度数を追い求める-ブロックで最も冷たいCPUを持つ方法

ここ数年の間にハイエンドCPUを購入された方なら、性能には熱という代償が伴うことをご存知でしょう。先日、性能面で多少妥協しても構わないのであれば、クーラーのノイズレベルを下げる方法について書きました。

この記事はその真逆である。私たちは、あなたが社内のスペシャリストと同じようにこだわりが強く、最後の1度を追い求め、あなたが苦労して稼いだお金をつぎ込んだ部品から最後の1オンスの性能を絞り出すために全力を尽くすと仮定する。

私たちは最近、ラボで14900Kを手に入れ、この絶対的な数字計算能力を持つモンスターの温度をどこまで下げられるか試してみたかったのです。

この記事で、私たちのテスト・プラットフォームに関するいくつかの重要な注意事項を説明する：

私たちはHydro Xシリーズのカスタム水冷を使い、冷却水温度を摂氏30度に保っています。これはかなり低い温度だが、パフォーマンスを追い求めるハイエンドユーザーなら、すでにかなりオーバーキルなセットアップを行っている可能性がある。我々はクロックスピードと温度を測定しているが、温度とサーマルヘッドルームに関心があるだけなので、各種ベンチマークや性能の数値にはあまり踏み込まない。

テスト自体は、Cinebench R23を30分間ループで実行し、最後の15分間を記録している。この15分間の平均値は、以下のグラフで見ることができる。MSI Z790ゴッドライク・ボードで動作する14900Kは、PL1とPL2の電力制限が無制限である（CPUの平均消費電力は360W）。

言うまでもないことだが、500ドルもするCPUを小さな万力で挟み、物理的にバラバラにすると保証が無効になる。CPUにはデリケートな小さな部品が搭載されているので、自分のシステムで試す場合は十分注意してください。その過程であなたのCPUが死んでも、私たちは一切責任を負いません。

さて、そもそもなぜ冷却水温度を30度にしたのか？単純に、このレベルであれば、XC7エリートでチップのフルブーストクロックをほぼ維持できることがわかったからです。つまり理論的には、ファンを回して快適で、カスタム冷却システムのラジエーター面が広ければ、14900Kでオールコアのフルブーストクロックをほぼ維持できることになる。

温度を上げるためにできる最も簡単な改造は、「コンタクトフレーム」と呼ばれるものを取り付けることだろう。LGA1700のチップは、以前のintel製CPUよりも長方形で、標準的なILM（CPUをソケットにしっかりと固定するために、CPUの上からクランプするもの）の圧力でわずかに変形するという小さな問題がありました。様々な企業が、これを緩和し、CPUとウォーターブロック/クーラーの接触が最適化されるように、接触フレームを改良しています。

このフレームを1つ取り付けてみたところ、約1.9℃のわずかな温度低下が見られた。サーマルペーストの刻印を見ると、HIS（クーラーと接触するCPUの実際の上部）とクーラーのコールドプレートとの接触をより良くするために、コンタクトフレームが重要な違いをもたらしていることがよくわかる。

上の2枚の写真では、コンタクトフレームを取り付けた場合と取り付けていない場合のサーマルペーストのインプリントの状態を見ることができます。左側では、左右中央の端のサーマルペーストが完全に圧縮されていないのがわかります。これは、標準的なILMがCPUのまさにその場所を非常に強く押し付けているためです。右の写真では、コンタクトフレームがIHS全体に均等な圧力を与え、中央で「曲がらない」ようにしているのがわかります。

この改造は非常に簡単ですが、マザーボードから標準ILMを取り外す必要があります。また、DRAMチャンネルが欠落するなどの問題を引き起こす可能性があるため、締め付けすぎや締め付け不足に注意する必要があります。

デリディングとは、CPUから「蓋」を取ることを指す言葉である。蓋」とはIHSのことです。現代のCPUでは、これらははんだ付けされており、取り外すのはかなり厄介なので、デリディングツールが必要になります。

