CPU: Nachträglich selbst verlöten, geht das?
AMD setzt auf verlötete CPUs, Intel auf Wärmeleitpaste. Dafür gibt es nicht gerade selten Kritik. Wer bei Intel-CPUs möglichst kühle Temperaturen möchte, greift zur einfachsten Lösung in Form von Flüssigmetall oder nimmt den Lötkolben zur Hand. Das ist jedoch leichter gesagt als getan, wie Extrem-Übertakter der8auer in einem aktuellen Video erklärt.
Während AMD mit wenigen Ausnahmen - Stichwort Raven Ridge - weiterhin CPUs verlötet, setzt Intel seit der Ivy-Bridge-Generation auf Wärmeleitpaste zwischen Chip und Heatspreader - liebevoll auch gerne als "Zahnpaste" bezeichnet. Abhilfe bei den daraus resultierenden, hohen Temperaturen schafft beispielsweise Flüssigmetall, doch kann man die CPUs auch nachträglich selbst verlöten?
Diese Frage hat der Extrem-Übertakter und Bastler Roman "der8auer" Hartung zuletzt häufig in den Kommentaren seiner Videos gefunden und beantwortet diese nun. Kurzum: Ja, man kann CPUs nachträglich verlöten. Wirklich lohnend ist das allerdings nicht, auch angesichts des hohen Aufwands und Kosten für das passende Equipment.
In den vergangenen Jahren hat sich der8auer ausführlich mit der Thematik auseinandergesetzt und experimentiert. Schlichtweg Indium auf den Silizium-Chip auftragen und am Ende den Heatspreader draufsetzen, funktioniert nicht. Wer einen normalen Lötkolben benutzt, muss zuvor eine Schicht aus Gold aufbringen, damit das Lot (Indium) richtig haftet - und damit wiederum das Gold auf dem Chip hält, braucht es zuvor noch Schichten zunächst aus Titanium und anschließend aus Nickel-Vanadium. Die kann man sich nur mit dem Einsatz eines Ultraschall-Lötkolbens - Preise jenseits der 1.000 Euro - sparen. Damit ist es letztlich auch Hartung gelungen, einen Pentium G3258 zu verlöten. Die Haltbarkeit hielt sich allerdings in Grenzen, da die aufgetragene Indium-Schicht zu dünn war und sich letztlich abgelöst hat. Verglichen mit Flüssigmetall war die Performance zudem deutlich schlechter.
Das komplette Video finden von der8auer finden Sie nachfolgend:
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Aber um das Kind mal beim Namen zu nennen, entscheidend für die Temperaturen ist die Nutzung von AVX intensiven Anwendungen. Mit AVX Anwendungen lassen sich deutlich höhere Temperaturen erzielen und auch der Bedarf an Strom und Spannung steigt (grob +50 bis 100Watt, je nach Takt).
In einigen Spielen gibt es neuerdings AVX Unterstützung, aber eine Zunahme an Temperaturen oder Stromhunger hab ich noch nicht bemerkt. Ich denke AVX spielt eine größere Rolle in der Videobearbeitung, dort ist die Last auch anders auf den Kernen als in Spielen. Dort kann man durchaus einen Vorteil mit ner Wasserkühlung haben, auch nach dem Köpfen, fürs Spielen reicht mMn. ein guter Doppelturm-Kühler.
Pi mal Daumen würde ich bei solchen Anwendungsfällen von grob 4,7 GHz bei Spannungen unter 1,3 Volt ausgehen, was dann auch näher am Sweetspot liegen dürfte.
Kumpel nutzt den i7 8700k auch von Caseking geköpft usw, auch unter Luft, im Alltag mit 5GHz. (NH-D15)
Bei ihm geht es in den Cores schon mal auf 72°C Spitze in Prime95, mehr aber auch wieder nicht.
Temperaturprobleme haben wir beide keine, aaaber sind auch beides keine Videoschnippler oder ähnliches.
Außer ein paar Games haben beide CPU's nix zu stemmen, die Erfahrungen könnten bei "echten Powerusern" etwas anders aussehen.
