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Dezentrale Kühkkörper Halterung / OC Bracket für AMD 3900X und 3700X

Duke711

Freizeitschrauber(in)
n diesen überarbeiten Leserartikel möchte ich grundsätzlich die Auswirkung auf die Temperatur der CCD Temperatur bezüglich der dezentralen Halterung in Bezug auf dem Volumenstrom, der Kühlerbauart, der Kühlerausrichtung, sowie der zeitlichen Messung ausarbeiten.

Für alle die jetzt nicht folgen konnten, bitte zuerst hier reinschauen:
der8auer OC Bracket: Verschobener Kuehlblock soll Ryzen 3000 besser kuehlen - ComputerBase

Vorab möchte ich aber gerne noch ausgiebig auf die Testprogramme CBR20 (Cinebench), Prime 95 und der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der CCD Temperatursensoren eingehen. Denn hier gibt es einiges zu beachten. Ebenso möchte ich zu folgenden Aussagen und seines abenteuerlichen Versprechen eines Anbieters Stellung nehmen:

Zitat:
"Nur hat uns hier der Vertrieb schon ganz offiziell mitgeteilt, dass man sich Tests mit statischer Last sparen kann, weswegen wir dort erst einmal kein Testmuster in Zulauf haben, bis sich ein brauchbares dynamisches Szenario findet."

Dieses Zitat stützt sich als Argumentation Grundlage auf den CB (Cinebench). Und als statische Last wurde hier wohl Prime bewertet.

Zitat

- "Die xxxx Ryzen 3000 OC Befestigungsrahmen wurden für den Alltagsbetrieb entwickelt. Das heißt sie ermöglichen das schnellere Abführen von kurzzeitigen Hitzespitzen,"

- "Bis zu 7 °C geringere Temperaturen!"


Fangen wir mit der Aussage an, dass der CB (Chinebench) eine dynamische Last bzw. dynamischer als andere Programme wie Prime hervorrufen würde. Um das detaillierte Aussage hier rüber treffen zu können, wird an einem Testsystem mit einem 3700X bei einem ausgelierten Volumenstrom zum einen die reale Leistung nach dem Gesetz:


Wärmestrom = Massenstrom * spezifische Wärmekapazität * Temperaturdifferenz zwischen Kühlereingang und Kühlerausgang

ermittelt. Als Temperatursensoren wurden NTC mit einer Toleranz von 0,1% verwendet. Die Ausliterung erfolgte über einen weiteren Temperatursensor am Auffangbehälter, dieser auf einer Waage stand. Als Kühler wurde ein Alphacool XPX verwendet.
Die Ergebnisse der Messung deckten sich mit der angezeigten Package Power, die man in HW-info auslesen kann. Als nächster Schritt würde über einen Messshunt an der EPS12V und über einem Oszilloskop in 0,05 ms Auflösung der zeitliche Stromverlauf sowie die anliegende Leistung aufzeichnet. Zusätzlich wurde während eines CB/Prime - Laufes über HW-info in 100 ms Schritten die Daten aufgezeichnet.
Um einen Vergleich zwischen den unterschiedlichen Package Power der Programme aufstellen zu können, wurde ein P/PO Verhältnis gebildet. Also die momentane Package Power / durchschnittliche Package Power. 280 FFT steht für eine FFT Size von 280 - 280, run in place. Der zeitliche Rahmen erstreckt sich über einen CB-Lauf

Hier zu mal eine Grafik.

https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-1.jpg
https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-2.jpg
https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3.jpg

Wie man hier schön erkennen kann, entspricht der Prime 95 Lauf im Gegensatz zu dem ursprünglichen Argument keiner statischen Last, die sogar insgesamt etwas dynamischer und mit etwas höheren Amplituden als der CB Lauf ausfällt. Unter diesem Aspekt würde ich die ursprüngliche Aussage eher als Ausrede bezichtigen.
Für eine noch höhere Auflösung wurde dazu der zeitliche Verlauf durch die Messung mit dem Oszilloskop in 0,05 ms Auflösung ausgewertet. Genaue Details würde hier aber eindeutig den Rahmen sprengen, deswegen verweise ich hier auf die Rohdaten.

Dropbox - 3700last.xlsx


Zwischenfazit:

Für einen geeigneten Benchmark eignen sich also prinzipiell beide Programme, wobei Prime das bessere Tool für eine Reproduzierbarkeit der Messergebnisse ist, eine ausführliche Erläuterung dazu.

