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BenchBros und MSI: Erste Kaby-Lake-Ergebnisse bei -196 °C

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benchbros msi kaby lakeNach den ersten Leaks erfolgt nun in Zusammenarbeit mit MSI und den BenchBros die Veröffentlichung weiterer Benchmarks der Kaby-Lake-Generation von Intel. Es wird noch ein paar Tage dauern, bis die offizielle Vorstellung stattfindet, es deutete sich aber in den vergangenen Wochen bereits an, dass eine zeitgleiche und zeitgenaue Veröffentlichung kaum möglich wird. Mit den BenchBros gemeint ist Andreas Bock, der hier Forum bekannt unter dem Nickname loppy83 und bereits seit Jahren in der Overclocking-Szene unterwegs. Von ihm stammen die nun folgenden Ergebnisse.

Grundlage für die Tests und Ergebnisse sind die Chance das MSI Z270 XPOWER GAMING TITANTIUM mit mehreren Intel Core i7-7700K unter LN2 zu testen. Das Board sieht dem Z170 XPOWER zum Verwechseln ähnlich. Bis auf ein paar Details und natürlich dem Z270 hat sich auch nicht viel geändert.

Binning on Air

Wie bei jeder neuen Generation testet man erst unter Luft und lernt das neue System kennen. Vieles ist identisch zur Skylake Plattform, sodass es dieses Mal sehr schnell ging, bis man die ersten BIOS Bugs melden konnte und diese bearbeitet wurden. So testet man den Speicher, die Performance und die zur Verfügung gestellten Tools und ob diese in den benötigten Betriebssystemen korrekt funktionieren.

Anschließend gilt es die besten CPUs zu finden. Getestet wurden 83 CPUs. Erst unter Luft (einfach lose aufgestellter Luftkühler) und die besten dann unter LN2. Folgende Settings wurden zum binnen verwendet. VSA und VIO wurden mit Absicht recht hoch angesetzt, um ein realistisches Setting später für LN2 zu haben:

  • CPU ungeköpft
  • 5.000 MHz CPU-Takt
  • 4.500 MHz Cache-Takt
  • 3.600 MHz RAM-Takt bei Timings von 12-11-11
  • CPU VCore 1,40 V zum Booten
  • CPU SA = 1,25 V
  • CPU IO = 1,20 V
  • VRAM = 1,80 V
  • andere Spannungen AUTO

Mit diesen Settings habe wurde ins Windows 7 64 Bit gebootet und der Benchmark Cinebench R15 verwendet. Nun wurde im Windows die VCore so lange reduziert, bis das System instabil wurde. Folgende Ergebnisse wurden dabei ermittelt:

Danach wurde eine CPU mit 1,27 V genommenund diese in Prime95 getestet. Prime95 war dabei bei 1,297 V (gemessen mit einem Multimeter) ungefähr 20 Minuten stabil.

Binning on LN2

Die CPUs mit 1,27 V und weniger wurden daraufhin geköpft und diese unter LN2 getestet. Mit folgenden Settings wurde mit jeder CPU angefangen. Im Anschluss wurden die einzelnen Spannungen individuell angepasst. Folgende Voreinstellungen wurden gewählt:

  • CPU geköpft (Thermal Grizzly)
  • 5.500 MHz CPU-Takt
  • 5.000 MHz Cache-Takt
  • 3.866 MHz RAM-Takt bei Timings von 12-11-11
  • VCore 1,6 V zum Booten
  • CPU SA = 1,25 V
  • CPU IO = 1,20 V
  • CPU DMI = 1,60 V
  • CPU PLL = 2,40 V
  • CPU PLL OC = 2,00 V
  • CPU PLL SFR = 1,20 V
  • CPU ST = 1,65 V
  • CPU ST V6 = 1,65 V
  • VRAM = 1,90 V

Bei einer CPU-Temperatur von -100 °C wurde mit diesen Einstellungen das Windows gestartet. Ab hier wurde die Temperatur Richtung Full Pot (-196 °C) getrieben und geschaut, ob es einen Cold Bug (CB) gibt. Manche CPUs haben für Full Pot 2,6 V CPU PLL und 1,7 V CPU DMI gebraucht, aber im Prinzip waren alle frei von diesem Cold Bug. Wichtig dafür war, dass unter CPU Features das DMI Interface auf "Gen2" gestellt wurde. So konnte man den PCie Cold Bug umgehen.

Bei Full Pot wurde versucht CPU PLL, CPU PLL OC, CPU ST und CPU ST V6 zu minimieren, bis noch sicher Full Pot möglich war. Diese Spannungen heizen in der CPU mit am meisten und mehr Wärme bedeutet weniger Takt, da diese Chips sehr gut auf Temperatur reagieren.

