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Test: Kontaktfläche Kühler und Prozessor - konvex oder plan?

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Seite 5: Sockel 1366, Messergebnisse Teil 2

Gleicher Testaufbau, anderes Testsystem. Weiter geht es mit unserer Referenzplattform auf Basis des Sockels 1366. Die Taktfrequenz des Xeon W5590 wurde ebenfalls auf vier Gigahertz erhöht, um eventuelle Unterschiede durch eine höhere Wärmeabgabe zusätzlich zu verstärken.

Bodenplatte 01
Ein konvexer Kühlerboden trifft auf eine konkave CPU, die Verteilung der Wärmeleitpaste zeigt den gleichmäßigen Kontakt der beiden Flächen

Angemerkt sei, dass besagter Prozessor eine gut erkennbare, nach innen geformte also konkave Delle sein Eigen nennt, die im Vergleich zum FX 8120 von AMD deutlich wird.

temps 01 1

Konkave CPU, konvexer Kühler. Da fällt die Wahl nicht schwer, mit einer Differenz von einem Kelvin liegt diese Kombination vorn. Auch hier bewahrheitet sich die zuvor dargelegte Theorie. Es gibt mehr Berührpunkte der beiden gekrümmten Flächen, die Schnittebene ist größer und somit fällt auch die Kontaktfläche größer aus. Auch in diesem Fall ist nach der Demontage der beiden Kühler klar zu sehen, dass sich die Wärmeleitpaste gleichmäßig verteilt hat und beide Flächen fasst vollständig damit benetzt sind. Die Nachteile der unterschiedlich geformten Flächen in der Kombination konkaver Prozessor und ebener Kühlerboden kann sie nicht ausgleichen.

plan-intel logo
Grafik 2: Ein konkaver Heatspreader trifft auf einen planen Kühlerboden

Die Erklärung ist ähnlich wie im ersten Fall. Auch hier verteilt sich die Wärmeleitpaste unterschiedlich. Im Gegensatz zu vorher befinden sich - wie wir anhand der zweiten Grafik bereits im theoretischen Teil festgestellt haben - die Berührpunkte der Flächen an anderer Stelle. Zu den Randbereichen berühren sich beide Flächen optimal, die Wärmeleitpaste wird tendenziell verdrängt. Auf Höhe des DIEs hingegen berühren sich die Flächen nicht, es entsteht ein minimaler Hohlraum. Die zuvor verdrängte Paste sammelt sich in diesem Szenario mittig und füllt diesen Bereich aus. Somit wirkt sich der thermische Eigenwiderstand der Paste mittig stärker aus, es kommt zu einer leichten Behinderung der Wärmeabgabe. 

Dieser Effekt tritt nun aber eben genau mittig auf Höhe des DIEs auf. Wir wissen, dass die Wärmeabgabe an dieser Stelle wesentlich höher ist als an den Randbereichen des Prozessors. Folglich wird die Wärmeabgabe gerade an der Stelle gemindert, an der ihre Intensität am höchsten ist. Die Differenz der Tests beträgt somit 0,25 Kelvin (1K - 0,75K = 0,25K) zu Gunsten dieses Tests, was vollkommen logisch erscheint.

Ergänzend sei noch festgehalten. In diesem zweiten Szenario ist die Kontaktfläche zwischen dem konkaven Heatspreader und dem planen Kühler (Intel, Sockel 1366) sogar größer als im ersten Fall der ebenen CPU und des konvexen Kühlers (AMD, Sockel AM3+). Trotzdem fällt die Differenz um 0,25 Kelvin größer aus, da der Widerstand eben im primären Hotspot (also auf Höhe des DIEs) und nicht im Randbereich, wie im ersten Beispiel, zu suchen ist. Zwar verteilt sich die Wärmeenergie nun stärker zu den Außenseiten, der konträrere Effekt wird gemindert aber nicht ausgelöscht.

 

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Kommentare (35)

#26
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Registriert seit: 07.10.2009
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Pilger
Beiträge: 2586
Diese Fragen kannst du in der Summe bei jedem x-beliebigen Kühlertest jeder Seite stellen. Wir arbeiten halt nicht in klimatisierten, abgeschirmten Räumen mit fixer Raumtemperatur, konstanter Raumfeuchte und gleicher Lichttemperatur. Letzteres mit einem ;) zu verstehen.

