Auch wenn die Anwendung des PTM 7950 von Honeywell alles andere als angenehm ist, habe ich vor alle Geräte die theoretisch „bis zum Ende“ ohne große Wartungsmaßnahmen laufen sollen damit auszustatten. In diesem Fall sogar wie es eigentlich gedacht ist, nämlich „Direct Die“, also ohne IHS (Integrated Heatspreader). Parallel dazu habe ich ein wenig mit Passivkühlkörpern auf den GPU-VRMs (die sehr heiß werden!) experimentiert, mit leider nur mäßigem Erfolg.

GPU VRMs

Die vorgesehene Kühlfläche passt gerade eben nicht auf die VRM-Komponenten der nun verbauten Nvidia Quadro 2000M, was dazu führt das diese ziemlich schnell sehr warm werden. Nicht wirklich kritisch wenn man keine Dauervollast der GPU anstrebt, bei 3D-lastigen Spielen steigen die Temperaturen jedoch unaufhörlich in unangenehme Regionen zumal das HP EliteBook 8540p nur einen Lüfter besitzt, der CPU und GPU gleichzeitig kühlen muss.

Auch in diesem Fall wäre ein bestenfalls aus Kupfer gefrästes Teil, das samt dünnem Wärmeleitpad unter der vorhandenen Kühlfläche angebracht wird und diese seitlich erweitert das Optimum. Leider habe ich weder eine passende Fräsmaschine noch das Material zur Hand. Um diese Stellen geht es:

Die schwarzen SMD-Komponenten sind die Spannungsregler (VRMs), links durch das Wärmeleitpad und die Heatpipe verdeckt. Um wenigstens etwas Wärmespeicherungskapazität aufzubauen, habe ich ähnlich wie zuvor oft bei M.2-SSDs einen improvisierten Kühlkörper* aus Aluminiumfolie gebaut und mit schwarzem PVC-Isolierband* am direkten Kontakt zur Tastatur gehindert. Platziert ist das auf vorsichtig positionierten zusätzlichen Wärmeleitpads, immerhin leitet Aluminium Elektrizität und könnte im schlimmsten Fall einen Kurzschluss verursachen:

Bis hierhin befand sich weiterhin Arctic MX-4 Wärmeleitpaste* auf dem CPU- und GPU-Die um die Differenzen der VRM-Temperaturen nicht zu verfälschen.

Temperaturunterschiede der GPU-VRMs

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Wie man sehen kann wird alles trotzdem noch unangenehm warm. Es müsste ein ordentlich gestalteter Kühlkörper ergänzt werden und selbst dieser würde vermutlich keinen weltbewegenden Unterschied mehr machen, sobald die thermische Sättigung erreicht ist. Die Heatpipe und die gesamte Kühlerkonstruktion von HP kann nur eine bestimmte Wärme in einer bestimmten Zeit abtransportieren.

PTM 7950 auf CPU und GPU

Dieses Mal wieder mit vorgekühlten Pads, ich habe mir die passenden Größen aus einem mit 80 x 40 mm herausgeschnitten. Das CPU-Die des i7-840QM ist ungefähr 25 mm lang und 15 mm breit, das der GPU ca. 15 x 20 mm. Ich habe also einen 40 mm langen und 20 mm breiten Streifen mit einer scharfen Schere aus dem größeren Pad geschnitten und dann nochmal passend getrennt.

Ein geändertes Haftverhalten ist wirklich zu erkennen: Die Adhäsion auf dem CPU-Die war sofort und stark, viel besser und stärker als auf den Heatspreadern zuvor. Auf der GPU wollte das Pad dagegen nicht so richtig, evtl. waren doch noch Rückstände der Wärmeleitpaste vorhanden (Silikonöl!).

Vom Prozess habe ich dieses Mal keine Fotos gemacht, der Ablauf ist ja schon sehr gut dokumentiert. Viel interessanter dürften die Vergleichsergebnisse sein:

CPU – Temperaturen aller Einzelkerne

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

CPU – Kern-Maximum

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

GPU

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Fazit

Überraschend für mich war die doch deutliche Verbesserung der CPU-Temperaturen. Natürlich war die Wärmeleitpaste auch schon einige Betriebsstunden und Jahre alt aber trotzdem. An der GPU-Temperatur hat sich nicht wirklich viel getan, die VRM-Temperaturen dieser sind leider wie zuvor in einem unerwünscht hohen Bereich. Das wird wohl so bleiben müssen.

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Interessant dürfte auch sein, wie sich die Temperaturen der verbauten NVMe-SSDs verhalten. Der Bauraum ist schließlich stark begrenzt und diese SSDs tendieren ja dazu, wirklich heiß zu laufen.

Dazu habe ich Messungen ohne SATA-Caddy (inklusive Lüfter), mit Caddy samt Lüfter und zum Schluss mit Caddy, Lüfter und selbstgebautem Aluminium-Passivkühler durchgeführt um die jeweiligen Änderungen darzustellen.

