Обзор процессора Intel Core i5-4690K. Что под крышкой у Devil’s Canyon?

Итак, середина этого года ознаменовалась обновлением интеловской линейки процессоров для персональных компьютеров, проведённым без традиционного внедрения новой микроархитектуры. Возникшие проблемы с вводом в строй 14-нм технологии задержали выход очередного поколения процессоров Broadwell, поэтому Intel пришлось выходить из ситуации с помощью имеющейся микроархитектуры Haswell и процессоров, которые производятся по техпроцессу с 22-нм нормами. Старые Haswell годичной давности были заменены новыми — с увеличенными тактовыми частотами и некоторыми другими усовершенствованиями. Само по себе такое обновление не представляет большого интереса, но попутно Intel сделала ряд громких заявлений о пересмотре отношения к энтузиастам и о том, что настольные системы различных форм-факторов становятся отныне важным пунктом в приоритетах компании. Это стало причиной появления надежд на восстановление десктопного сегмента, в котором в ближайшей перспективе предвидится целый ряд интересных новинок: восьмиядерные Haswell-E, разблокированные Broadwell со встроенной графикой класса Iris Pro, а также экономичные процессоры Skylake c ещё более мощным графическим ядром и с поддержкой DDR4 SDRAM. Более того, кое-какие признаки оживления на десктопном рынке можно отметить уже сегодня: появившиеся в мае процессоры Haswell Refresh увеличили производительность актуальной на сегодняшний день настольной платформы LGA1150, а свежие оверклокерские Devil’s Canyon стали любопытным вариантом для оверклокерских систем.

На страницах 3DNews мы подробно говорили и о Haswell Refresh (см. «Обзор процессоров Core i7-4790 и Core i5-4690. Что такое Haswell Refresh?»), и о Devil’s Canyon (см. «Обзор процессора Core i7-4790K: тестирование Devil’s Canyon»). Однако череда наших обзоров новых интеловских продуктов до настоящего момента не выглядела завершённой, так как она обходила вниманием одну из оверклокерских новинок — младший Devil’s Canyon, относящийся к серии Core i5. Сегодня мы исправим этот недостаток. И попутно сделаем то, на что решаются лишь самые радикальные энтузиасты — снимем с него крышку и выясним, чем же отличаются новые интеловские процессоры от своих предшественников с точки зрения внутренностей.

⇡#Core i5-4690K в подробностях

Подробный рассказ о Core i5-4690K не будет слишком длинным. Этот процессор, хотя и относится к оверклокерскому семейству Devil’s Canyon, не имеет столь же впечатляющего набора нововведений, как его старший собрат, Core i7-4790K. Флагманский Devil’s Canyon интересен по трём причинам: он имеет значительно увеличенные тактовые частоты, в нём реализована улучшенная схема питания с дополнительными конденсаторами, а под процессорной крышкой применён новый термоинтерфейс с улучшенной теплопроводностью. В Core i5-4690K от трёх ключевых свойств осталось только два: новый термоинтерфейс и дополнительные конденсаторы никуда не делись, а вот частоты у этого процессора вполне ординарные. Номинальная частота установлена на отметке 3,5 ГГц, а в турборежиме при невысокой вычислительной нагрузке она может возрастать до 3,9 ГГц. Иными словами, 4-гигагерцевую планку смог взять лишь старший Devil’s Canyon, относящийся к семейству Core i7, младший же Core i5-4690K по паспортным характеристикам аналогичен ординарному Core i5-4690 поколения Haswell Refresh.

Это означает, что Core i5-4690K представляет собой четырёхъядерный Haswell без поддержки технологии Hyper-Threading, располагающий кеш-памятью третьего уровня объёмом 6 Мбайт, двухканальным контролером DDR3 SDRAM, встроенным графическим ускорителем HD Graphics 4600 и контроллером PCI Express на 16 линий. Его спецификации (а также характеристики других LGA1150-процессоров с незаблокированным множителем) выглядят так:

Формально в сравнении с предшествующей оверклокерской моделью серии Core i5 новый Core i5-4690K может предложить лишь увеличившиеся на 100 МГц паспортные частоты. В свете же разблокированного множителя такое отличие — пустяк, так что востребованность Core i5-4690K может опираться лишь на его лучший разгон, обусловленный усовершенствованием теплоотвода от процессорного кристалла в процессорах семейства Devil’s Canyon. Кстати, забавно, что, несмотря на столь несерьёзный прирост скорости и такую же, как у Core i7-4770K, тактовую частоту, у Core i5-4690K — опять же как и у Core i7-4790K — тепловой пакет установлен на отметке 88 Вт, а не 84 Вт. Логичное объяснение этому факту найти невозможно.