Die beste CPU brauchte lediglich 2,25 V CPU PLL, 1,78 V CPU PLL OC und 1,5 8V ST/ST V6. Wenn man die Wärme innerhalb der CPU minimiert hatte und immer noch CB frei unterwegs war, konnte nun endlich Core und Cache austestet werden. Der Cache wurde immer zwei Multiplikatoren unterhalb des Cores zum schnellen testen belassen. Ab 6.500 MHz aufwärts wurde bei 6.300 MHz Cache-Takt verblieben und bei guten CPUs gesondert getestet. Eine extra Cache-Spannung gibt es nicht. Diese hängt mit dem VCore-Wert zusammen.

Bei den heftigen Multicore-Benchmarks wie Cinebench und Geekbench war die Skalierung der CPU bei ca. 1,85 bis 1,87 V zu Ende. Bei den leichten Singlecore-Benchmarks wie SuperPi 1M und Pifast wurde die Grenze bei 1,98 V gesetzt. Bei den harten Multicore-Benchmarks gilt es einen guten Kompromiss zwischen Vcore und Takt zu finden. Eigentlich bedeutet mehr Vcore auch mehr Takt. Gleichzeitig bedeutet mehr Vcore aber auch mehr Wärme und damit wieder weniger Takt. Das muss man also gut ausloten und austesten. Die beste CPU lief mit 1,85 V mit einem Takt von 6.730 MHz im Cinebench R15 und mit 1,83 V bei 6.750 MHz. Hier sieht man sehr schön, dass mehr Wärme kontraproduktiv sein kann.

Letztendlich wurden die folgenden Rekorde erreicht:

  • Pifast - 7070MHz - 1,97V - 8,97s WELTREKORD!
  • Cinebench R15 - 6730MHz - 1,85V - 1489 Punkte 4-Core Rekord!
  • Cinebench R1!:5 - 6745MHz - 1,85V - 16,45 Punkte 4-Core Rekord!
  • Geekbench Multicore - 6730MHz - 1,86V - 28671 4-Core Rekord!
  • GPUPI 1B for CPU - 6800MHz - 1,91V - 3min 50s 944ms 4-Core Rekord!
  • WPrime 32M - 6800MHz - 1,91V - 2,921s 4-Core Rekord!
  • WPrime 1024M - 6730MHz - 1,88V - 1min 33s 109ms 4-Core Rekord!

Nicht mit jedem Ergebnis zeigt sich Andreas Bock dabei zufrieden. Weitere Benchmarks wie TU, HWBot Prime und SuperPI 1M und 32M sollen noch nachgereicht werden. Genauso stehen auf dem Plan die 3D Benchmarks Aquamark 3 und die 3DMarks 2001, 2003, 2005 und 2006. Ein BIOS-Bug im Zusammenspiel mit dem Speicher sorgt allerdings noch dafür, dass diese Ergebnisse derzeit nicht zur Verfügung stehen und die oben genannten Werte noch verbessert werden.

Fazit

Der Intel Core i7-7700K auf Basis von Kaby Lake fühlt sich unter LN2 nicht anders an als die Intel Core i7-6700K auf Basis von Skylake an. Es ist und bleibt ein neus Skylake-Stepping mit etwas höherem Takt. Aber in Sachen Performance sind Clock-to-Clock beide gleich.

Intel konnte aber die Qualität und damit die maximalen Taktraten erheblich verbessern, so dass aus 83 CPUs ein Sample gefunden werden konnte, was es bei Skylake nicht gegeben hat. Für die besten Skylake CPUs musste man mehrere 100 CPUs binnen, oder verdammt viel Glück haben, um zum Ziel zu gelangen.

Die Plattform macht also weiterhin Spaß und wird viele neue Rekorde bringen. Das hier war nur der Anfang und Andreas Bock wird weiter dran bleiben, um eine noch bessere CPU zu finden. Mal sehen, wo er nach einem Jahr landen wird, wenn man die ersten Ergebnisse von Skylake mit denen jetzt vergleicht. Es ist davon auszugehen, dass bei etwas mehr als 7.000 MHz unter LN2 noch lange nicht Schluss ist.

Am interessantesten dürfte für die meisten aber sein: Man kann mit üblichen Mitteln wieder die 5GHz+ erreichen. Kaby Lake ist also die perfekte Symbiose aus Sandy-Bridge (5G+ unter Luft/Wasser), Ivy-Bridge (Full Pot) und Skylake (Performance). Weiter so Intel!