Verbaut war immer eine Mega Fastro MS200 mit 2 TB in M.2 Slot #2, diese tendiert dazu sehr heiß zu laufen (Vorallem der Controller). Eine Samsung 970 Evo Plus erreicht leicht niedrigere aber letztendlich ähnliche Temperaturen. Eine „Laufwerkstemperatur 2“ existiert irgendwie nicht, daher fehlt diese unten auch.

Laufwerkstemperatur 1

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Laufwerkstemperatur 3

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Laufwerkstemperatur 4 (Vermutlich der Controller)

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Laufwerkstemperatur 5

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Laufwerkstemperatur 6

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Laufwerkstemperatur 7

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Die Wirksamkeit besonders des Wärmeleitpads samt Aluminiumkühlkörper ist nicht von der Hand zu weisen.

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Auch hier soll wieder je ein Wärmeleitpad von Honeywell angewendet werden, wieder das PTM7950, wieder von AliExpress. Ich habe nicht vor das TIM dieser Mini-Server in den nächsten Jahren auszutauschen und daher liegt ein Wärmeleitpad nahe.

Dieses Mal habe ich ein 80 x 40 mm breites Pad gekauft, leicht gekühlt und auf ca. 30 mm Breite zugeschnitten. Das dann zwei mal, was ca. 20 mm Pad übriglässt – Das würde sogar noch für einen kleineren Chip reichen.

Wie man das Pad anbringt habe ich das erste Mal als ich eines verbaut habe dokumentiert, der einzige Unterschied ist das ich nun vorgekühlt habe. Das hat tatsächlich geholfen: Die erste Folie abzuziehen war um einiges einfacher. Die Haftung am Heatspreader war dafür sogar noch schlechter.

Als nächste Verbesserung würde ich also wieder vorkühlen, dann die erste Folie vom Pad abziehen und warten bis das Pad wieder Raumtemperatur erreicht hat. Dann erst würde ich versuchen die zweite Folie abzuziehen. Trotzdem ist der Prozess auch beim zweiten und dritten Mal kein Spaß.

Fotos vom Anbringen der Pads

Vergleichsmessungen MX-4 / PTM7950

Am unmodifizierten Mini-PC habe ich aussagekräftige Vergleichsmessungen mit MX-4 von Arctic und dem PTM7950 von Honeywell gemacht um die Differenz zu zeigen. Auch hier wäre Direct Die Kühlung das Optimale und nicht auf dem Heatspreader und es wurden mehrere Heiß-Kalt-Zyklen durchgeführt um das Pad auf gute Funktion zu bringen. Als Testlast habe ich Prime95 mit Small FFTs samt AVX verwendet.

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Ganze 1,5°C Verbesserung im Durchschnitt durch das Pad, immerhin.

Vergleichsmessungen beider Mini-PCs mit PTM7950

Auch interessant zu sehen sind die Unterschiede beider PCs, durch den modifizierten Kühler und den offensichtlich schlechteren Anpressdruck.

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Knapp 3°C heißer läuft der nicht optimal anpressende Umbau-Kühler. Da hätte ich schlechteres erwartet, damit kann ich gut leben.

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Durch den stark modifizierten dritten Befestigungspunkt des CPU-Kühlers ist fraglich, ob der Anpressdruck ausreicht um thermisches Drosseln auszuschließen. Da ich ja zwei baugleiche Mini-PC-Exemplare habe kann ich zwischen modifiziertem und originalen Kühler gut vergleichen.

Mit der zuerst verwendeten MX-4 Wärmeleitpaste habe ich getestet ob thermisches Drosseln einsetzt, das war nicht der Fall. Da wir immer noch in einer Dachgeschosswohnung leben und die Außentemperaturen in den letzten Tagen 30°C überschritten haben waren die Messwerte eher nicht brauchbar, wenn die Ansaugluft locker 5°C wärmer ist als am Tag zuvor sind die Ergebnisse nicht aussagekräftig. Um die 84°C waren die Maximalwerte mit Cinebench R23 30 Minuten Multicore.

Andruckbild

Meine Senkkopfschraubenkonstruktion kann den ursprünglichen Anpressdruck leider nicht ersetzen:

Es ist gut zu sehen, das sich der Druckpunkt nicht mittig sondern eher nach rechts verschoben befindet was zeigt, das in der modifizierten Ecke mehr Druck nötig wäre.

Ich werde meine Konstruktion so belassen, da sich die Temperaturen nicht extrem verschlechtert haben. Optimal ist das so trotzdem nicht: Bei einem 65 Watt Modell mit stärkerem Kühler wäre diese Umsetzung eher keine Option. Ich denke ich komme gerade so noch einmal mit dem Aluminiumwinkel davon da die CPU so stromsparend ist (35 Watt).

Als nächstes ersetze ich die Wärmeleitpaste beider EliteDesk 800 G6 DM durch Honeywell PTM7950 Wärmeleitpads, um möglichst lange nicht an die Kühler zu müssen.