Можно было бы подумать, что для Core i5-4690K, как и для старшего Devil’s Canyon, производитель установил достаточно высокие напряжения питания, но нет, ничего такого мы не увидели. Присланный нам образец работал в номинале при 1,1 В, а при активации технологии Turbo Boost 2.0 это напряжение увеличивалось лишь до 1,135 В.

Типичной реальной частотой Core i5-4690K при активном турборежиме и высокой вычислительной нагрузке является 3,7 ГГц.

С выходом Devil’s Canyon, оверклокерские процессоры для LGA1150 получили поддержку виртуализации VT-d и набора инструкций для работы с транзакционной памятью TSX-NI. Core i5-4690K — не исключение. Однако востребованные корпоративными пользователями технологии vPro и Trusted Execution этот процессор, в отличие от его более дорогого собрата, обошли стороной.

К сказанному остаётся лишь добавить, что чуть лучшие частоты и усовершенствования в термоинтерфейсе и процессорной схеме питания покупатели могут получить бесплатно. Core i5-4690K официально не дороже своего предшественника того же класса, так что он, по всей видимости, сможет легко вытеснить Core i5-4670K с прилавков магазинов. Впрочем, стоит ли по поводу выхода нового оверклокерского процессора расстраиваться обладателям предыдущего Core i5 с разблокированным множителем, будет зависеть от реального разгонного потенциала новинки. К его исследованию и перейдём.

⇡#Разгон

Принадлежность Core i5-4690K к серии Devil’s Canyon даёт надежду, что этот процессор обладает лучшим оверклокерским потенциалом, нежели предыдущие Haswell. Этой идеей проникнута вся рекламная компания, развёрнутая Intel по случаю выхода нового поколения процессоров для энтузиастов. Однако не нужно забывать, что с выходом Devil’s Canyon на самом деле почти ничего не изменилось. В их основе — и в основе Core i5-4690K в том числе — лежит абсолютно такой же полупроводниковый кристалл версии C0, что и во всех остальных Haswell, выпускавшихся на протяжении последнего года. Поэтому всё преимущество новинки зиждется лишь на новом внутреннем термоинтерфейсе и на более стабильной внутренней схеме питания.

На примере Core i7-4790K мы уже наблюдали, что эти нововведения в Devil’s Canyon дают не слишком ощутимый эффект. Рабочие температуры по сравнению с результатами прошлых оверклокерских Haswell снижаются где-то на 10 градусов, а получаемая за этот счёт прибавка к разгонному потенциалу не превышает 100-200 МГц. Но от Core i5-4690K вполне можно было бы ожидать немного большего: этот процессор имеет более низкие номинальные напряжения, а следовательно, предлагает больше простора в варьировании этого параметра. Плюс отсутствие в нём технологии Hyper-Threading является хорошей причиной для некоторого снижения тепловыделения.

Однако практика оказалась далека от наших расчётов. Выше 4,4 ГГц имеющийся экземпляр Core i5-4690K мы разогнать не смогли.

Все старые проблемы в лице сильного нагрева процессорного ядра при разгоне и сложностей с эффективном отводом отн его тепла встретили нас в полный рост. Так, для обеспечения работы без сбоев при частоте 4,4 ГГц напряжение питания процессора пришлось увеличивать до 1,275 В, но в этом случае температура под нагрузкой почти доходила до критических 100 градусов, когда включается троттлинг. То есть дальнейший разгон оказался попросту невозможным, по крайней мере если в качестве критерия стабильности использовать утилиту LinX 0.6.5 с поддержкой нещадно прогревающих процессор AVX2-команд. Положение не смог спасти даже применявшийся в тестовой системе суперкулер Noctua NH-D15.

