Keine Frage – Ohne passende Randbedingungen kein guter Overclock.
Es wird Zeit zu schauen was einem maximalen Übertakten im Weg stehen kann:

• Die Spannungsversorgung des Mainboards für den Prozessor (VCore VRMs)
• Die Kühlung dieser VRMs
• Die Qualität des Prozessors ( „Silizium-Fitness“ )
• Ganz klar die Kühlung des Prozessors

Was können die VRMs des auserwählten Z270-E Mainboards von ASUS?

Es gibt wirklich gute aber auch sehr komplexe Listen, welche Mainboards wie bestückt sind, meist nach Sockeltyp. Das ROG Strix Z270E Gaming von ASUS ist folgendermaßen ausgestattet:

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Digitale 10-Phasen Stromversorgung:
Wie auf den Bildern gut zu sehen ist wurden die Kanäle des ASP1400BT-PWM-Controllers in eine 4 x 2 = 8 Phasen (VCC = VCore) + 2 Phasen (VCCGT, VCCSA, VCCIO, SoC) Konfiguration aufgeteilt.

Jeder der ersten 4 Kanäle steuert einen Verbund:
Je einen ON Semiconductors NTMFS4C09B MOSFET auf der „High Side“ (12 Volt) und einen NTMFS4C06B MOSFET auf der „Low Side“ (VCC), dahinter befindet sich je eine Spule mit maximal 60 A Belastbarkeit. Das Ganze dann zusammen zweimal, also insgesamt zwei High Side – MOSFETs, zwei Low Side – MOSFETs und zwei Spulen.

Dahinter folgen 2 Kanäle die „einfach“ bestückt sind („+ 2“), also je ein High Side und Low Side MOSFET und eine Spule. Hier wird die Funktionsweise des Ganzen ziemlich gut erläutert.

Ich gehe von dem in der Erklärung erwähnten Rechenwert von 30 A pro Phase aus, als sicherer Maximalwert.
Die (Low Side -) MOSFETs könnten mehr liefern, bei extremst guter Kühlung deutlich mehr (> 400A, vollkommen unrealistisch!).

Bei einer angenommenen VCore (VCC) von 1.52 Volt, was laut Intel das absolute Limit dieser CPUs darstellt an das man lieber nicht zu Nahe herankommt (Stichwort Degradation), ergäbe das eine maximal mögliche Leistungsabgabe von 365 Watt – Aber auch nur bei guter Kühlung der VRMs.

Bei einer angenommenen VCore Spannung von realistischeren 1.35 Volt ergäbe das dann 324 Watt (Bei immer noch guter Kühlung). Da der i7-7700K mit einer TDP von 91 Watt angegeben ist (was nicht zwangsläufig bedeutet das dies den echten Leistungsbedarf darstellt – Die Definition von „TDP“ ist schwammig) sollte das also selbst bei einer Verdoppelung der Leistungsaufnahme durchs Übertakten locker ausreichen.

Da die VRMs als „4 x 2“ für die VCore angelegt wurden, ist die Steuerung dieser nicht so präzise bzw. latenzarm wie wenn das Ganze als „8 x 1“ entworfen worden wäre (Je ein PWM-Kanal steuert hier immer zwei Paar MOSFETs, bei 8 x 1 würde jeder Kanal nur ein MOSFET – Paar steuern was eine genauere und schnellere Regelung ermöglichen würde).

Das machen dann die speziell fürs Overclocking entworfenen Mainboards potenziell minimal besser, um bei ASUS ROG zu bleiben wäre das beispielsweise das ROG Maximus VIII Extreme, mit 8 Phasen. Diese haben dann noch leistungsstärkere VRM-Komponenten, zum Beispiel für den Einsatz mit Stickstoff beim Extreme Overclocking, feinere Einstellungen im BIOS / UEFI und sind zusätzlich deutlich besser für das (wesentlich komplexere) übertakten von RAM optimiert.

Zwischenfazit:
Die Stromversorgung des Prozessors ist auch in extremen Bereichen sichergestellt, ich kann mir nicht vorstellen das dieser 91 Watt TDP Prozessor mit normaler Kühlung und selbst weit übertaktet jemals mehr als 150 – 200 Watt benötigen würde, was weit weg vom Limit dieses VRM-Designs ist. Natürlich verringert sich die Lebensdauer aller involvierten Komponenten wenn man diese im Randbereich betreibt, aber voraussichtlich 50% „Luft nach oben“ halte ich für ziemlich gut. Die VRMs sollten eigentlich unter allen Umständen nahezu passiv zu kühlen sein. Zusätzlich sind die Passivkühlkörper großzügig dimensioniert und sollten locker mit der Leistungsabgabe klarkommen können.

Man braucht offensichtlich nicht immer ein Board auf dem überall „OC“ steht für gute Voraussetzungen.
Danke ASUS für das VRM – Design des ROG Strix Z270E Gaming.