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PTM, also „Phase Transition Material“ ist spätestens seit 2022 im PC-Bereich ein immer wieder aufkommendes Thema. Manche Hersteller verwenden dieses mittlerweile standardmäßig in ihren Produkten (beispielsweise in bestimmten Notebookmodellen von Lenovo und in Servern).

Warum man überhaupt eine Alternative zur klassischen Wärmeleitpaste* suchen sollte macht sich besonders bei Gerätschaften mit hoher bis sehr hoher Leistungsdichte (z.B. moderne GPUs) bemerkbar: Der sogenannte „Pump-Out-Effekt“ tritt auf. Durch das zyklische Erhitzen und Abkühlen des Siliziums bzw. des IHS und des Kühlers wird durch die gleichzeitig stattfindende Ausdehnung und Schrumpfung des Materials über Zeit die Wärmeleitpaste herausgedrückt und im Ergebnis wird der Kontakt zwischen beiden Bauteilen über die Zeit immer schlechter – die Kühlleistung sinkt.

Daher auch die Empfehlung vieler mindestens einmal im Jahr die Wärmeleitpaste zu tauschen, wenn ein Gerät häufig und am Limit läuft da die Kühlleistung spürbar und messbar nachlässt. Den niedrigsten Wärmeübergangswiderstand hat Wärmeleitpaste also immer dann wenn diese frisch erneuert wurde oder kurz darauf. Danach wird die Kühlleistung graduell von Zyklus zu Zyklus immer minimal schlechter.

Auch die sonstigen Vor- und Nachteile der üblichen TIMs inklusive PTM kann man tabellarisch gut gegenüberstellen:

Einfach ausprobieren!

Ähnlich wie damals beim Flüssigmetall wollte ich dieses PTM von Honeywell schon seit ich davon las ausprobieren. Die Vorteile liegen auf der Hand:

• Kein Pump-Out
• Theoretisch kein Wartungsaufwand in der Zukunft
• Minimal bessere Wärmeübertragung als Paste
• Kein Kurzschlussrisiko bzw. hoher Aufwand wie bei Flüssigmetall (oder über Zeit angefressene Oberflächen)

Es gibt aber auch Nachteile, zum Beispiel müssen einige Temperaturzyklen durchgeführt werden um die volle Leistung zu erreichen. Das sollte allerdings das kleinste Problem sein. Die Anwendung ist auch nicht wirklich komfortabel.

Vor kurzem habe ich zwei Exemplare der 40 x 40 mm Variante günstig bei einem reputablen Verkäufer auf AliExpress* erworben. Dieses Maß passt auf die Heatspreader aller älteren und neueren Intel- und AMD-Desktopprozessoren (Aber nicht auf die großen Server- oder Workstation-CPUs!).

Das Ganze kam als Set, mit allem was benötigt wird:

Anwendungszweck, oder: Das Opfer

Ideal wäre eine Anwendung des PTM bei Direct-Die-Kühlung, also wenn der Kontakt zwischen Siliziumdie und Kühler direkt stattfindet, nicht durch einen zusätzlichen „Integrated Heatspreader“ (IHS).

Da bei Desktop- und Serverprozessoren im Normalfall immer ein IHS verbaut ist muss ich das PTM wohl oder übel erst einmal in diesem suboptimalen Fall testen:
Der Prozessor im „Küche-PC“ mit dem maximal übertakteten und luftgekühlten Intel Core i7-7700K soll das erste Opfer werden. Einmal weil ich auf das System im Ernstfall verzichten könnte und zum zweiten weil der Zugang zur Hardware im Moment sehr einfach ist. Dazu sollte ich durch den Betrieb am Spannungs- und Kühlungslimit deutliche Unterschiede sehen und messen können, trotz IHS.

Vorab sollte gesagt sein, das diese CPU vor längerem delidded, mit Thermal Grizzly Conductonaut* versehen und mit Elring Dirko HT* verschlossen wurde um die von Intel ab Werk verwendete, sehr schlechte Paste zwischen Die und Heatspreader zu ersetzen. Zum gesamten Projekt „Küche-PC“ habe ich damals eine Beitragsserie verfasst, in der auch das Delidding detailreich beschrieben wird. Hier geht es also um den zweiten Übergang zwischen Heatspreader und Kühllösung.

Im Moment ist die Hardware temporär völlig gehäuselüfterlos in einem gebrauchten Graphite Series 230T von Corsair verbaut:

Um den Thermalright Peerless Assassin 120 SE* zu entfernen musste ich das Mainboard ausbauen, es war mir einfach zu eng. Das war eine weise Entscheidung, wie sich noch zeigen wird.