Bei normalen Kühlertests ist die Varianz größer richtig. In diesem Fall haben wir die Tests direkt hintereinander durchgeführt und bsp. auf Faktoren wie eine möglichst gleiche Raumtemperatur geachtet und ggf. korrigierend eingegriffen. Aber hier mit Unterschieden in der Raumfeuchte oder Energieniveaus zu argumentieren, ist schon etwas fernab einer praktischen Relevanz. Du kannst zwei Lüfter ja auch in einer 0db-Messkammer mit 100.000€-Messgeräten testen und Lüfter A ist dann bei gleicher Fördermenge 1 db leiser, als Lüfter B. Daheim fällt keinem dieser Unterschied auf, dafür ist Lüfter B günstiger. Dreimal darfst du raten, welcher Lüfter sich besser verkaufen wird. ;)

Zitat Bzzz;19281047
Drittens ist die Rundung auf einen Wert mit mehr gültigen Ziffern als zuvor bekannt waren eine mathematische Perversität und wird mit mindestens dreimaligem Durch-Null-Teilen des Autors bestraft :fresse:


Aida64 liefert mir die vier Kerntemperaturen jeweils in einigen Sekundenintervallen auch nur als ganze Werte, die Raumtemperatur kann ich auf eine Nachkommastelle genau messen. Das hat nichts mit "Durch-Null-Teilen" zu tun. Soll ich mich deswegen aufhängen, weil ich es schlicht nicht genauer messen kann? Ich runde das Endergebnis auf 0,25 Kelvin, fertig. Die 0,15 Kelvin bezogen sich im Schnitt auf die geschätzte Abweichung der Zwischenergebnisse, durch die Rundung bekommen wir eine Art konstanten "Fehlerindex", der als Intervall gesehen alle unsere Messungen beinhaltet.

Zitat Bzzz;19281047

Weitere Dinge, die der gemeine Leser sofort nachfragen kann:
Wie oft habt ihr die Kühler gewechselt? (mal viel, mal wenig WLP verwendet, bei der anderen Plattform nur 1x gemacht und dann ein Haar mit reingefallen, ...)
Hat das eine Person durchgeführt, oder mehrere? (man glaubt nicht, welche Abweichungen man bei den simpelsten Dingen bei exakt gleichen Instruktionen feststellen kann, und Kühlermontage ist sicherlich keine einfache Sache)
Stammt die WLP aus einer Spritze oder warens verschiedene Chargen?
WLP frisch geöffnet oder der Anfang schon angetrocknet?
Wie lange lief das System jeweils, bis die Temperaturmessung durchgeführt wurde? (es dunsten schließlich die Lösungsmittel aus, damit ändert sich Schichtdicke und Dichte, damit wiederum spezifischer und absoluter Wärmewiderstand)
Der K2 wird ja mit gefederten Schrauben auf die Backplate gezimmert. Wie stellt man sicher, dass a) zuvor kein stärkerer Druck auf den Kühler ausgeübt wurde als hinterher durch die Schrauben anliegt, b) die Schrauben stets gleich fest angezogen sind, c) die Federn bei gleich weitem Anziehen auch die gleiche Kraft ausüben?
Konntet ihr vermessen, welche Form der Spezialboden nun tatsächlich hat, oder gibts da nur die Aussage des Herstellers?

Bitte nicht alles beantworten, das ist nur ne kleine Aufzählung, was alles an Fehlern reinspielen kann und sich am Ende vielleicht rauskürzt oder aufsummiert...


Richtig, das sich alles möglich Fehlerindikatoren. Wenn du oder ein anderer User jemanden findet, der als nicht wissenschaftlicher Mitarbeiter an der naturwissenschaftlichen Fakultät alle ausschließen kann, spende ich dir ein Monatsgehalt. :D
#27
Registriert seit: 06.06.2011
Planet - Erde
Hauptgefreiter
Beiträge: 163
super test !! Trotzdem bleib ich beim h60 :D
#28
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Registriert seit: 06.05.2005

Fregattenkapitän
Beiträge: 2825
Sehr interessanter Artikel und schön zusammengefasst. Die Messunterschiede liegen aber schon im Bereich der Messungenauigkeit. Da hätte man schon den Kühler samt Wärmeleitpaste 5x neu auftragen müssen um sich sicher zu sein. Man erreicht wohl einen größeren Unterschied bei der Wahl eines generell stärkeren Kühlers, oder eben anderer Wärmeleitpaste, als auf diese Feinheiten zu achten. Ich hatte auch mal eine CPU und Kühler geschlieffen, aber der Unterschied war fast 0.