Qualität des Prozessors:

Das ist ein schwieriger Punkt – das kann man nur durch Testen, also durch Übertakten bei einer festgelegten Spannung (VCore) herausfinden. Es gab eine renommierte US-Firma, die aus diesem Testprozess und dem Ergebnis ein Geschäftsmodell gemacht hatte: Silicon Lottery.

Diese Firma existiert leider schon eine Weile nicht mehr, die Verlinkung führt aber zu einer sehr interessanten ehemaligen Unterseite die auf archive.org zum Glück erhalten wurde, nämlich den „Binning“ – Statistiken zu bestimmten Prozessorbaureihen, unter anderem auch dem i5-7600K und i7-7700K:

⧉ Silicon Lottery

Für einen dauerhaften Alltagsbetrieb halte ich die Spannungen für grenzwertig.
Die Werte unter AVX2 – Last interessieren mich auch nicht wirklich – Wann tritt in der Realität beim Standardbetrieb von Windows eine Vollauslastung mit nur AVX – Befehlen auf?

Ich hoffe also ab jetzt auf dauerhafte 5.00 GHz auf allen vier Kernen, ohne AVX – aber mit Hyperthreading.
Das schaffen laut dieser Statistik 78% aller damals getesteten i7-7700K – Es ist also nicht völlig unrealistisch das als Ziel zu sehen.

Prozessorkühlung – Es gibt einige Möglichkeiten…

Da könnte man verschiedene Systeme in Betracht ziehen, jeweils mit Vor- und Nachteilen:

Erste Option: Extreme, Flüssigstickstoff

Vorteile:

• Extrem gute Kühlung
• Das größte Potenzial, „Rekordverdächtig“

Nachteile:

• Absolut ungeeignet für einen Betrieb der länger dauert als Benchmarks
• Sehr teuer
• Nur mit Spezialequipment
• Vollkommen unrealistisch in diesem Fall
  

Zweite Option: Custom-Wasserkühlung

Vorteile:

• Sehr gute Kühlung
• Optisch sehr ansprechend wenn gut gebaut
• Je nach Auslegung sehr leise

Nachteile:

• Teuer
• Haltbarkeit
• Hoher Platzbedarf
• Hoher Wartungsaufwand
• Viele potenzielle Fehlstellen (Undichtigkeiten, Pumpe defekt, Korrosion,…)

Dritte Option: All-in-One Flüssigkeitskühlung

Vorteile:

• Akzeptable bis gute Kühlung je nach Auslegung
• Bezahlbar
• Optisch ansprechend wenn passend ausgesucht
• Verhältnismäßig leise

Nachteile:

• Platzbedarf
• Haltbarkeit
• Viele potenzielle Fehlstellen (Undichtigkeiten, Pumpe defekt, Korrosion,…)

Vierte Option: Klassische Luftkühlung

Vorteile:

• Akzeptable bis gute Kühlung je nach Auslegung
• Günstig mit guten Ergebnissen umsetzbar
• Platzeffizient
• Sehr gute Reparier- und Haltbarkeit

Nachteile:

• Potenziell die lauteste Option
• Eventuell bleibt Leistung auf der Strecke („Headroom“)

Für was habe ich mich entschieden?

Ich habe angesichts des späteren Einsatzzweckes und natürlich auch der Haltbarkeit / des Wartungsaufwandes eine klassische Luftkühlung gewählt.

Da kann nicht viel kaputt gehen – Selbst wenn, ein defekter Lüfter ist schnell und günstig ersetzt, außerdem meldet das System wenn kein Drehzahlwert mehr ankommt – dadurch merkt man wann ein Defekt vorliegt.
Es gibt wirklich sehr gute Optionen, die mittlerweile sogar auch noch günstig sind.

Nach etwas Recherche habe ich mich für den Thermalright Peerless Assassin 120 SE* entschieden, aus folgenden Gründen:

• Fast unschlagbares Preis / Leistungsverhältnis (34€ !)
• Sieht gut aus, wenn auch in diesem Fall nicht relevant
• Kompakt gebaut, trotzdem Platz wo es darauf ankommt (RAM-Höhe)
• Kompatibel mit Sockel 1511
• Die Lüftergröße ist mit 120mm Standard – Also problemlos auszutauschen im Falle eines Defekts oder aber eine Aufrüstung mit Lüftern die mehr Luftdurchsatz fördern um die Kühlfähigkeiten noch weiter zu erhöhen

Hier ein paar Bilder von diesem Kühler:

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Nun sind alle Kühlungsfragen geklärt, weiter geht es mit der Zusammenstellung der sonstigen geplanten Komponenten.

Der Beitrag <h5>i7-7700K OC #5: </h5><h3><b>Kühlungsfragen</b></h3> erschien zuerst auf flohs blog.