Таким образом, на примере выданного нам экземпляра Core i5-4690K компания Intel наглядно продемонстрировала тот факт, что Devil’s Canyon совсем не обязаны разгоняться лучше предыдущих оверклокерских Haswell. Полупроводниковое ядро в новых процессорах осталось старым, и вместе с ним Devil’s Canyon унаследовали от своих предшественников все свои характерные отрицательные черты.

⇡#Скальпирование Devil’s Canyon и оценка качества термоинтерфейса

Фиаско с разгоном Core i5-4690K заставило нас даже на секунду усомниться, действительно ли этот процессор является настоящим Devil’s Canyon. Но нет, никаких сомнений быть не может: Core i5-4690K имеет и новый внутренний термоинтерфейс, и дополнительные конденсаторы в схеме питания. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на него снизу — как и положено, на брюшке появились дополнительные электронные компоненты.

Вполне возможно, для тестов нам попался не совсем удачный экземпляр Devil’s Canyon. Но следует понимать, что никаких явных гарантий лучшего — чем раньше — разгона никто и не давал. А если разгон Core i5-4690K до скромных 4,4 ГГц кажется неудовлетворительным, то можно попробовать поднять её частотный потенциал методом, который хорошо помогал с процессорами Haswell раньше — снятием процессорной крышки и заменой штатного внутреннего термоинтерфейса более эффективным. Тем более что в нашем случае такой эксперимент интересен вдвойне: с Devil’s Canyon такие опыты ещё не проводились, поэтому ничего об особенностях и целесообразности разборки такого процессора мы пока не знаем.

Как известно, снять крышку с LGA1150-процессора можно несколькими способами. Самый простой — с усилием сдвинуть её с поверхности процессорной платы. Главный инструмент, необходимый для этой операции, — тиски.

Процессор зажимается в тисках таким образом, чтобы одна губка упиралась в ребро процессорной платы, а вторая — в боковую грань процессорной крышки. Затем винт закручивается, наращивая усилие до тех пор, пока крышка не будет отделена. С подробным описанием этой процедуры вы можете ознакомиться в нашем специальном материале «Разгон Haswell по-взрослому: снятие крышки и замена термоинтерфейса».

Именно такой метод мы применили к исследуемому экземпляру Devil’s Canyon, крышка которого отделилась от процессорной платы почти сразу — без серьёзных усилий. Число скальпированных в нашей лаборатории Haswell неумолимо приближается к десятку, и не будет преувеличением сказать, что теплорассеивающая крышка нашего Core i5-4690K держалась заметно слабее, чем у всех предшественников. Можно даже предположить, что вместе с термоинтерфейсом Intel в Devil’s Canyon заменила и герметик, который удерживает крышку на процессоре. И если это действительно так, то скальпирование Devil’s Canyon определённо станет более безопасным, чем раньше, мероприятием, так как менее прочный клеящий состав, удерживающий крышку, снижает вероятность повреждения процессора при его силовой разборке.

Под крышкой Devil’s Canyon открывается знакомая картина — на процессорный кристалл нанесена серая масса, выполняющая роль термоинтерфейса. По её оттенку и внешнему виду даже кажется, что она точно такая же, какая использовалась в процессорах Haswell ранее.

Однако Intel недаром говорит, что в Devil’s Canyon используется полимерный термоинтерфейсный материал нового поколения — NGPTIM (Next-Generation Polymer Thermal Interface Material). Различия становятся очевидными, что называется, на ощупь. Если старый термоинтерфейсный материал по консистенции был больше похож на затвердевшую жевательную резинку, и с процессорного кристалла его приходилось в прямом смысле отскабливать, то новый имеет совершенно иные свойства. Он пластичен, совершенно не крошится, а снять его можно как обычную качественную термопасту — мягкой тряпочкой. То есть анонсированные изменения во внутреннем процессорном термоинтерфейсе Devil’s Canyon действительно реальны.

После снятия крышки обратить внимание можно и на некоторое изменение обычно скрытой от глаз пользователя части процессорной платы. Дополнительные конденсаторы появились не только снизу процессора, но и рядом с кристаллом, что ещё раз подчеркивает существенность изменений в схеме питания Devil’s Canyon.