Kühler entfernen und Reinigung

Nachdem der Zugriff auf alle Komponenten durch das Ausbauen des Boards wesentlich einfacher wurde, habe ich den Kühler entfernt und alle Teile zuerst trocken mit Papiertüchern und dann mit Isopropanol* (statt den mitgelieferten Tüchern) sorgfältig gereinigt:

Los gehts…

Erst einmal das PTM-Set komplett ausgepackt und das 40 x 40 mm Pad mit einer scharfen Schere etwas besser an die Maße des IHS vom i7-7700K angepasst, dann zuerst einseitig eine der mitgelieferten Abziehhilfen angebracht:

Im Anschluss habe ich eine zweite Abziehhilfe auf der gegenüberliegenden Seite des Pads angebracht, eine Folie abgezogen, vorsichtig gezielt und das Pad auf dem Heatspreader „positioniert“ – Wenn man das so sagen möchte wenn etwas einfach fallengelassen wird und dann final so kleben bleiben muss weil die Haftung direkt sehr stark und die Gefahr der Beschädigung des Pads sehr hoch ist. Dann wurde die zweite, obere Schutzfolie abgezogen, wo man an der leicht beschädigten Ecke des Pads sehen kann das dies alles andere als einfach war (Zweites Foto unten links).

An dieser Stelle wäre ein vorheriges Herunterkühlen des Pads wie vielfach empfohlen angebracht, ich wollte es absichtlich ohne versuchen. Es ging, war aber kein Spaß. Das nächste Mal werde ich das PTM für 10 – 15 Minuten vorher kühlen. Die „Löcher“ waren sichtbare Lufteinschlüsse, die ich mit einer Nadel angepiekst habe damit ich die Luft herausdrücken konnte:

Im Anschluss habe ich den Kühler wieder vorsichtig montiert, die Lüfter angebracht, eingesteckt und alles wieder zurück ins Gehäuse gebaut.

Erster Eindruck

Eigentlich wollte ich direkt inklusive dem ersten 45°C Phasenwechsel eine Aufzeichnung mit HWiNFO machen: Die Kühlleistung war aber doch einige Grad Celsius schlechter als zuvor was mehrere Bluescreens zufolge hatte sobald Volllast angelegt wurde. Zwischen 90°C und 100 °C auf dem heißtesten Kern, zuvor hab ich 90°C oder mehr nie gesehen – Bei gleichen Randbedingungen.

Also bin ich über zwei Tage hinweg nebenbei erst einmal 5 Zyklen bestehend aus folgenden Schritten abgefahren um einen sauberen „Burn-In“ zu bekommen – Es ist schließlich bekannt das die volle Kühlleistung des PTM7950 erst durch einbrennen erreicht werden kann:

• 10 Minuten Leerlauf
• 30 Minuten Cinebench R23 Multicore
• 10 Minuten Leerlauf
• 10 Minuten Prime95 ohne AVX (Overclock ist nicht AVX-stabil)
• PC ausschalten und mindestens eine Stunde abkühlen lassen

Am Ende habe ich über mehrere Stunden Prime95 ohne AVX laufen lassen, es sind dann keine Auffälligkeiten, Abstürze oder Ähnliches mehr aufgetreten. Daran sieht man wie sich die Kühlleistung verbessert aber auch wie hart an der Grenze dieser Overclock sowohl thermisch als auch spannungstechnisch ist (5.2 GHz bei Last auf 3 – 4 Kernen, 5.3 GHz bei Last auf 1 – 2 Kernen – bei knapp unter 1.40 Volt Vcore mit Luftkühlung!).

Die Unterschiede im Detail

Vor dem Umbau auf das PTM habe ich mehrere, 10 Minuten dauernde Durchläufe von Prime95 ohne AVX mittels HWiNFO aufgezeichnet, mit je 20 Sekunden Vor- und Nachlauf um auch die An- und Abstiege gut zu sehen. Nach dem Umbau und der Burn-In Phase habe ich das wiederholt. Am Ende habe ich aus je 3 aufgezeichneten Messungen die jeweils repräsentativste, durchschnittlichste herausgenommen und vergleiche hier also die verschiedenen relevanten Werte eines MX-4 Runs (Blau) und eines PTM7950 Runs (Rot). Das System wurde zuvor mindestens eine halbe Stunde warmlaufen gelassen um annähernd realistische Werte zu erreichen (Cinebench R23 Multicore, 30 Minuten).

Die Wärmeleitpaste* war zum Zeitpunkt schon einige Monate in Betrieb, hatte aber deutlich weniger als 100 Zyklen hinter sich. Wenn überhaupt sollte nicht viel Unterschied zu einer frisch aufgetragenen Paste sein, auch da das System weit entfernt von stark belastet betrieben wird. Wie man den Fotos entnehmen kann war auch noch kein nennenwerter „Pump-Out“ zu sehen (Der sowieso eher und stärker bei Direct-Die-Kühlung auftritt).

Die jetzt folgenden Gegenüberstellungen aus den Logs von HWiNFO erzeugten Grafiken habe ich mit „Log Visualizer“ erstellt:

Temperaturvergleich des ersten Kerns

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Temperaturvergleich des zweiten Kerns

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Temperaturvergleich des dritten Kerns

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Temperaturvergleich des vierten Kerns

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Temperaturen aller Einzelkerne

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Temperatur der gesamten CPU

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Grad Celsius.

