Overclocking du Core i9-7900X : décapsulage, direct die et azote liquide !

Aujourd’hui nous vous proposons un dossier complet sur le Intel Core i9-7900X, et plus largement sur les processeurs de la série Skylake-X. Performance en overclocking, évolution de la température, de la consommation, décapsulage, refroidissement en direct die… de nombreux tests pour vous guider. Et, pour les plus insatiables d’entre vous nous avons prévu une partie overclocking extrême sous azote liquide. Nos deux processeurs Intel Core i9-7900X survivront-ils à notre protocole de test ?

Pour mener à bien ce test nous avons dû préparer et modifier certains composants. Parfois pour se simplifier la vie, parfois pour les rendre compatibles. Dans cette première partie, nous avons regroupé tous les préparatifs, passage par le BIOS, le fer à souder, la perceuse, l’outil de décapsulage, le vernis à ongle… L’overclocker acharné doit être un bricoleur dans l’âme !

Quelques soudures pour la carte mère

La MSI X299 XPOWER GAMING AC est une carte taillée pour l’overclocking, compagne idéale pour notre mission, elle s’est montrée à la hauteur pour toutes les épreuves que nous lui avons fait subir. Quelques soudures de fils électriques nous permettront de surveiller en continu les différentes tensions lors des tests et nous lancer sereinement.

BIOS en mode expert

Le BIOS utilisé, E7A91IMS.150, était le dernier en date lorsque nous avons commencé nos essais. Afin de vous permettre de reproduire nos résultats seul ce BIOS disponible publiquement est utilisé et le BIOS extrême reste au placard, ou plutôt sur notre clé USB. Pour ceux d’entre vous qui disposent de carte mère X299 d’un autre fabriquant, les informations fournies vous donneront un bon point de départ : le principe reste similaire, même si le nom des options peut changer.

Pour accéder au mode Expert de la MSI X299 XPOWER GAMING AC appuyez sur F7 à l’accueil du BIOS


Passé les tests par défaut, nous avons défini les réglages dans la section overclocking qui seront utilisés pour le reste des tests.

  • Extreme OC Setup : Cette fonction permet de désactiver les économies d’énergie, certaines protections, et de désactiver les fonctions inutiles pour l’overclocking extrême telle que la carte son et certains contrôleurs... L'option ne sera pas activée pour les tests à température ambiante, mais reste un passage obligé pour les tests sous azote liquide.
  • CPU Ratio Apply Mode : Le mode [All Core] nous assurera que tous les cœurs auront le même multiplicateur et seront à la même fréquence.
  • CPU Ratio : Réglé sur 44 et conjugué au CPU Base Clock de 100 MHz cela donnera une fréquence de 4400 MHz. La fréquence pourra être affinée depuis le système d’exploitation.
  • CPU Ratio Offset : Afin de limiter la variation de fréquence sur les tests les plus lourds, nous avons mis un offset de [-4]. Concrètement cela limite la baisse de fréquences à 4 coefficients multiplicateurs lors des rares tests utilisant l’AVX, tout en aidant à la stabilité du système.
  • Ring Ratio : Avec un coefficient de 34, il sera overclocké à 3400 MHz.
  • Misc setting : Les réglages de cette option passent automatiquement sur [Disabled] lorsque nous modifions les paramètres précédents. Comme nous recherchons une fréquence stable, sans variation, nous les laisserons désactivés.
  • CPU Base Clock : Nous utilisons un BCLK de 100 MHz, plus simple pour calculer nos fréquences. Celui-ci sera modifié depuis le système d’exploitation pour affiner nos réglages. Les coefficients permettent un réglage rapide de la fréquence finale par palier de 100 MHz… et le BCLK permettra des variations plus faibles dans l’ordre de la dizaine de MHz…

  • DRAM Setting : Avec un kit de G.SKILL TRIDENT Z assez véloce à disposition, nous nous sommes contentés d’utiliser l’XMP pour des résultats reproductibles. La fréquence de la RAM est donc de 4000 MHz et les timings principaux sont de 18-19-19-39 sur l’ensemble des 4 barrettes de 8 Go chacune.
  • DigitALL Power : Il s’agit d’un menu très important sur la plateforme X299, les réglages que nous avons utilisés sont donnés ci-dessous.