このようなツールには、さまざまな形状のものがあるが、上で使用したものは非常に使いやすい。CPUを小さなスロットに入れ、IHSがCPUから外れるまでネジを締めるだけです。この作業全体の欠点は、このツールも、（デリディング・プロセスを最大限に活用するために）使用したい液体金属サーマル・ペーストも、かなりの出費になることだ。もしCPUを1つだけ取り外すのであれば、これは検討に値する要素だ。

IHSを取り外したら、CPUダイとIHSからはんだを取り除く必要があります。液体金属サーマルペーストを購入した場合は、これを一滴垂らしてはんだを溶かします。この作業を数回繰り返す必要があるかもしれない。はんだを拭き取るときに、実際のCPU PCB上にある小さなSMDに当たらないように注意してください。これはCPUに取り返しのつかないダメージを与えることになる。

また、実際のチップに付着している黒いゴムのようなものも取り除きたい。これには金属を使わず、プラスチックのスクレーパーやカードを使います。この場合も、PCB上の小さな部品を傷つけないように注意してください。

CPUのサンプルによっては、IHS自体を平らにする必要があるかもしれません。私たちのサンプルは、ニッケルメッキが削られた上の写真にも見られるように、中央部にかなり高いスポットがありましたが、中央部だけでした。

IHSを（黒いゴムとはんだをすべて取り除いた後に）PCBにもう一度置くことで、この作業が必要かどうかがわかります。IHSがPCBに接触しているだけなら、ゴムをもっと取り除くか、少しやすりで削る必要があります。IHSがちょうどCPUダイに接触するようになるので、IHSを中心に「ピボット」することができるはずです。

すべての3つのシナリオ（ストック、コンタクトフレーム、コンタクトフレーム＋リキッドメタルによるデリデーション）を比較すると、ストック温度から最良のシナリオまで、パッケージの温度は9.3度低下した。パフォーマンス・コアでは、同様に約8.5度の温度低下が見られた。

さて、温度が10度近く下がるというのはとても素晴らしいことのように聞こえるが、実際にはこのシナリオでは何の効果もなかった。ノーマルマウントでフルブーストに近いスピードが出たと書いたのを覚えているだろうか？

上のグラフでは、純正ブラケットと高価な実験によるパフォーマンスコアの平均速度がほぼ同じであることがわかる。実際、接触フレームを超えると、CPUは（手動オーバークロックなしで）できる限り高速に動作するため、性能向上はもはや見いだせない。

では、すべて時間の無駄なのだろうか？コンタクトフレーム、デリッドツール、リキッドメタルサーマルペーストに意味もなく130ドルも費やしたのだろうか？そんなことはない。

というのも、これらのテストは冷却水温度30度で行ったが、360WのCPUを搭載したループをファンの快適なノイズレベルで30度まで冷却できるシステムはまずないだろう。そして、ここがサーマルヘッドルームです。

純正ブラケットでは、CPUがほぼフルブーストレベルを達成できるように、ループに30度の冷水を使用しなければならなかった。説明しやすくするために、CPUが30度でフルブーストレベルに達することができるとだけ言っておこう。冷却水をこの温度に保つために必要な回転数なので、ファンを例えば1600RPMより低く回転させることはできません。

10度の温度余裕があれば、水を30度まで冷却する必要はなく、40度まで冷却すればよい。つまり、周囲温度より10度高い20度まで水を冷やす必要がなくなるので、ファンの回転数を下げることができるのだ。

あるいは、余った熱ヘッドルームを使ってCPUをさらにオーバークロックし、性能を引き出すこともできる（もちろん、消費電力は増えるが）。

私たちにとっては、ハードウェアをいじくりまわして、どこまでプッシュできるかを見るのは楽しいことですが、現実の世界では、そのメリットは非常に小さいのです。

しかしまた、多くのものは理にかなっているから存在するのではなく、PCビルディング・コミュニティの一部のメンバーが境界線を押し広げることを好むから存在するのだ。結局のところ、みんながみんな同じベージュの箱を持っていたら、どんなにつまらないだろう？