Zwischenfazit

Die Temperaturen haben sich durch die Bank leicht aber deutlich messbar und außerhalb von Toleranzen verbessert. Auffällig ist die nahezu identische Temperaturstreuung der einzelnen Kerne egal mit welchem TIM zwischen IHS und Kühler: Das Flüssigmetall* ist auf dem Die unter dem Heatspreader wohl nicht perfekt gleichmäßig verteilt, sowohl mit Paste als auch mit PTM. Selbst wenn, exakt gleiche Werte sind wohl aus verschiedensten Gründen nie erreichbar, angefangen mit der schwankenden Siliziumqualität auch innerhalb des Dies.

Weiter geht es mit Vergleichen der Leistungsaufnahme und den Lüftergeschwindigkeiten.

Leistungsaufnahme der gesamten CPU

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Watt.

Lüftergeschwindigkeiten (2 x 120 mm von Thermalright, PWM)

Die drei Werte in der Tabelle sind von links nach rechts: Minimum, Maximum und Durchschnitt. Die angegebenen Werte sind in Umdrehungen pro Minute.

Zusammenfassung

Da ich nicht unter Laborbedingungen teste, werden die Messwerte nicht 100% akkurat sein da ich Dinge wie Luftdruck und Raumtemperatur nicht kontrollieren kann. Trotzdem kann ich mich auf eine klare Richtung festlegen:

Selbst beim Einsatz auf einem Heatspreader ist das PTM7950 mindestens nicht schlechter als gute Wärmeleitpaste. In den vorangegangenen Messungen eher durchweg leicht besser. Natürlich gibt es auch deutlich teurere und zumindest im Datenblatt etwas bessere Wärmeleitpasten als die MX-4 von Arctic*. Aber egal welche, es ging mir primär darum Pump-Out zu verhindern und infolgedessen Wartungen an der Kühlung zu vermeiden (Außer dem regelmäßigen Entstauben).

Über mittel- oder langfristiges Verhalten des PTM kann ich natürlich im Moment keine Aussage treffen. Ebenso ist das von mir erworbene Produkt auf AliExpress mit den passenden Werten und einem echt aussehenden Honeywell-Logo versehen – trotzdem kann das enthaltenen Pad eines der mittlerweile vielen Nachahmer sein. Sehr schwierig das mit Hausmitteln zu überprüfen.

Ich persönlich bin mit dem Ergebnis zufrieden, wenn die Kühlleistung nicht nachlässt hat die Umrüstung genau das bewirkt was sie sollte. Wenn sich die Situation ergibt werde ich das PTM eines Tages auf einem sehr leistungsdichten GPU-Die anwenden, da sollten die Ergebnisse noch deutlich besser sein, besonders längerfristig.

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Aus persönlicher Neigung und etwas Zufall ist es dann ein AMD Threadripper der ersten Generation geworden, samt Mainboard und Kühler. Den Anschaffungspreis beschreibe ich einfach mit „unignorierbar niedrig“, gekauft wurde gebraucht via Kleinanzeigen.

Ein Threadripper war nicht meine erste Wahl, aber oben mit dabei. Der Stromverbrauch besonders im Leerlauf soll ziemlich hoch sein, das dürfte der Multi-Die-Bauweise dieser CPUs geschuldet sein. Auf der positiven Seite gibt es reichlich PCI-Express 3.0 Lanes. Das Bundle bestand aus den nun folgenden Komponenten:

Prozessor

⧉ AMD

⧉ TPU

⧉ TPU

CPU-Kühler

Mit dem Augenmerk auf Optik beinhaltete das Bundle einen leistungsstarken Wraith Ripper Prozessorkühler von CoolerMaster. Passend nur für den Sockel TR4, speziell zum Release der zweiten Generation Threadripper auf den Markt gekommen. Ich hätte etwas flacheres (und ohne RGB) von Noctua, BeQuiet oder Thermalright gekauft, aber es hat sich eben so ergeben.

⧉ CoolerMaster

⧉ CoolerMaster

⧉ CoolerMaster

Mainboard

Mit diesem bin ich etwas unzufrieden – Es ist ein RGB-im-Überfluss-Tannenbaum geworden, ein AORUS Gaming 7 von Gigabyte. Für den Einsatz in einem Rackgehäuse eigentlich nicht das Richtige. Aus technischer Sicht wird es gut funktionieren, das RGB schalte ich vollständig ab.

Die VRMs sind aber schon recht schwach ausgelegt, da ist der 1950X (oder das Nachfolgeräquivalent 2950X) das höchste der Gefühle. Mit neuer UEFI-Version laufen ja theoretisch auch Threadripper der zweiten Generation, die zum Teil eine wesentlich höhere TDP aufweisen (32 Kerne und 64 Threads mit dem 2990WX -> 250 Watt TDP). Übertakten ist mit diesem Board eher nicht zu empfehlen, mit keiner Threadrippervariante für TR4. Zu schwach ist die Stromversorgung und deren Kühlung.

Wenn ich die Wahl gehabt hätte wäre ich wie meistens in Richtung MSI oder ASUS gegangen. Das Gigabyteboard ist trotzdem gut nutzbar für den angedachten Einsatzzweck.