Problematik ist hier nämlich die Genauigkeit des CCD Sensor, um hier eine Prognose zu treffen wird innerhalb eines CB / Prime Laufes in einer Auflösung von 100 ms die Temperatur aufgezeichnet und anschließend nach Auffälligkeiten im Vergleich zu DIE Temperatur in Zusammenhang der Package Power ausgewertet.
Hier ist folgendes aufgefallen:
https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-5.jpg

Wenn man hier die gleiche Package Power während des CB_Laufes betrachtet, dann dürfte sich Aufgrund der relativ kurzen Zeitspanne und der Trägheit des Wasserkreislaufes die Temperaturen nicht nennenswert unterscheiden, wie es bei der CPU DIE der Fall ist. Trotzdem weicht hier der CCD1 Sensor merklich ab.

Ein weiteres Beispiel:
https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-6.jpg


Fazit Messmethode und Auswertung.

ier unterscheidet sich zwar etwas die Package Power laut CPU Tdie und CPU DIE avg sollte die Differenz nur wenige Zehntel Kelvin (<< 1 K) betragen, was bezüglich der Package Power von 168 W (Prime Test) und einer Temperatur von 94 °C durch aus plausibel ist. Die CCD1 Temperatur ist leider alles anders als plausibel, man kann somit gut von einer Fehlerrate von mind. 3 K ausgehen. Wenn man nun den gesamten CB_Lauf auswerten, dann stellt man fest das die falschen 80,3 °C als maximalen Temperaturausschlag aufgezeichnet wurden, während die durchschnittliche CCD1 Temperatur bei 76,9 °C lag und somit der CPU DIE avg entsprach. Es ist also nicht ratsam die höchste CCD1 Temperatur als Messwertvergleich auszuwerten, wo rauf sich ein Hersteller für ein abenteuerliches Versprechen bis zu 7 K Verbesserung bezog. Denn dieser Messwert ist nicht reproduzierbar. Das er CB_Lauf im Schnitt nur 60 Sekunden dauert, ist es bezüglich Mittelwertbildung und Messstatistik ratsam besser auf Prime auszuweichen, was eine deutlich längere Messdauer erlaubt und 60 Sekunden doch für eine zuverlässige Mittelwertbildung unzureichend sind.


Kommen wir nun zur Übersicht der Package Power, hier zu nur eine kurze Tabelle:
https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-7.jpg


er Aspekt der zeitlichen Messung:

Hier gab es einige unberechtigte Kritiken, ob eine ideal konstante Lastspitze oder aber eine etwas dynamische Lastpitze einen nenneswerten Einfluss hätte, wie man der Grafik entehmen kann, ist dies nicht der Fall:
https://extreme.pcgameshardware.de/...cket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3700_97lhv1.jpg

Randnotiz, es folgen einiger dieser Grafiken für unterschiedlichen Volumenströme

ie Grafik sollte eigentlich selbsterklärend sein. Dezentral steht für eine Verschiebung des Kühlers zum Mittelpunkt der CCD. HS bezieht sich auf die Temperatur zwischen Heatspreader und Kühler. CCDmax auf die maximale CCD Temperatur. Hier gibt es weitere Plots die sich auf CCDavg beziehen. CBR20 steht für einen CB-Lauf mit einer durchschnittlichen Package Power von 125 W.
Wie man also der Grafik entnehmen kann, spielt also die dynamische CBR20 Last kaum eine nennenswerte Rolle. Eine einmalige konstante Lastspitze von 125 W hat sogar zu Beginn einen deutlichen höheren Temperaturausschlag. Ebenso spielt auch der zeitliche Verlauf keine nennenswerte Rolle, der höchste Effekt der dezentralen Halterung spiegelt eindeutig die stationäre Messung wieder, das entspricht auch so den Grundlagen der Thermodynamik. Und ich werde hier ausdrücklich immer noch keinen Exkurs bezüglich Thermodynamik eröffnen, das würde nicht nur den Rahmen des Artikels sprengen, sondern es handelt sich hier auch um keine Wissenschaftliche Arbeit, so das hier keinerlei Relevanz sehe. Kritiker mögen doch bitte in entsprechender Fachliteratur nachschlagen.

Somit hat sich auch diese Aussage nicht bewahrheitet:

"Die xxxx Ryzen 3000 OC Befestigungsrahmen wurden für den Alltagsbetrieb entwickelt. Das heißt sie ermöglichen das schnellere Abführen von kurzzeitigen Hitzespitzen,"

Auch ist diese nur eine Behauptung ohne ausführliche Begründung.