Wenn dann gleich eine dicke WaKü und gut is. ;)
#29
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Registriert seit: 09.01.2012
Bayern - Ingolstadt
Kapitänleutnant
Beiträge: 1654
Zitat nforce007;19032810

Test: Kontaktfläche Kühler und Prozessor - konvex oder plan?

"ein konkav verformter Heatspreader - also eine Intel-CPU"
"respektive konvexer Heatspreader, konkavem Kühlerboden - Intel"


Bitte für eine Variante entscheiden im Text!
Ansonsten danke für den Test, er zeigt immerhin, dass es in der Praxis egal ist bis auf für extreme Übertakter.
#30
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Registriert seit: 23.03.2012

Korvettenkapitän
Beiträge: 2111
Zitat bluesunset;19281860
Ansonsten danke für den Test, er zeigt immerhin, dass es in der Praxis egal ist bis auf für extreme Übertakter.


Richtig! Ich denke auch dieses Fazit ist bei Bzzz noch nicht wirklich angekommen, aber das hätte man im Text natürlich noch deutlicher hervorheben können.
#31
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Registriert seit: 22.08.2006

Fregattenkapitän
Beiträge: 2586
Bzzz hat aber vollkommen recht. Bei einem solchen Test, wo ihr eine Abweichung von gerade einmal 1K feststellt, kann man auf Grund der oben von Bzzz angeführten Gründe das Ergebnis nicht ernst nehmen. Bei sagen wir 3 bis 4 K lassen sich alle diese kleinen Fehler nicht wegdiskutieren aber bei Werten von 1K oder kleiner, kann man diese nur unter Laborbedingungen erst nehmen.

Übrigens ist ein konvexer Kühlerboden auch deswegen von Vorteil, weil die Flächenpressung selbst bei zwei zueinander planen Flächen nicht konstant ist. An den Rändern tritt eine höhere Spannung als in der Mitte der Kontaktfläche auf.
#32
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Registriert seit: 23.03.2012

Korvettenkapitän
Beiträge: 2111
Was bringt es dir denn zu wissen, dass die Differenz nicht ungefähr 1K, sondern, sagen wir, 0,965K +/-0,73K beträgt?! Am Ende heißt es genauso, dass so 'nen Unterschied keinen interessieren wird.
#33
Registriert seit: 07.08.2005
Schwandorf
Kapitänleutnant
Beiträge: 1732
Auch wenn das Ergebnis stimmt, was ich gar nicht bezweifeln will, ist es für die Realität mehr als unwichtig. Allein wann man nur leicht unterschiedliche Werte für WLPs und Anspressdruck annimmt, könnte ein ganz (minimal) anderes Ergebnis rauskommen. Dass man weiß, dass es keinen Unterschied gibt, ist aber auch nicht schlecht. Von daher: Guter Test, aber mir wird es auch in Zukunft egal sein, wie Kühler und CPU nun genau beschaffen sind.
#34
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Registriert seit: 29.09.2005
sleeping under tartaros
Korvettenkapitän
Raupe Nimmersatt
Beiträge: 2872
Danke für den mühevollen Test - ich war dazu bislang zu faul => schön, die Ergebnisse so angenehm aufgetafelt zu bekommen :)
#35
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Registriert seit: 29.11.2009

Oberbootsmann
Beiträge: 998
ich enthalte mich vorerst, mein text war nicht die feine englische.

um es kurz und fair zu widerholen: der test hat keine aussagekraft, bzzz hat bereits die gründe genannt. hier muss nachilfe im messen und auswerten genommen werden. Vor allem müssen die grundlagen der Messtechnik besprochen werden. Ich biete mich gerne an in dem gebiet aufzuklären.
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