⧉ Gigabyte

⧉ Gigabyte

⧉ Gigabyte

Weiter gehts mit den weiteren Komponenten, allen voran RAM.

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Nachdem ich Windows XP mit minimalen Treibern auf eine 40 GB PATA Festplatte von Seagate installiert hatte, um einige Hardwaretests durchzuführen, stellte ich folgendes fest:

• Die CPU-Lüfter haben bei beiden PCs einen ganz klaren Lagerschaden und müssen getauscht werden
• Die Wärmeleitpaste muss neu*, die Lüfterdrehzahl ist immer recht hoch
• Bei einem Netzteil macht der Lüfter auch Geräusche
• Die stärkere ATI Radeon 9800 XXL im P4-System ist Teildefekt: Der VRAM hat einen Schaden, das Bild wird gelegentlich verzerrt und farbverfälscht angezeigt, bei Last bis zum irreversiblen Blackscreen
• Alles wird sehr warm, die Legende besagt das die vierer Pentiums wahre Heizlüfter waren. Kommt hin.

Ersatzteile müssen her

Den lärmenden Lüfter im Netzteil habe ich einfach ausgebaut, gereinigt, das Lager gefettet und wieder eingebaut. Das empfehle ich nur Elektronikern, Netzteile zu öffnen ist gefährlich. Nun ist der Lüfter sogar leiser als der andere, unauffälligere.

Die Wärmeleitpaste wurde durch die bei mir beliebte MX-4 von Arctic ersetzt* – Die Originale auf den Prozessoren war so ausgehärtet das ich trotz warmlaufenlassen des Systems bei beiden PCs die CPU am Kühler kleben hatte. Sehr gefährlich, verbogene Pins zu richten macht keinen Spaß. Den Celeron D musste ich seitlich mit einem Schlitzschraubendreher vom Kühler hämmern (!). Ich hatte Glück im Unglück, kein einziger Pin war verbogen. Auch auf dem Chipsatz wurde die Paste erneuert.

Als Ersatz für die teildefekte Radeon 9800 XXL fand ich in meinem Sammelsurium eine funktionierende Radeon 9600 Pro von Sapphire, AGP 8x. Das passt sehr gut. Der Treiber ist exakt derselbe.

Die CPU-Lüfter haben 80 mm – Ein eher unübliches Maß. Ich habe generische gefunden, passend zur Power-LED am Einschalter blau leuchtend*. Eine kleine optische Aufwertung könnte man sagen. Es sind nicht die leisesten ihrer Art, aber extrem viel besser als die Originalen waren.

Festplatten waren überhaupt kein Problem, wenn ich irgendetwas viel habe dann Datenträger jeglicher Art, Bauform und Ausführung.

Die Hardware

Und nun?

Da das Grundsystem möglichst seriennah bleiben sollte, habe ich dafür bei den vorgesehenen Betriebssystemen alles herausgeholt. Als Minimum sollte ja wie bereits geschrieben Windows 98 SE laufen, ich bin aber an die Limits des Möglichen gegangen was in diesem Fall AGP 8x ist, wofür es irgendwann einfach keine Unterstützung mehr gab.

Der Beitrag <h5>Medion PC-MT6 #4: </h5><h3><b>Wartung und Aufrüstung</b></h3> erschien zuerst auf flohs blog.

Nachdem ich vor langem in den Besitz einer dieser Desktopprozessoren aus dem Hause Intel kam, fiel mir beim Umräumen anderer Hardware das Bundle aus Mainboard und CPU nun wieder in die Hände. Ich persönlich habe auf dieser Plattform noch nie übertaktet, nach allem was man in Übertakterkreisen der damaligen Zeit (2007 / 2008) liest sollte einiges an Potenzial vorhanden sein. Mangelhafter Hitzetransfer in den Heatspreader ist kein Thema, Prozessoren dieser Ära waren verlötet.

Bei diesen ersten Vierkernern ist Intel wie einige Zeit zuvor beim ersten Zweikern-Prozessor vorgegangen: Zwei Dies zusammen auf einem Träger. Technisch betrachtet ist das Ergebnis also eher ein 2 + 2 Kern Prozessor, auch hinsichtlich der anderen Funktionalitäten (Geteilte Bandbreite, geteilter Cache, doppelte Stromaufnahme, …).

Um welche Prozessoren geht es überhaupt?

Der Codename Kentsfield verrät Kennern schon alles: Die ersten Mainstream Quadcore CPUs hießen Intel Core 2 Quad Q6xxx. Das legendärste Modell Q6600 (Test von damals) gab es zuerst im Stepping „B3“ mit 105 Watt TDP und kurz darauf im verbesserten Stepping „G0“, dann mit 95 Watt TDP. Die neuere Revision G0 ist generell minimal besser, besonders beim Übertakten macht sich die niedrigere Stromaufnahme stark bemerkbar und erweitert den Freiraum nach oben deutlich.