Noyée au milieu de nombreux autres réglages, cette partie est en réalité l’une des plus importantes. Comme vous allez le voir tout au long de ce dossier, la consommation augmente très vite lorsqu'on overclocke les processeurs avec de nombreux cœurs. Sans modification de notre part, la carte mère va réduire la fréquence du processeur, de façon plus ou moins visible, afin de ne pas dépasser les limites de consommation ou de température sur les cœurs et les étages d’alimentation. Autant de causes qui auront le même effet : votre processeur n’atteindra pas la fréquence demandée. 

Le pire, c’est que vous ne vous en rendrez peut-être même pas compte. Et pour cause, la fréquence affichée sera bien « celle demandée », mais les performances ne seront pas au rendez-vous… À quoi bon afficher des grosses fréquences si en réalité le processeur ne les maintient jamais ? Une subtilité à maîtriser. Dans ce test, si nous vous indiquons le processeur a 4800Mhz, nous avons pris soin de valider que cela est réellement le cas.

  • VR 12VIN OCP Expander : Plus la valeur est élevée, plus la limite de consommation maximale autorisée sera repoussée. Avec une valeur trop faible, la consommation maximale sera réduite en impactant les performances. Avec une valeur plus élevée, le processeur aura plus de marge de manœuvre eu sa disposition lorsque nécessaire. Ici nous avons utilisé le maximum, [20A], sachant que sur d’autre BIOS nous pouvons monter jusqu’à 180 Ampères. Cette option mettra de la pression sur votre alimentation, assurez-vous quelle soit à la hauteur.
  • CPU Loadline Calibration Control : Le LLC est également un paramètre important, nous y reviendrons dans les pages de ce dossier. Mais vous savez déjà que notre réglage idéal est en mode 5.
  • CPU Over/Under Voltage Protection : Les OVP et UVP protègent le système des surtensions et des sous-tensions. Nous cherchons principalement la stabilité, une valeur plus importante offre une meilleure marge de manœuvre.
  • CPU Over Current Protection : L’OCP protège le système des sur-courants, le mode [Enhanced] permet de pousser le système d’avantage avant que la protection ne soit enclenchée.
  • CPU Switching Frequency : La fréquence de fonctionnement des étages d’alimentation, plus elle sera élevée et plus le système aura une alimentation stable, au détriment de la température de ceux-ci. Si vos VRM ont tendance à chauffer, essayez de mettre ce paramètre au minimum et de voir si la stabilité est toujours assurée. 
  • CPU VRM Over Température Protection : Sur les cartes mère X299, les étages d’alimentation sont mis à rude épreuve, assurez-vous d’avoir un boitier bien ventilé, voire une ventilation dédiée à ceux-ci si leurs températures s’affolent. Pour ce réglage nous n’avons pas mis le maximum afin de ne pas endommager le PCB de la carte mère ou les composants eux même. [110 °C] nous a semblé, dans notre cas, une valeur suffisamment élevée, mais raisonnable pour ne pas risquer d’endommager de notre matériel.

Les autres réglages sont identiques mais pour les autres parties du système comme la RAM, le Ring, le SA ou le OI… Les noms varient en fonction des cartes mères et fabricants. 

Si vous mettez une ventilation sur les étages d’alimentation (MOS) vous pouvez régler la vitesse du ventilateur en fonction de leurs températures. Cela fonctionne aussi pour les autres couples ventilateurs/températures. Choisissiez la température qui vous intéresse, ici « MOS », puis sélectionnez le nom du canal sur lequel votre ventilateur est connecté, ici « CPU 1 ». Puis placez les points voulues grâce à la courbe de couleur.

Un appui sur [F] suffit à mettre tous les ventilateurs à 100%.

Pour en finir avec le BIOS, la partie tension. Si l’overclocking « bien fait » n’est pas dangereux, il faut savoir rester raisonnable, inutile d’abuser des Volts. 

