Wnikliwa recenzja chłodzenia Noctua NH-D15 G2 została przeprowadzona tutaj. Podczas tej recenzji obiecałem, że szczegółowo przyjrzę się, która wersja i który sposób montażu jest najlepszy do schłodzenia procesora APU od AMD. Jesteście ciekawi? Wyniki wcale nie są tak oczywiste! Zapraszam.

SKĄD POMYSŁ NA WIELE WERSJI?

Pomysł na tą recenzję wziął się stąd, że Noctua wraz z zaprezentowaniem swojego najnowszego i najwydajniejszego chłodzenia postanowiła wypuścić go w aż 3 wersjach. Procesory przestały być układami, gdzie pod rozpraszaczem ciepła znajduje się jeden centrycznie umieszczony układ. CPU są coraz bardziej rozbudowane. Składają się z wielu układów, które często są wykonane w różnych procesach technologiczny i wydzielają różne ilości energii! Przez co rozkład temperatury pod rozpraszaczem ciepła nie jest równomierny. Do tego istnieją różnice w budowie samych „czapek” procesora i te od AMD są inne niż te od Intela… Stąd Noctua w modelu NH-D15 G2 wprowadza optymalizację dostosowaną do konkretnej platformy. Chłodzenie to jest dostępne w standardowej wersji o średniej wypukłości podstawy, a także w specjalistycznych wariantach z niską (LBC) i wysoką (HBC) wypukłością.

PŁASKOŚĆ POWIERZCHNI I LOKALIZACJA PUNKTÓW GRZEJNYCH

Intel LGA1700: deformacje spowodowane ciśnieniem ILM

Procesory Intel LGA1700, gdy są nowe, mają delikatnie wypukły kształt, ale po zaciśnięciu mechanizmu wewnętrznego docisku (ILM), który wciska CPU do gniazda, przybierają wyraźnie wklęsły profil. Można zmniejszyć to odkształcenie, stosując pod ILM podkładki o grubości 1 mm (tzw. „washer mod”), które redukują nacisk, lub używając niestandardowych zamienników ILM, takich jak „contact frames” czy „bending reduction frames”, które wywierają mniejszy nacisk. Jednakże, jeśli procesory przez dłuższy czas pracują pod pełnym naciskiem ILM, odkształcenie może nabrać charakteru częściowo plastycznego – co oznacza, że procesory ulegają trwałej deformacji i nie odzyskują swojego pierwotnego kształtu po wyjęciu z gniazda. W takich sytuacjach redukcja nacisku przy pomocy podkładek lub zmodyfikowanych ILM przynosi jedynie ograniczone efekty. Stopień trwałej deformacji procesora zależy od wielu czynników, takich jak tolerancje nacisku ILM, różnice w wysokości między CPU a gniazdem, cykle termiczne, siła montażu radiatora oraz płaskość jego powierzchni.

AMD AM5: płaska powierzchnia ale niecentralny punkt grzejny

Procesory AMD AM5 natomiast zachowują niemal idealnie płaską powierzchnię. Choć pomiary deformacji w kierunku północ-południe dają wyniki porównywalne do tych uzyskiwanych w procesorach Intel LGA1700 (stosowanych z 1‑mm podkładkami obniżającymi nacisk ILM), odkształcenie ogranicza się głównie do obszarów, w których działa mechanizm zapięcia gniazda (SAM). W rezultacie centralna część, kluczowa dla jakości styku z podstawą chłodzenia, pozostaje bardzo płaska:

Równocześnie warto pamiętać, że w procesorach AMD AM5 układy CCD są umieszczone bliżej południowej strony gniazda. W przeciwieństwie do procesorów LGA1700, które wymagają optymalnego kontaktu w centralnej części, w przypadku AMD kluczowy jest właściwy kontakt w obszarze nad CCD.

Jak dokładność dopasowania powierzchni wpływa na jakość kontaktu

Ogólnie rzecz biorąc, dla zapewnienia dobrego kontaktu między radiatorem a procesorem, ich powierzchnie stykowe muszą być idealnie dopasowane. Oznacza to, że radiator z niemal płaską podstawą jest idealny dla procesorów o równomiernie płaskiej powierzchni (przykładowo AMD AM5, AM4 oraz Intel LGA2066). Z kolei w przypadku procesorów o wyraźnie wklęsłym kształcie (takich jak Intel LGA1700 z pełnym naciskiem ILM) konieczne jest zastosowanie radiatora z mocno wypukłą podstawą. Procesory, które mają nieco wypukłą powierzchnię (na przykład Intel LGA1700 przy obniżonym nacisku ILM), optymalnie współpracują z radiatorami o umiarkowanej wypukłości podstawy.