Mein Q6600 ist das G0-Stepping, gute Voraussetzungen für eine „Oldschool FSB Overclocking Session“ – Der Multiplikator ist nämlich gesperrt (Nur die damals auch erhältlichen, wesentlich teureren Extreme-Varianten hatten einen freien Multiplikator). Der größte Gewinn war ja eben aus den günstigsten Vierkernern mindestens ebenbürtige Leistung gegenüber den teuren Brüdern herauszuholen.

Das sind alle Kentsfield Modelle von damals, Xeon mal außen vor gelassen:

All diese Prozessoren passen in den Sockel LGA 775, haben 8 (4 + 4) MB L2 – Cache und sind Vierkerner. Gefertigt sind alle bei Intel in 65 nm Strukturgröße. Zum ernsthaften Übertakten ans Limit dieser Generation wäre ein Extreme-Modell durch den freien Multiplikator natürlich unumgänglich. In meinem Fall ist das Ganze aber eher Nostalgie – Davon abgesehen ist gerade der Q6600 G0 eine Legende. Fanden 2010 auch die User von PCGH.

⧉ Intel

⧉ Intel

⧉ Intel

Hm, Mainboard?

Ich bekam die CPU damals zusammen mit zwei 2 GB Riegeln 667er Standard-RAM verbaut auf einem Gigabyte GA-965P-DS4 in der Revision 1.0. Ein brauchbares bis gutes Board zum Übertakten. Den RAM habe ich durch vier XMS2 DDR2-800 Riegel mit je 2 GB von Corsair ersetzt – Insgesamt also auch heute theoretisch noch brauchbare 8 GB Arbeitsspeicher.

Als Kühler habe ich den auf dem Board vorhandenen Freezer 7 Pro von Arctic zusammen mit neuer MX-4 Wärmeleitpaste* weiterverwendet – Ob dieser ausreicht wird sich zeigen.

⧉ Gigabyte

Ausgangslage

In guter alter Bastlermanier habe ich das Mainboard auf den Benchtable gepackt, alle vier RAM-Riegel rein, Kabel dran. Als GPU nehme ich für solche Aktionen gerne ein „problemloses“ Modell, in diesem Fall eine ebenfalls ältere GeForce 210 von ASUS mit 1 GB VRAM – Kein zusätzlicher Stromanschluss, kein Lüfter. PCI-Express 2.0 mit 16 Lanes.

Als Systemlaufwerk hing eine günstige Intenso SATA SSD mit 256 GB Kapazität* am ersten SATA-II Port, installiert war Windows 10 22H2 Professional 64-Bit. Das BIOS war bereits auf dem neuesten Stand (F12 vom 25.06.2009).

Das hat dann so ausgesehen:

Dann kanns ja losgehen!

Als allererstes habe ich je einen Cinebench R23 Lauf für Single bzw. Multi gemacht, mit komplett originalen Einstellungen. Die angeforderte VID meines Exemplars beträgt übrigens mittelmäßige 1.288 Volt. Das Ergebnis waren 330 / 1251 Punkte:

Wie früher bei Mainboards von Gigabyte wohl recht üblich muss man im Hauptmenü des BIOS „STRG + F1“ drücken, um alle Optionen angezeigt zu bekommen. Zuerst habe ich mich gewundert warum ich nirgendwo RAM-Timings eintragen konnte – Nach dem Drücken der Tastenkombination waren im Übertaktungsuntermenü plötzlich alle Optionen da. So etwas muss man auch erst einmal wissen.

Nachdem die erste Hürde geschafft war, habe ich alles relevante von „Auto“ auf feste Werte eingestellt, allen voran die RAM-Timings auf die in den Riegeln gespeicherten (5 – 5 – 5 – 18 bei 1.8 Volt) und die PCIe Geschwindigkeit auf „100 MHz“. Als RAM-Teiler wollte ich 1:1 erreichen, also immer schauen das der Endwert bei oder unter den 800 MHz der Riegel liegt.

Das eigentliche Übertakten begann hier: Zuerst galt es herauszufinden was dieser spezifische Prozessor bei originaler Vcore-Spannung zu leisten imstande ist. Diese betrug laut BIOS 1.28750 Volt, exakt passend zu der ausgelesenen VID von 1.288 Volt. 266 MHz ist der originale FSB-Takt, der muss auf jeden Fall laufen.

Front Side Bus…

Ich habe den Takt immer leicht erhöht, gespeichert und neugestartet, dann mit Cinebench R23 kurz auf Stabilität geprüft. Angefangen mit 300 MHz FSB – Das lief wie zu erwarten problemlos und ergibt bereits einen Takt von 2.70 GHz (300 x 9). Als nächstes lief dann 333 MHz ebenfalls ohne Probleme (333 x 9). Schon lagen 3.00 GHz statt den originalen 2.40 GHz an.

Bei einem Takt von 350 MHz hatte ich den ersten Bluescreen im CB23. Kein Problem, einfach im BIOS die Vcore leicht erhöhen – In diesem Fall auf 1.30 Volt um etwas Luft zu haben. Das lief dann direkt wieder rund, 3.24 GHz liegen an!