Als nächsten Punkt möchte ich auf die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Kühler eingehen. Der Alphacool XPX hat ein Kantenmaß von 56 mm und überdeckt mit seinen 34 mm Finnenlänge vollständig die CCD. Dass dies ein Standardmaß für die Freigabe bezüglich eines Zen mit einer HS Kantenlänge von 37,2 mm ist, entsprechen auch viele Kühlkörper von Standard AIO, wie diese von Corsair, den des XPX, siehe Grafik:
https://extreme.pcgameshardware.de/...-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-corsair.jpg

Auf dieses Testmuster bzw. konkret auf diesen Kühlkörper bezogen sich auch die abenteuerlichen Versprechen des eines Hersteller von bis zu 7 K. Vielleicht mag auch den einen oder anderen low Budget Kühler geben der nicht vollständig die CCD abdeckt, hier habe ich aber kein Exemplar was offiziell für Zen bzw. AM4 empfohlen wurde finden können. Und auch sehe ich dieses Szenario nicht als besonders realistisch an, da die Kühlerkörper speziell für Zen entwickelt worden werden, es handelt sich hier um standardisierte Modelle, und man nicht davon ausgehen kann das fachkundige Personen mit einer Ambitioniertheit für eine Wasserkühlung mit all ihren Problemen, auf die Idee kommen einen alten Wasserkühler für Zen verwenden, der gar nicht erst für diesen entwickelt und somit freigeben worden ist. Die breite Masse der AIO entspricht von den Abmessungen jeweils die 56 mm, andern Falls würden die Bodenschrauben direkt auf den HS aufliegen und somit beträchtlich die effektive Wärmeübergangsfläche zum Heatspreader reduzieren, sowas zeugt nur von nicht relevanter Unkenntnis. Somit kann man die Ergebnisse gut auf anderen Kühler übertragen, natürlich mit der Bedacht das jeder Kühlkörper anders mit dem Volumenstrom skaliert und sich hier leichte Differenzierungen ergeben.


Kommen wir nun zu der Ausrichtung des Kühlers und der Bildbeschreibungen.

Hier der Mittelpunkt zu den CCD. Bei dem 3900X wird jeweils der Kühler um 0,5 und 8,6 mm verschoben. Bezüglich den 3700 sind es 3,6 und 8,6 mm.
https://extreme.pcgameshardware.de/...-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3900.jpg


Ausrichtung V1
https://extreme.pcgameshardware.de/...c-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3900v1.jpg

Dezentral V1
https://extreme.pcgameshardware.de/...acket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3900v1_dez.jpg


Kühler um 90 ° gedreht

Ausrichtung V2
https://extreme.pcgameshardware.de/...c-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3900v2.jpg

Dezentral V2
https://extreme.pcgameshardware.de/...acket-fuer-amd-3900x-und-3700x-3900v2_dez.jpg

Die Plots er zeitlichen Messung beziehen sich alle wegen der Übersichtlichkeit auf den 3700X in der Ausrichtung V1 und Dezentral V1. Bezüglich dem 3900X wäre hier kein Erkenntnisgewinn zu erwarten gewesen, da die zeitliche Messung keine Relevant hat.

Eine Übersichtsliste der Grafiken, bitte bei Interesse die Grafiken selbst heraussuchen und zuordnen, diese sind eigentlich keine relevante Bonusimformationen und beziehen sich auf V1 in der Staffelung 97, 57, 29 L/h

3700_97lhv1 --> wurde schon als Beispiel schon erwähnt.
3700_97lhv1_2 --> andere X Abzisse 3 Sek
3700_97lhv1avg --> bezieht sich auf CCDavg anstatt CCDmax
3700_97lhv1avg_2 --> andere X Abzisse 3 Sek

usw.

Das ganze dann noch in 57 und 29 L/h.


Kommen wir zu den stationären Werten:

HS steht hier für die Höhe des Heatspreader. Standard sind ~ 2 mm effektive Innenmaß und wie man hier als vorab Fazit schließen kann, sinkt der Effekt der dezentralen Halterung mit zunehmender Höhe des Heatspreader.