Однако главный вопрос, ответ на который интересовал нас в первую очередь, это проверка эффективности NGPTIM. Поэтому мы решили заменить штатную интеловскую термопасту другими вариантами и сравнить полученный температурный режим процессора с температурами, которые наблюдались при эксплуатации тестового Core i5-4690K до его разборки.

Сравнение температур производилось после сборки процессора в исходное состояние (не без помощи клея на силиконовой основе), после того как NGPTIM уступил место другим термоинтерфейсам. В качестве альтернативных использовалось три термопасты: отечественная КПТ-8, общеупотребительная Arctic MX-2 и высокоэффективный жидкий металл Coollaboratory Liquid Pro. Для отвода тепла в тестовой системе применялся новый суперкулер Noctua NH-D15, установленный на процессор через термопасту Arctic MX-2. Частота процессора во время этих экспериментов увеличивалась до 4,2 ГГц, напряжение устанавливалось на отметке 1,2 В, а технология Turbo Boost 2.0 отключалась. Нагрев процессора осуществлялся двумя видами нагрузки: экстремальной, получаемой в поддерживающей набор инструкций AVX2 утилите LinX 0.6.5, и обычной, создаваемой популярной программой для транскодирования видео Freemake Video Converter 4.1.4.

Самый главный вывод, следующий из полученных результатов: новая интеловская термопаста NGPTIM высокой эффективностью не отличается. Она, конечно, лучше той непонятной субстанции, которая встречалась внутри Haswell до этого, но всё равно назвать её эффективной невозможно. По сути, она лишь слегка превосходит по теплопроводности разработанную советскими инженерами в 1974 году КПТ-8 и не дотягивает до дешёвой, но качественной Arctic MX-2. И это значит, что актуальность скальпирования Devil’s Canyon сохраняется, потому что смена в этих процессорах внутреннего термоинтерфейса способна значительно улучшить их температурный режим. В нашем случае, например, замена Intel NGPTIM жидким металлом дала снижение рабочих температур процессорных ядер на величину до 16 градусов. И этого, очевидно, будет вполне достаточно для того, чтобы процессор получил дополнительный доступный через разгон частотный потенциал.

Например, после того как мы заменили штатную термопасту более удачной Coollaboratory Liquid Pro, нам удалось продвинуть разгон Core i5-4690K до отметки 4,6 ГГц.

Естественно, такой разгон потребовал более сильного поднятия напряжения питания. Так, полную стабильность в LinX 0.6.5 удалось подтвердить при подаче на процессор 1,46 В. За счёт улучшения теплоотвода температура при этом оставалась в допустимых рамках, хотя и на грани. Со штатным же интеловским термоинтерфейсом о возможности столь серьёзного увеличения напряжения можно было и не помышлять.

Иными словами, скальпирование Core i5-4690K с последующей заменой NGPTIM на Coollaboratory Liquid Pro развязывает руки в свободном манипулировании напряжением питания процессора и вследствие этого увеличивает его частотный потенциал. Например, в нашем случае разгон улучшился на 200 МГц. Примерно такой же эффект давала замена штатной термопасты жидким металлом и ранее — в обычных оверклокерских процессорах Haswell. То есть выход Devil’s Canyon не отменяет основного прицнипа: главное орудие радикального оверклокера — это тиски.

Очень жаль, что полюбившаяся оверклокерам в Sandy Bridge бесфлюсовая пайка процессорной крышки к кристаллу припоем на основе индия так и не вернулась в 22-нм процессоры Intel. Если судить по поведению скальпированного Devil’s Canyon с заменой полимерного термоинтерфейса жидким металлом, современные процессоры могли бы стать куда более привлекательным вариантом для разгона. Могли бы, но не стали. Как прокомментировала этот факт сама Intel, к моменту выпуска Devil’s Canyon она не успела перестроить свой производственный процесс для внедрения в него пайки. Но в будущих оверклокерских Broadwell эта эффективная технология теплоотвода, по всей видимости, вернётся. Хочется верить. Ну а теперь перейдем к тестам.