Nie chodzi tu tylko o to, by zwiększyć powierzchnię, na której stykają się procesor i radiator, ale również o to, by nacisk był równomiernie i właściwie rozłożony. Kluczem do efektywnego przewodzenia ciepła z procesora do radiatora jest uzyskanie idealnego nacisku dokładnie nad obszarem, gdzie procesor osiąga najwyższą temperaturę. Dla AMD AM5, gdzie źródłem ciepła są CCD zlokalizowane po południowej stronie gniazda, bardziej istotne jest skupienie nacisku właśnie w tym rejonie, zamiast dążenia do równomiernego nacisku na całej powierzchni. W związku z tym radiator o umiarkowanej wypukłości, umieszczony tak, aby precyzyjnie pokrywał ten krytyczny obszar dzięki przesuniętemu montażowi, może sprawować się równie dobrze lub nawet lepiej niż chłodzenie z zupełnie płaską podstawą.

Wizualizacja kontaktu chłodzenia z procesorem

W celu oceny, jak dobrze radiator przylega do procesora, Noctua skorzystała z bardzo precyzyjnych urządzeń pomiarowych, które rejestrują rozkład nacisku. Przedstawione skany obrazują, jak różna wypukłość podstawy radiatora wpływa na jakość kontaktu – przetestowano zarówno system AMD AM5 (z montażem tradycyjnym i przesuniętym), jak i Intel LGA1700, gdzie badany był efekty pełnego nacisku ILM oraz obniżonego nacisku, osiąganego przez zastosowanie 1‑mm podkładek.

AMD AM5

Analiza skanów nacisku na platformie AM5 pokazuje, że radiator z niską wypukłością podstawy osiąga największą powierzchnię styku, zapewniając odpowiedni nacisk zarówno na IOD, jak i CCD. Z kolei model o średniej wypukłości, zwłaszcza gdy jest montowany w sposób przesunięty, umożliwia jeszcze lepsze skupienie nacisku dokładnie nad obszarem CCD. Dzięki temu jego wydajność jest porównywalna, a czasem nawet nieco lepsza niż u radiaatora o niskiej wypukłości, który równomiernie rozkłada nacisk na szerszej powierzchni. W przypadku radiatora o wysokiej wypukłości nacisk skupia się zbyt mocno, przez co nawet z przesuniętym montażem nie osiąga wyników modeli o niskiej i średniej wypukłości. Co więcej, procesory Ryzen z serii 3000 i 5000 na platformie AM4, mimo że CCD są ułożone niestandardowo, korzystają w mniejszym stopniu z przesuniętego montażu i lepiej współpracują z radiatorami o niskiej wypukłości podstawy.

Intel LGA1700

Przeglądając mapy nacisku dla Intel LGA1700, można zauważyć, że radiator z bardzo wypukłą podstawą osiąga najlepszy kontakt, jeśli procesor pracuje przy maksymalnym nacisku ILM – dzięki temu uzyskuje zarówno szerokie pokrycie powierzchni, jak i intensywne skupienie nacisku na układzie scalonym. Kiedy nacisk ILM jest zmniejszany za pomocą 1 mm podkładek, radiator o średniej wypukłości podstawy prezentuje najkorzystniejszy rozkład nacisku – centralny obszar jest dobrze dociskany, a cała powierzchnia kontaktu pozostaje szeroko pokryta, co przypomina wyniki wersji HBC przy pełnym nacisku. Z kolei przy obniżonym nacisku ILM wersja HBC wykazuje zbyt intensywne skupienie nacisku, co widać na przedstawionych skanach. Warto jednak pamiętać, że ostateczny rezultat zależy od tego, jak bardzo procesor LGA1700 uległ trwałemu odkształceniu w wyniku długotrwałej pracy – w przypadku mocno zdeformowanych jednostek, nawet przy zmniejszonym nacisku, wersja HBC może okazać się najlepsza. Natomiast radiator LBC o niskiej wypukłości zazwyczaj nie radzi sobie na LGA1700, gdyż nacisk koncentruje się jedynie na krawędziach rozpraszacza ciepła (po stronie północnej i południowej), pozostawiając kluczowy centralny obszar niewykorzystany, przez co pasta termiczna musi rekompensować tę niedokładność. Nawet jeśli dodanie podkładek 1 mm nieco poprawia sytuację, jakość kontaktu radiatorów o niskiej wypukłości podstawy na LGA1700 zawsze pozostanie poniżej optymalnego poziomu.

