Ecarts de températures obtenus, conclusions
Les bases des 2 protos ont été polies de la même manière et avec la même rigueur. Trois montages différents pour chaque bloc, soit 6 au total, sont faits afin d'appréhender l'erreur due à la mise en place de la pâte thermique (silicone noname), au serrage et à la position du bloc pour déterminer l'impact réel du recoupage sur les températures. Le serrage sur les protos se fait à l'aide d'un appui ponctuel créé grâce à une bille de roulement insérée au centre des couvercles sur laquelle s'appuie une plaque reliée à la carte mère par les 4 vis. De cette manière, on est sûr que le bloc est toujours appuyé de manière optimale quelque soit la taille du core. Même si la plaque est légèrement bancale par rapport au socket, l'angle au niveau de la bille est extrêmement faible et ne change pas vraiment la direction de l'effort de serrage. On y gagne beaucoup au niveau répétabilité contrairement à une fixation 4 points classique qu'il faut, pour un bien, régler pendant un Full Load pour trouver le réglage optimal. Cette erreur de mise en place sera donc relativement faible ici du fait du système de fixation et de l'énorme surface de l'IHS. Dans le cas d'une fixation à 4 points sur un core d'AMD, par exemple, la variance augmente sensiblement pour atteindre environ 1.5 °C à 80 W (et bien plus si la puissance est très élevée). Le fait de ne pas tenir compte de cette simple remarque signifie déjà que votre test comparatif ne vaut pas grand chose, en dehors de tout autre considération.
On relève l'écart entre la température de l'eau à l'entrée du bloc et la température "supposée" du die (avec MBprobe pour la décimale) pour avoir une mesure indépendante du reste du circuit. La perte de charge des 2 blocs étant quasiment équivalente, le débit qui passera dans les 2 blocs sera presque le même, ce qui est encore mieux pour comparer.
Pour stresser et faire chauffer au maximum le P4, 2 sessions de BurnP6 sont lancées comme précédemment. On monte la tension au lieu de la fréquence car l'augmentation de puissance à dissiper est bien plus rapide avec du Vcore. De toute façon, mon alimentation est trop faible pour supporter la charge en Full Load imposée au delà de 3.7 Ghz @1.7 V car les voltages chutent nettement et font planter, avec une alimentation extrêmement chaude malgré la soufflerie et une odeur de brûlé très (trop) présente ! Les derniers P4C sont de véritables fournaises et des gouffres à énergie, avec la palme pour les nouveaux Prescott qui sont encore pires, merci Intel. Il est loin le temps où AMD était réputé pour chauffer plus que de raison ! On note les écarts de températures au bout de 1H30 en ayant eu un oeil sur l'évolution et la stabilisation. Le circuit contient un peu moins de 0.5 L d'eau déminéralisée, et malgré le faible volume la température ne cesse réellement de grimper qu'au bout de 1H environ, le temps de tout monter en température et d'atteindre l'équilibre. Dehors les tests faits en 15 min montre en main !
Voici donc le graphe récapitulatif des écarts de température obtenus à environ 80 W puis 115 W (théoriques) et la comparaison avec le radiateur fourni par Intel à l'efficacité douteuse (suffisante dans un usage normal) et au bruit vraiment insupportable :
Il apparaît donc clairement que la version recoupée est meilleure d'environ 1 à 1.5 °C pour 90 W réels (0.017 °C/W de mieux) que la version droite pour toutes les raisons qui ont été développées précédemment. Ce gain est de plus en plus visible au fur et à mesure que la puissance à dissiper augmente et que le moyen de dissipation est "mauvais" en terme de résistance thermique Rth (DeltaT = Rth*Puissance). C'est pourquoi on observe 15 °C de différence entre l'Intel Box et les blocs à 1.39 V (1.44 V réel par mesure sur les MOSFETs) et 20 °C de différence à 1.71 V (1.74 V réel par mesure sur les MOSFETs). Des tests en Idle ne montreront rien car tous les systèmes seront tassés du fait d'une puissance ridicule à dissiper. Les tests ayant été étalés sur 4 jours et les blocs testés dans n'importe quel ordre, on peut considérer que les conclusions sur le design sont valables et reproductibles.
Le radiateur Intel, quant à lui, est très loin derrière et complètement largué à 1.71 V, avec une température processeur de 73 °C pour de l'air aspiré à 32 °C (relevée par une sonde à 2 cm devant les pales). On ne prend pas la température ambiante qui n'a strictement rien à voir avec la température de l'air qui ventile le radiateur ! Celle-ci va varier dans le temps suivant le flux d'air à l'intérieur de la tour et fausser toutes les conclusions. Autant dire que le radiateur était très chaud, tout comme l'étage d'alimentation où les selfs de filtrage et les MOSFETs dépassaient les 80 °C... alors que le processeur est loin de sa limite d'overclocking ! Heureusement les MOSFETs peuvent atteindre allégrement les 130 °C mais la stabilité des tensions en pâtit légèrement du fait d'une résistance interne grandissante qui tend à faire dissiper encore plus. Les condensateurs d'entrée/sortie quant à eux perdent vite en durée de vie si leur température est trop élevée et ici ils atteignaient 55 °C au moins...