  • VCCIN Voltage : Tension principale qui va alimenter les autres parties du processeur. Le VCCIN va alimenter le Vcore, le Vring, le Vsa, le Vio... Il est donc important qu’il soit toujours plus haut que tous les autres. Généralement nous conseillons de le garder une avance de 500 à 600 mV. Comme vous pourrez le voir, un VCCIN mal réglé peut avoir de lourdes conséquences.
  • CPU Core Voltage : Tension d’alimentation des cœurs : c’est le paramètre principal pour l’overclocking du processeur.
  • CPU Ring Voltage : C’est lui, le Vring, qui assistera à la montée de la fréquence du Ring, le bus d'interconnexion entre tous les coeurs et les interfaces externes du processeur.
  • CPU Uncore Voltage Offset : Ce paramètre aide à stabiliser l’overclocking de la portion mémoire (RAM). Avec un Offset nul, la RAM ne pouvait pas démarrer à 4000 MHz, mais au-delà de +300 mV nous avons eu du succès. En mode [Auto], démarrage immédiat, nous avons donc conclu que le mode auto appliquait au moins +300 mV. Il est important de vérifier car le Mode Auto est souvent gourmant.
  • CPU SA et IO Voltage : Eux aussi aident à stabiliser la portion mémoire côté processeur. 
  • DRAM CH_X/X Voltage : Encore une tension pour l’overclocking RAM, mais cette fois en modifiant directement la tension des barrettes mémoires. 

Pour vous guider voici un tableau, fournis par MSI, indiquant tensions maximales à ne pas dépasser. Comme toujours, ne mettez pas le max sans vérifier avant que cela soit utile.

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6 commentaires
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    Votre commentaire
  • RedGuff
    "si nous vous indiquons le processeur a 4800Mhz," => "si nous vous indiquons le processeur à 4800 MHz,".
  • RedGuff
    " il arrive toujours un moment ou " : !
  • RedGuff
    "vos overclocking" : !
    (Marre de lire des fautes !)
  • soundsystem
    Faudrait un bouton signaler plutôt pour ce genre de chose, marre de lire les leçons orthographiques en commentaire...

    Sinon merci beaucoup pour le test, très très instructif et admirablement tenu/rédigé. Toujours un plaisir à lire et ça me donne plein d'idées pour mes soucis de stabilité sur mes OC.

    Petite question concernant le LLC et notamment le VCCIN -> Il semblerait que l'utilisation du LLC agit dans ce cas majoritairement sur le VCCIN ce qui dans l'article est précisé comme spécifique aux SKL-X. Est-ce que c'est ce VCCIN qui lui est donc spécifique ou juste l'influence du LLC sur cette valeur plutôt que le VCore ?

    Aussi toujours concernant le LLC est-ce que ce sont les constructeurs qui les fixent ou bien y'a-t-il une certaine redondance d'un constructeur à l'autre outre le nombre de modes et leur action ?
    En effet sur mon FX le LLC se comporte complètement différemment, par exemple si je ne me trompe pas en mode 1 c'est là qu'il a le moins d'influence et qu'on observe le plus gros écart négatif entre la tension en charge et celle au repos, et il conserve toujours les mêmes paliers -> Ainsi si on l'augmente au maximum on se retrouve avec des valeurs au repos (et bien evidemment en charge) bien au delà de celle réglée dans le BIOS (Asus m5a99fx Pro R2)

    Pardon si mes questions sont peu compréhensibles ou qu'elles puissent paraitre stupides mais c'est assez dur d'en tirer des conclusions quand on n'a pas OC sur plusieurs plateformes !
  • Wizerty
    Anonymous a dit :

    Petite question concernant le LLC et notamment le VCCIN .....


    Alors à ma connaissance le LLC n'est pas normalisé.
    Sur certaines cartes bas de gamme tu en as pas de LLC. En effet la puce qui gère les VRM est plus cher si elle a cette fonction, c'est pas grand chose mais à 60€ la carte, qd tu vois le nombre de composant, pour y arriver faut bien que les constructeurs rogne.

    Sur d'autre tu as juste activé/désactivé ou 2-3 niveaux ou 8 niveaux sur les plus haut de gamme.

    Sur ASUS c'est le contraire d'MSI il me semble, pour le test qui va suivre, sur ASUS HERO, le level 1 et bas, le 8 compense bcq trop.

    Regarde par la si tu veux 2-3 infos ;) http://www.tomshardware.fr/articles/meilleure-carte-mere-overclocking,2-2609-2.html

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    Pour le Vccin je pense que si l'archi utilise le Vccin, alors le LLC joue sur le Vccin. Comme la carte "fournit" le Vccin au CPU c'est sur lui qu'elle joue, le Vcore étant fait par le CPU elle n'a pas la main dessus.
    Si l'archi n'utilise pas le Vccin alors la carte joue sur le Vcore puisque c'est elle qui le "fournit". J'espère être clair :D

    En tout cas merci de ton retour.