Wersje vs wszechstronność w przypadku NH-D15 G2

Noctua w projektowaniu swoich chłodzeń zawsze stosowała się do zasady by ich rozwiązania były uniwersalne i jak najlepiej sprawdzały się na różnych platformach. Takie rozwiązanie umożliwia użytkownikom długoterminowe wykorzystanie tych samych chłodzeń przy kolejnych generacjach sprzętu, przy zachowaniu wysokiej wydajności. Dlatego wszystkie produkty Noctua obsługujące wiele gniazd są wyposażone w podstawę o umiarkowanej wypukłości oraz posiadają opcję przesuniętego montażu, dedykowaną między innymi platformie AMD AM5. W efekcie, radiator idealnie przylega do procesorów z nieco wklęsłą powierzchnią, jak na przykład LGA1700 przy zmniejszonym nacisku ILM (uzyskiwanym metodą „washer mod” lub dzięki „contact frames”), osiąga optymalne wyniki na AMD AM5 przy zastosowaniu przesuniętego montażu oraz gwarantuje niezawodną wydajność na LGA1700, zarówno przy pełnym nacisku ILM, jak i u jednostek, które uległy trwałej deformacji wskutek długotrwałego użytkowania.

Natomiast przy tworzeniu modelu NH-D15 G2 Noctua zdecydowała się podnieść poziom optymalizacji dla poszczególnych platform jeszcze bardziej. Poświęcili mnóstwo czasu i wysiłku, aby maksymalnie zwiększyć jego wydajność i przesunąć granice efektywności chłodzenia. W rezultacie, NH-D15 G2 dostępny jest nie tylko w klasycznej wersji z podstawą o średniej wypukłości, ale również w dwóch specjalnych wariantach – High Base Convexity (HBC) oraz Low Base Convexity (LBC). Pozwala to na uzyskanie dodatkowego marginesu wydajności w specyficznych zastosowaniach. Jednocześnie standardowy model oferuje tę samą wszechstronność jak dotychczasowe rozwiązania multiplatformowe, gwarantując optymalne rezultaty na AMD AM5 (przy przesuniętym montażu) oraz na LGA1700 (z wykorzystaniem dołączonych podkładek NA-ISW1 redukujących nacisk ILM). W przypadku, gdy używane są procesory AM5 bez przesuniętego montażu, inne jednostki o płaskiej powierzchni lub LGA1700 z pełnym naciskiem ILM, standardowa wersja nadal działa bardzo dobrze – choć może nieco ustępować zoptymalizowanym wersjom HBC i LBC, dostosowanym do tych konkretnych warunków.

Jakich korzyści można oczekiwać stosując HBC lub LBC?

Intel LGA1700

Dążąc do osiągnięcia najwyższych rezultatów na LGA1700, warto podkreślić, że optymalne wyniki uzyskujemy, stosując standardowy model z podstawą o średniej wypukłości wraz z 1‑mm podkładkami pod ILM. Właśnie dlatego NH‑D15 G2 w wersji standardowej wyposażony jest w komplet 1‑mm podkładek NA‑ISW1, co poprawia wydajność chłodzenia procesorów LGA1700. Takie rozwiązanie pozwala obniżyć temperaturę o około 0,6°C w porównaniu z wersją HBC pracującą przy pełnym nacisku ILM, jednocześnie gwarantując użytkownikom najwyższą możliwą wydajność chłodzenia, która sprawdza się także na platformie AM5.

Na podstawie przedstawionych danych można zauważyć, że wersja HBC (High Base Convexity) staje się korzystnym wyborem, gdy procesory Intel LGA1700 są używane z pełnym naciskiem ILM lub uległy trwałemu odkształceniu pod wpływem tego nacisku. W takich przypadkach wybór wariantu HBC może przynieść poprawę temperatury o 1-2°C w porównaniu do standardowego modelu o średniej wypukłości podstawy.