3700X

Setup V1
https://extreme.pcgameshardware.de/...ung-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-9.jpg

Setup Dezentral V1
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-11.jpg


Kühler um 90 ° gedreht:

Setup V2
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-12.jpg

Setup Dezentral V2
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-13.jpg

Differenzmessung von V1 zu Dezentral, ein negatives Vorzeichen bedeutet hier eine Verschlechterung der Temperaturen der dezentralen Halterung:
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-14.jpg

Differenzmessung von V2 zu Dezentral
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-15.jpg


3900X

Setup V1
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-34.jpg

Setup Dezentral V1
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-35.jpg

Kühler um 90 ° gedreht:

Setup V2
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-36.jpg

Setup Dezentral V2
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-36.jpg

Differenzmessung von V1 zu Dezentral, ein negatives Vorzeichen bedeutet hier eine Verschlechterung der Temperaturen der dezentralen Halterung:
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-38.jpg

Differenzmessung von V2 zu Dezentral
https://extreme.pcgameshardware.de/...ng-oc-bracket-fuer-amd-3900x-und-3700x-39.jpg

Wie man sehen kann sind die Ergebnisse vollkommen in der Messtoleranz. Mit höheren Volumenströmen wird der Effekt immer geringer. Grund ist das die mittige CCD Ausrichtung einen Vorteil des kalten Wassers am Düseneinlauf erreichen kann. Da aber mit steigenden Volumenstrom das Wasser sich im Kühler selbst immer geringer erwärmt, hat dieser Vorteil keinerlei Relevanz mehr. Nachteil wie man an den Bildern eindeutig erkennen kann, ist die nicht mehr vollständige Umschlossenheit des Heatspreader mit dem Wasserkanal, dieser aber ja dafür gedacht ist die Wärme der CCD zu verteilen. Bei hohen Volumenströmen, wenn insbesondere der Wärmeübergangskoeffizienten auch an den nicht Finnenbereichen sehr hoch ist und der Effekt der kalten Wassereinspritzung an Bedeutung verliert, verschlechtern sich wiederrum die Temperaturen.
Man kann also die großmutigen Versprechen von bis zu 7 K bezüglich der dezentralen Halterung als zweifelhafte und sehr abenteuerliche Werbeversprechen ansehen. Laut einigen Aussagen von anderen Personen haben mittlerweile einige Kühlerhersteller ähnliche Ergebnisse, die sich im Bereich zwischen 1 - 2 K Verbesserung bewegen. Zu mal kann man auch die Verbesserung konkretisieren, was fachlich absolut richtig und seriös zu gleich ist:

Zitat:
Beschreibung von Aquacomputer:

" Durch die Optimierung sind Verbesserungen von ca. 1,3-1,5°C pro 100W TDP möglich. Eine Verschiebung bei einer oder zwei CCDs auf eine Ecke des Heatspreaders führt schnell zu negativen Effekten durch schlechteren Kontakt zum Heatspreader."

Auch sollte man stets bedenken das sich diese Angaben stets auf optimale Bestwerte beziehen. Es ist nämlich nicht sichergestellt das eine Verschiebung des Kühlers überhaupt zu besseren Temperaturen führt, da bei einer Verschiebung sich nicht nur die Biegelinie und somit Druckbild des Kühlers ändert, was einen erheblichen Einfluss auf die Verteilung der Wärmeleitpaste und somit Auswirkung Temperatur hat. Wie hoch diese bei einem nicht identischen Anpressdruck ausfallen können, zeigt dieses Ergebnis:

https://extreme.pcgameshardware.de/...et-fuer-amd-3900x-und-3700x.html#post10376099

Wie man sieht sind die Temperaturen bedeutend schlechter geworden, was der Anpressdruck für Auswirkungen haben kann, kann man hier sehen:

https://www.computerbase.de/forum/threads/schichtdicke-von-wlp-und-co.1842215/
 

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Lios Nudin

BIOS-Overclocker(in)
Beschreibung von Watercool:

" Durch die Optimierung sind Verbesserungen von ca. 1,3-1,5°C pro 100W TDP möglich. Eine Verschiebung bei einer oder zwei CCDs auf eine Ecke des Heatspreaders führt schnell zu negativen Effekten durch schlechteren Kontakt zum Heatpreader."

So wäre das fachlich korrekt. Diese Angaben von Watercool konnte ich reproduzieren, die großen Versprechen es anderen Anbieters in keinster Weise.

Stammt nicht von Watercool:

Wird es WaKue-Kuehler fuer die neue Ryzen-3000-Serie und einen Chipsatz-Kuehler fuer den X570 geben? - Wasserkuehlung - Aqua Computer Forum
 
TE
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Es wird ein Update geben, somit wäre dann wohl auch endgültig die Arbeit von PCGH abgenommen!
 
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