Les écarts de températures obtenus sembleraient (notez le conditionnel) être proches de la réalité si l'on fait une analogie grossière avec les résultats pratiques de Phaestus sur Procooling. En utilisant un Tbred dont la diode interne a été calibrée dans un bain thermostaté et dérivée sur un circuit externe (résolution à 0.125 °C), les écarts T°cpu/T°eau qu'il obtient à puissance équivalente sont globalement du même ordre de grandeur (de 10 °C à 15 °C suivant le bloc, le débit et à 75 W environ). Seul l'emploi d'autres sondes permettrait de déceler un éventuel écart sur le P4 par rapport à ce que nous donne la carte mère. Le problème se situe plus au niveau du circuit électronique utilisé pour convertir la grandeur de sortie fournie par la sonde que la sonde elle-même, qui peut être connue précisément. L'influence du BIOS est également à prendre en compte car on peut lui faire dire n'importe quoi et certains constructeurs ne se gênent pas pour faire perdre 10 °C d'un BIOS à un autre à cause de consommateurs mécontents, c'est du bidouillage tout çà... Il ne faut pas oublier encore une fois que l'IHS compte pour une bonne partie de l'écart obtenu du fait de l'épaisseur supplémentaire et des 2 joints thermiques entre le core/IHS et l'IHS/bloc. L'enlever définitivement réduirait l'écart à haute puissance d'environ 5-6 °C, ce qui n'est pas négligeable ! Les écarts sont quand même très satisfaisants quand on sait que le 3.4C est le dernier de la gamme des Northwood en 0.13 µm et que par conséquent c'est celui qui chauffe le plus. Autre info intéressante : il faut savoir qu'avec les solutions actuelles de refroidissement, le joint créé par la pâte thermique représente environ 50 % de l'écart total de température, pour un core de 100 mm² environ en contact direct avec un bloc. Il y a 4 ans, celui-ci représentait beaucoup moins car les refroidisseurs étaient moins performants qu'aujourd'hui.
A cet écart il faut ajouter celui entre l'eau et l'air qui sera plus ou moins élevé suivant votre radiateur/ventilation. Pour ma part, il atteint 8.2 °C à la plus grosse charge avec 2 ventilateurs 120 mm en 5 V et descend à 4.6 °C en 12 V mais bonjour le bruit (ventilateurs Evercool 80 cfm max) ! Cet écart peut être nettement plus élevé si le radiateur est tout petit (BI, BIX), de mauvaise conception, en aluminium/acier, mal ventilé, etc. Il faut donc prévoir une très bonne solution de refroidissement pour l'eau quand on commence à taquiner les hautes puissances car tout a son importance. Même si votre bloc est excellent, les performances globales seront bridées par un mauvais radiateur si vous n'y prêtez pas attention. Si c'est pour absorber très efficacement la chaleur du processeur en ayant le tout dernier 1A-trucmuche mais être incapable de la dissiper dans l'air correctement, c'est complètement absurde. Ceux qui clament des températures très basses et complètement farfelues n'ont qu'à bien se tenir...
Conclusions
Le bloc réalisé satisfait donc à toutes nos exigences ! Du fait de sa forme actuelle, il est légèrement mieux adapté à des cores sans IHS du type XP/Duron (prévu à l'origine pour un Barton avant de changer de plateforme) mais une nouvelle version est dans ses premiers développements pour être plus efficace, plus petite et plus adaptée à la condition des P4 et des Athlon64 dotés d'un IHS. En parallèle, un projet de "direct die" (eau projetée directement sur l'IHS) un peu spécial est en phase d'étude (assez avancé) et sera réalisé si j'ai le temps et les moyens de le faire correctement, et là aucun bloc ne fera mieux !
Un des axes de recherche que j'aimerais également développer serait de construire directement des microcanaux sur l'IHS en cuivre en usinant par électroérosion encore une fois. Son épaisseur étant de 2 mm environ, on a une hauteur largement suffisante pour faire des ailettes et ainsi éliminer une interface thermique inutile avec un bloc extérieur. On aurait ainsi un excellent échange thermique à la paroi du fait des canaux vraiment minuscules (1*0.2 mm par exemple) et des pertes de charges assez élevées. Le couvercle pourrait alors être simplement en plexi et démontable de manière aisée pour faire de la maintenance (filtration obligatoire !). Et pourquoi ne pas pousser le vice jusqu'à commencer à développer un échange thermique avec changement de phase couplé aux microcanaux sur l'IHS pour décupler la puissance de refroidissement, mais bon c'est beaucoup plus complexe à mettre en place malheureusement... Vivement les versions de ces protos en 0.3 mm qui feront encore mieux !
Encore merci à Derf One pour son implication et l'excellent travail qu'il a fourni ;).