Z kolei na nowych procesorach z zredukowanym naciskiem ILM, wersja HBC zwykle wypada nieco gorzej (o 0,5-1°C) niż standardowy wariant o średniej wypukłości. Jednak w przypadku procesorów, które były długo używane z pełnym naciskiem ILM, wersja HBC zaczyna osiągać lepsze wyniki, nawet jeśli zastosowane zostaną 1-mm podkładki dystansowe w celu zmniejszenia nacisku ILM. Nie jest łatwo stwierdzić, czy dany procesor uległ trwałemu odkształceniu, ponieważ zależy to od wielu czynników, takich jak czas użytkowania, cykle cieplne, wysokość procesora i gniazda, tolerancje nacisku ILM, siła docisku radiatora oraz płaskość jego powierzchni kontaktowej. Jednak ogólnie przyjmuje się, że procesory użytkowane intensywnie przez ponad 3 miesiące mogą osiągać lepsze wyniki z wersją HBC, a w takim przypadku warto także zastosować dołączone podkładki dystansowe.

AMD AM5

Na platformie AMD AM5 specjalistyczna wersja LBC (Low Base Convexity) zazwyczaj zapewnia lepszą wydajność termiczną o 1-2°C w porównaniu do wersji standardowej, jeśli nie stosuje się montażu offsetowego. Jednak po zastosowaniu montażu offsetowego, który koncentruje nacisk radiatora bezpośrednio nad CCD, standardowa wersja osiąga podobne lub nawet nieco lepsze wyniki niż wariant LBC, który zazwyczaj nie czerpie dużych korzyści z montażu offsetowego.

Z danych wynika, że najlepsze wyniki na platformie AMD AM5 uzyskano przy użyciu standardowej wersji z średnią wypukłością podstawy (medium base convexity) oraz montażu offsetowego. Z kolei wersja HBC (High Base Convexity) wypada o 0,5-1°C gorzej niż standardowa przy montażu offsetowym oraz o 1,5-2°C słabiej bez niego. Bez montażu offsetowego różnica między wersją HBC a LBC może sięgać nawet 3,5°C. Jednak w przeciwieństwie do LGA1700, gdzie stosowanie wersji LBC nie jest zalecane, na AM5 straty wydajności HBC można zminimalizować dzięki montażowi offsetowemu. Na innych procesorach o względnie płaskiej powierzchni, takich jak AM4, LGA2066 czy LGA2011(-3), wersja LBC może zapewnić korzyści rzędu 1-3°C w porównaniu do wersji standardowej. Jest ona również zalecana dla odblokowanych procesorów AM5 (bez IHS – direct die) oraz przy używaniu płaskich niestandardowych rozpraszaczy ciepła.

Którą wersję wybrać?

Patrząc na część teoretyczną, najlepszą domyślną rekomendacją jest wersja standardowa ze średnią wypukłością podstawy (medium base convexity). Zapewnia ona najlepsze rezultaty na AMD AM5 przy montażu offsetowym oraz na Intel LGA1700 w połączeniu z dołączonymi 1 mm podkładkami dystansowymi (shim-washers) – o ile procesor nie uległ trwałej deformacji wskutek długotrwałego użytkowania z pełnym naciskiem ILM. Nawet w takich przypadkach, a także przy pełnym nacisku ILM na LGA1700 lub bez offsetowego montażu na AM5, wersja standardowa nadal gwarantuje solidną wydajność. Jednak przy specyficznych scenariuszach, a także w niektórych innych zastosowaniach, specjalistyczne wersje LBC (Low Base Convexity) i HBC (High Base Convexity) mogą zapewnić dodatkowe 1-2°C przewagi, co czyni je atrakcyjnym wyborem dla użytkowników chcących uzyskać maksymalną wydajność w konkretnej konfiguracji, kosztem mniejszej uniwersalności. Z kolei wersja standardowa pozostaje najbardziej wszechstronnym i przyszłościowym rozwiązaniem.

Testy wydajności na AMD 8700G

Po obszernej części teoretycznej pora przejść do części praktycznej. Do testów został użyty procesor AMD 8700G. Jest to jednostka oparta na nowej platformie AM5 korzystająca z nowego typu rozpraszacza ciepła. Jednak, co specyficznej dla serii APU, posiada ona jeden centralnie umieszczony układ (bez CCD). Z danych producenta można wywnioskować, że montaż samego rozpraszacza na rdzeniu procesora jest innych niż w przypadku reszty procesorów AM5. Rozpraszacz ten ma inną grubość oraz nie jest lutowany. Jest to procesor, który nie wpisuje się w schemat przedstawiony wyżej.

