo, kterým jistě zcela běžně zaléváte chvějící se cívky. A tady už z kontaktních povrchů odstraňte pokud možno všechny nečistoty. Na seškrábání můžete použít znovu (ale zase, maximálně obezřetně) žiletku a povrch doleštit jemným rozpouštědlem.

  

Pokud tavnou pistoli doma nenajdete nebo máte neutrální silikon, použijte (či kupte a použijte) raději ten. Na jeho aplikaci máte na rozdíl od prakticky okamžitě schnoucích tavných tyčinek času naopak až příliš. Závěrem se nezapomeňte ujistit, zda heatspreader s plošným spojem dokonale drží a co je hlavní, zkontrolujte, zda s ním po celém obvodu perfektně lícuje.

Filozofie testování

Základem bestseller a tekutý kov

Možnosti levných past v testech demonstruje jedna z nejpopulárnějších vůbec, Arctic MX-2 s udávanou tepelnou vodivostí 5,6 W/mK. Nejblíže k cínu je z běžně dostupných 250korunová Coollaboratory Liquid Ultra. Na to, že jí do útlé tubičky tedy moc nenaplnili, je poměrně drahá. Ale dostanete k ní také čistící sadu, bez které se neobejdete.

Výsledky čítají celkem 28 měření, pro co nejvyšší přesnost několikrát zopakovaných. Jak již z úvodu víte, testovali jsme s dvojicí cenově i výkonnostně různých chladičů. A to nejen při maximálním výkonu, kde se intenzita hluku jeden od druhého rozchází (Phanteks je hlučnější než Gelid), ale i při stejné hladině hluku: 33 dBA.

Core i5-4670K ES (Engineering Sample) je při nižší hlučnosti teplotně vyladěný na úroveň stařičkého Bloomfielda ze standardní metodiky pro testování chladičů. Byli jsme obzvláště zvědavi, v jakém duchu se budou vzájemné poměry Core i7-920 a drobnějšího Haswellu připomínat. Core i5-4670K při 1,326 V běží na 4,5 GHz.

Od Bloomfieldu s větší plochou pouzdra i IHS se očekává, že bude vzájemné rozdíly maximalizovat, což byl také důvod, proč platforma LGA 1156 doznala svého času pro testy chladičů výměny za výhřevnější LGA 1366. Výsledky mají při minimálních rozdílech tendenci slévat se a pořadí, při hodnotách na těsno, určuje pak spíš nedokonalost měření.

U každého srovnávacího testu (a to jakéhokoli, v němž je předmětem měření teplot) je důležité počítat s tím, že při celkově vyšších dosažených hodnotách budou vzájemné rozdíly vždy výraznější, než naopak při nižších hodnotách. Simulovat více zátěží s různým příkonem je sice věc vítaná, ale vedle množství (zajímavějších) měření už na to nezbývá z důvodu časové náročnosti prostor. Proto raději každý čip ženeme pokud možno blízko pomyslnému maximu, které už pro dlouhodobý provoz nedoporučujeme výrazně navyšovat.

Povrch čipu i tepelného rozvaděče Haswellu je přibližně o třetinu menší než u Bloomfieldu

Výkon nad čas

Významnou chybou měření může být vazba testu pouze na čas, přestože při zdánlivě stejné situaci jde o testování něčeho trochu jiného. Zkrátka, vyhradit výpočtům testu x GB z RAM a určitý konstantní čas pro plnohodnotné srovnání ani za jinak skvělých podmínek nestačí. Důležité je sledovat i to, zda se test od testu výkon CPU (v GFLOPS) shoduje. Nebývá totiž výjimkou, že se naopak více či méně rozchází, což má pak přímý dopad na maximální pracovní teploty a tedy i na nich postavené závěry. Například ±3 GFLOPS u Haswellu znamená ±1 °C. V prostředí utilitky Intel BurnTest to je ale perfektně kontrolovatelné.

 

Testování probíhá tradičně v aerodynamickém tunelu při vstupní teplotě pohybující se v rozmezí 21–21,4 °C

Stopy termopasty po demontáži

 

Poznámka.: Cílem dnešních testů není odhalit, kam až se po konkrétní úpravě posunete procentuálně s přetaktováním: co čip, to jiná hranice. Výsledky mají odhalit právě onu lepší, či horší výchozí pozici po snad typově všech zákrocích, nad kterými byste mohli reálně uvažovat.

Výsledky měření a závěr

Věděli jste, že...

Nejednoho z vás asi překvapí, že při fixní a nízké hlučnosti můžete s Gelidem Tranquillo dosáhnout až o 13,5 °C nižších pracovních teplot jader Core i5-4670K než se zřejmě nejúčinnějším vzduchovým chladičem současnosti – Phanteksem PH-TC14PE. Zní to sice neuvěřitelně, ale i tato situace je reálná.

Srovnáváme samozřejmě stav, kdy v případě Tranquilla spojuje čip s tepelným rozvaděčem, a stejně tak rozvaděč se základnou chladiče, vrstvička tekutého kovu Coollaboratory Liquid Ultra. Zatímco Phanteks je zde značně omezován slabší distribucí tepla přes bídnou pastu, kterou skrývá každý procesor určený pro platformu LGA 1150.

Kromě špičkových past z dílen Coollaboratory sice můžete zvažovat i náhradu za levnější alternativu typu Arctic MX-2, problémem však je, že při jejich použití přímo na čip si sice polepšíte, ale podstatně méně, než když byste použili tekutý kov s tepelnou vodivostí násobně vyšší. Zkrátka, když už se pouštět do chirurgických zákroků, rozhodně stojí za to si připlatit. Pokles teplot v zátěži s Liquid Ultra byl v našem případě kolem 15–16 °C, s MX-2 z tohoto budete muset oželet zhruba polovinu.

 

Standardní pastu na heatspreader se naopak doporučit nezdráháme. V tomto případě bude, po zabezpečení v rámci možností slušného prostupu tepla z čipu, rozdíl mezi špičkovou teplovodivou pastou Liquid Ultra (v grafech pro zkrácený zápis označována jako CLU) a MX-2 či například Noctua NT-H1, již pouze symbolického ražení.

Nízký je i rozdíl teplot s použitím a bez použití tepelného rozváděče. Ochlazovat přímo čip zní ve smyslu dosažení nejlepších výsledků skvěle, faktem ale je, že obcházet ho nemá smysl. Už jen proto, že si nepolepšíte (výjimkou ale mohou být vodníci, jejich bloky fungují na jiném principu). Podle všeho malý obnažený čip teplo nedokáže rozložit po celé ploše základny tak efektivně (tj. až ke krajním heatpipe), jako ve srovnání s ním podstatně větší plocha rozžhaveného rozvaděče. Ovšem kdyby čip nebyl výrazně menší než IHS, situace by se vysoce pravděpodobne zcela obrátila. 

Výměna pasty je pro ladiče, kteří ženou svůj stroj na hranici jeho výpočetních možností a k prahu slyšitelnosti. Pro nenáročného uživatele stolního počítače je tento proces zbytečný. Ostatním nezbývá, než se probrat dlouhým grafem.

Poznámka: pro lepší orientaci je možné pruhy přeskupit volbou kritérií (tlačítko vlevo dole) podle druhu úpravy, hladiny hluku a po rozdělení na výrobce seskupíte v jedné části výsledky Gelid a ve druhé Phanteks. Kliknutím na vybraný pruh se dostanete k jeho obarvení vámi zvolenou barvou.

Teplovodivou pastou Coollaboratory nás zásobovalo Tiché PC

Za technickou podporu děkujeme internetovému obchodu Tiphardware