Nach weiteren immer kleineren Taktsprüngen, Instabilitäten und Vcore-Erhöhungen musste ich bei 372 MHz FSB zum ersten Mal die FSB- und MCH Spannung minimal um 0.10 Volt erhöhen. Das lief dann wieder stabil. Ich habe das Ganze noch sehr viel weiter getrieben, bis ca. 1.55 Volt – Das ist viel zu viel, besonders bei Luftkühlung!

Ich wollte herausfinden ab wann der Takt nicht mehr gut mit der Vcore skaliert. Bei dieser doch sehr gealterten Hardware gab ich mich letztendlich mit 380 MHz FSB zufrieden, alles darüber benötigte wirklich starke Spannungsanhebungen für marginalen Zuwachs (Von 380 MHz auf 386 MHz statt 0.10 Volt nun 0.25 Volt auf FSB und MCH, außerdem 1.525 Volt Vcore!). Natürlich stiegen auch die Temperaturen überproportional an – Über 1.50 Volt hätte ich dauerhaft sowieso nicht geben wollen. Der Arctic Freezer 7 Pro macht einen guten Job, thermisch und spannungstechnisch ist das ein akzeptabler Bereich.

Das Ergebnis

Mit 380 MHz FSB bei im BIOS eingestellten 1.45 Vcore ergibt das 3.42 GHz bei 760 MHz RAM-Takt (1:1 Teilung, 380 x 9). Das sind einfach mal 1.02 GHz mehr als Original und das mit einem eher kleinen Luftkühler. Es ist klar warum diese CPU bei Übertaktern in aller Welt so bekannt ist – Mein Exemplar bewegt sich sogar nur im Mittelmaß was die Siliziumqualität angeht, erkennbar an der mittleren VID. Unter Volllast liest HWiNFO als Vcore nur noch 1.392 Volt aus, der Vdroop ist also deutlich sichtbar.

Sehr warm wird der Prozessor mit diesen Einstellungen durchaus, nach ca. 45 Minuten Prime95 Smallest FFTs war der heißeste Kern bei 79 °C und das Package bei 84 °C. Als dauerhafte Werte deutlich zu warm, im Cinebench R23 ging aber nie etwas über 72 °C. Prime95 ist im Normalbetrieb sowieso eine eher unrealistische Last.

CB23 Vergleich

Hier habe ich noch einmal die Veränderungen zwischen originalem und soeben übertaktetem Q6600 G0 gegenübergestellt:

Das war ein sehr nostalgisches Übertaktungsprojekt. Bleibt nur zu sagen: Man merkt den Leistungsunterschied sofort. Sowohl bzgl. Rechengeschwindigkeit unter Windows 10 als auch an der deutlich gestiegenen Abwärme. Über 40% Leistungsgewinn mit gesperrtem Multiplikator bei nur 15 % mehr Spannung!

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Dieses sonst wirklich gute aber mittlerweile alte Workstation-Notebook von Lenovo hatte von Anfang an große thermische Probleme. Mein Exemplar hat den größtmöglichen Non-Extreme Mobilprozessor verbaut, einen i7-4910MQ. Dieser wird mit der Kühllösung von Lenovo sehr schnell sehr heiß. Als 3D-Beschleuniger ist eine Nvidia Quadro K2100M verbaut, auch nicht gerade der stromsparendste mobile Grafikchip.

Nach meinen Flüssigmetallerfahrungen bei anderen, vorangegangenen Projekten dachte ich mir, warum soll das nicht auch bei diesem Thinkpad Abhilfe schaffen. Gesagt – getan. Zerlegt hatte ich das Notebook schon öfter und man muss wirklich viel Schrauben bis man am Kühler angekommen ist. Dann wie gewohnt die Vorbereitungen treffen, zur Isolation Wärmeleitpaste um das Die weil ein Notebook nunmal mobil ist und Flüssigmetall* aufgetragen.

Besser?

Kurz gesagt: Nein. Der Unterschied beträgt ein ganzes Grad Celsius. Der Kühler ist faktisch einfach stark unterdimensioniert. Und ich schreibe nur von CPU-Volllast (auch ohne AVX!) die sehr schnell thermisches Drosseln erzeugt. Wenn die GPU parallel auch noch belastet wird ist das ThinkPad nicht mehr sinnvoll nutzbar. Selbst alte Spiele sind nicht spielbar, weil zuerst immer wieder stark gedrosselt wird und das Notebook nach kurzer Zeit durch Überlast einfach ausgeht.

Ich schreibe diesen Beitrag damit nicht noch jemand anderes dieses Gerät ziellos mehrfach auseinander- und wieder zusammenbaut. Neue Wärmeleitpaste* hilft auch nur wenn die vorhandene schon einige Jahre Betrieb hinter sich hat. Aber auch da darf man keine Wunder erwarten. Schade, von der Ausstattung her ist das ein wirklich gutes 15″ Notebook.

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