W testach wydajności została użyta nowa platforma testowa. Procesorem jest w.w. AMD Ryzen 8700G, którego napięcie zostało ustawione na 1.150V a częstotliwość taktowania wszystkich rdzeni podniesiona do 4.8 GHz. Takie ustawienia dają pobór prądu w okolicach 100W (dokładnie to 103W).

Do testów wydajności używana jest aplikacja OCCT w wersji 13.1.14. a ustawienia do testowania procesora są następujące:

Istotną zmianą w stosunku do poprzednich testów jest to, że chłodzenia testowane są na „biurku”. Nie są zamykane w obudowie, nie ma żadnego dodatkowego przepływu powietrza, który mógłby negatywnie lub pozytywnie wpływać na wydajność danego chłodzenia. Tylko sama zdolność chłodzenia do rozpraszania ciepła z procesora. Jako wynik brana jest delta temperatury z wartości jaką jest odczytana temperatura procesora pomniejszona o temperaturę panującą w pokoju. Myślę, że jest to najoptymalniejsze rozwiązanie, w którym eliminuje się zaburzenia wynikające z cyrkulacji powietrza w obudowie czy różną temperaturę w pokoju (zwykle temperatura ta jest stała i waha się w zakresie od 20 do 22*C).

Wyniki wydajności są bardzo zbliżone. Między najlepszym a najgorszych wynikiem jest zaledwie 0.8*C różnicy, to bardzo niewiele ale wynik ten był powtarzalny więc nie jest to efekt błędu pomiarowego lecz faktycznie uzyskiwane rezultaty. Jak widać, dla procesora AMD 8700G najlepszym rozwiązaniem jest standardowy model NH-D15 G2 o średniej wypukłości podstawy. Najgorszym wyborem jest… ta sama wersja ale z offsetem. Nie ma tutaj nic odkrywczego ponieważ 8700G charakteryzuje się centralnie umieszczonym układem pod rozpraszaczem ciepła stąd najlepszy rezultat uzyskało to rozwiązanie, które dokładnie w tym miejscu będzie jak najlepiej odbierało ciepło. Stąd przesunięcie wypukłości podstawy w przypadku offsetu spowodowało nieznaczne pogorszenie się wyników. Dla wersji LBC jest to praktycznie bez znaczenia, czy montaż przebiegł z offsetem czy bez bo wynik jest praktycznie taki sam a różnica 0.1*C może być błędem samego odczytu przez urządzenia pomiarowe wbudowane w płytę główną. Chociaż zaskakujące jest to, że wersja LBC uzyskała nieznacznie gorszy wynik niż normalna wersja w przypadku montażu niezoffsetowanego. Myślałem, że wyniki te będą takie same. Może wpływ na to ma większy napór samego chłodzenia na rozpraszacz ciepła i lepszy docisk tego rozpraszacza do rdzeniów procesora? Idąc dalej zastanawiam się, czy wersja HBC nie urwałaby jeszcze paru dziesiątych części stopnia na 8700G?

PODSUMOWANIE

Procesor AMD 8700G jest dość specyficznym jednostką na platformie AM5. Rozwiązanie to posiada jeden układ, który umieszczony jest centralnie pod rozpraszaczem ciepła. Różnice między poszczególnymi wynikami uzyskiwanymi na różnych wersjach chłodzenia Noctua NH-D15 G2 są nieznaczne ale są. Myślę, że ten test pomoże wybrać odpowiednią wersję chłodzenia w zależności od przyszłościowych planów co do platformy AM5 (bądź późniejszego przejścia na Intela). Jak ktoś nie ma jasno nakreślonej ścieżki to najbezpieczniejszym wyborem będzie standardowa wersja NH-D15 G2. W przypadku osób, które wiedzą, że APU jest tylko krokiem pośrednim do docelowego innego układu AMD (np. wyposażonego w pamięć 3D Cache) to lepiej skierować się w stronę LBC. Wyniki wydajności na APU będą jedynie nieznacznie gorsze niż na standardowej wersji, jednak w przyszłości różnice te będą znacznie większe na rzecz LBC.

Testowane chłodzenia można kupić w oficjalnym sklepie producenta: link