Zumindest scheint es, wie es Shorty bezüglich des Coffeelake i5 ansprach, beim Core i5 noch keine Hitze-Probleme damit zu geben. Ob das SMT des i7 daran etwas ändert, kann ich allerdings nicht sagen. Ich hatte aus Spass an der Freude einen günstigen i5 3470 gebraucht erworben um diesen mit meinem 2500K zu vergleichen. Der Prozessor, der am Ende übrig bleibt, würde einfach in einen PC in der Familie wandern.
Die IvyBridge i5 vom 3330 bis zum 3470 gab es damals gegenüber dem 3570K auf Basis eines kleineren Dies. Deren iGPU war nicht beschnitten, sondern wurden direkt nur mit HD2500 hergestellt (N0 Stepping statt E1).
Die Temperaturen verhielten sich beim 3470, übertaktet per maximal erlaubtem Multiplikator von 38 auf dementsprechend 3,8 GHz bei ~1,13 Volt, ähnlich denen meines 2500K bei 4 GHz und 1,2 Volt:
Ich sehe in HWMonitor im Idle zwischen 30° und 40° C, unter absoluter Volllast in der Innenstadt von Prag in Deus Ex: Mankind Divided (100 % CPU-Nutzung) gibt es Temperaturen zwischen 49° und 54° C, unter Prime95 bis 58° C.
Taktraten und Spannungen war hier nicht exakt gleich, aber es sollte ursprünglich auch nur ein grober Vergleich für mich selbst werden. Genutzt wurden dabei ein Zalman CNPS 10X sowie ein Alpenföhn Brocken Eco, deren Temperaturen sich kaum unterschieden.
Im Endeffekt ist der 3470 geblieben, da bei diesen non-K CPUs noch in geringem Maß per Multiplikator übertaktet werden durfte, wegen PCIe 3.0 und weil ich den 2500K meist nur zwischen 4 und 4,2 GHz betrieben hatte, was teils keinen Unterschied zum 3470 bei 3,8 GHz machte. Auf gleichem Takt und mit weniger Spannung wäre der 2500K sicherlich ein paar ° C kühler gewesen, allerdings braucht man die 200 MHz schon um die 5% IPC-Steigerung des IvyBridge auszugleichen.
Natürlich wäre die Performance des 2500K bei 4,6 GHz sowieso in allen Punkten besser, allerdings lag der Sweetspot aus Takt und Spannung meiner CPU bei ziemlich genau 4200 MHz.
Die mögliche Menge an übertragener Wärme hängt vor allem vom Querschnitt (von der Fläche) ab, über den die Wärmeenergie übertragen wird. Jedoch ist die Fläche zwischen Die und Heatspreader relativ klein.
Abgesehen vom Die ist unter dem Heatspreader jede Menge Luft, die ganz wunderbar isoliert. So kann sich das Träger-PCB bestmöglich aufheizen, ohne das Wärme an den Heatspreader abgegeben wird. Auch die Seiten des Die sind wunderbar mittels Luft isoliert.
Das Träger-PCB ist thermisch sehr gut mit dem Die verbunden. Ziel sollte sein, auch Wärme vom Träger-PCB herunter auf den Heatspreader zu übertragen.
Wenn man schon versucht, das Die abzuschleifen (um dadurch die Schichtdicke zwischen Die und Heatspreader in aberwitzig niedrige Dimensionen zu bringen), so würde ich zuvor eher beim Träger-PCB ansetzen (zB. Stopplack herunter schleifen). Anschließend könnte man dort, wo Luft unter dem Heatspreader ist, kleine Metallstückchen an den Heatspreader löten. Weiterhin braucht es noch eine Wärmeleitmasse, die relativ dick aufgetragen wird (bis zu 0.5...1mm), da das Träger-PCB nicht perfekt plan ist. Falls die Wärmeleitmasse flexibel und nicht-leitend ist, so könnte man auch die Kondensatoren damit zudecken.