Test Kaby Lake-X : les Core i5-7640X et i7-7740X face à Ryzen

Présentation des deux CPU

Coup de maitre marketing ou beaucoup de bruit pour rien ? Nous nous penchons aujourd’hui sur l’intérêt et les performances des Kaby Lake-X, processeurs conçus pour le grand public, mais qui s’invitent dans le sillage des Skylake-X au sein du cercle fermé des High-End Desktop (HEDT pour les intimes).

Nous voudrions commencer ce test avec une petite anecdote. Il y a peu de temps, nous avons demandé à un fabricant de cartes mères s’ils comptaient sortir un modèle un peu moins onéreux avec seulement quatre slots mémoire pour les Kaby Lake-X, ce qui permettrait de ne pas induire les consommateurs en erreur et aussi d’améliorer la diffusion de la plateforme. La réponse du fabricant fut on ne peut plus clair : pourquoi aurait-on l’idée saugrenue de sortir une gamme qui ne ferait que cannibaliser les ventes des cartes mères les plus chères ?

Des processeurs pertinents ?

Nous arrivons ainsi au cœur du problème qui nous occupe aujourd’hui : quelle est la pertinence des Kaby Lake-X dans l’offre d’Intel ? La radinerie de l’oncle Intel en ce qui concerne la mise à disposition d’exemplaires de test n’est un secret pour personne, mais sur ce lancement, c’était même à se demander si on n’essayait pas de cacher ce dont les Kaby Lake-X sont vraiment capables.

Comme nous le rappelions dans le test de lancement des Skylake-X et de la plateforme X299, c’est en effet la première fois qu’Intel inclut des modèles i5 et i7 nettement en dessous des i9 dans son catalogue HEDT. Le Kaby Lake-X est fabriqué avec le nouveau procédé de gravure Intel en 14nm+, et il est compatible avec le chipset X299 tout comme les Skylake-X, mais avec une architecture différente.

Les Kaby Lake-X ne supportent en effet que deux canaux mémoire quand les Skylake-X possèdent un contrôleur mémoire qui en supporte quatre. Cela veut dire que les Kaby Lake–X ne supportent que la moitié des huit modules mémoire normalement disponibles. Le nombre restreint de lignes PCIe a aussi pour conséquence un nombre d’I/O plus restreint. Notre question initiale concernant la sortie de cartes mères spécialement conçues pour les Kaby-Lake X est donc totalement justifiée.

Intel a par ailleurs désactivé l’iGPU HD Graphics 630 qui sert désormais supposément de surface de dissipation supplémentaire dans l’optique d’un overclocking. A notre avis, il s’agit plutôt d’une légende urbaine qui au mieux permet d’économiser quelques Watts au repos et nous allons bien voir ce qu’il en est vraiment dans nos relevés de températures.

Il semble donc que l’on soit à nouveau face à une sorte d’hybride avec un processeur pour budgets serrés sur une plate-forme haut de gamme, un paradoxe qui rappelle le Core i3-7350X, qui pour des raisons similaires, n’a pas eu beaucoup de succès. Mais ne tirons pas de conclusions trop hâtives et testons sans a priori ce que ce Kaby Lake-X est vraiment en mesure d’apporter.

Chipset X299 et méthode de test

Le chipset X299

Les processeurs Kaby Lake-X reposent dans un socket LGA2066 (R4), géré par un chipset X299, une puce de seulement 6 W de TDP, gravée en 14 nm. Nous avons déjà détaillé ce chipset sur cette page de notre précédent test du Skylake-X Core i9-7900X.

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La carte mère MSI X299 Gaming Pro Carbon AC

C’est le grand luxe de la carte mère X299 chez MSI avec la X299 Gaming M7 ACK (pour l’instant, car la XPOWER Gaming AC débarque bientôt). Nous l’avons utilisée avec le BIOS .13 pour les tests.

La carte intègre quatre ports PCIe 16x, compatible CrossFire et SLI. deux ports M.2 avec radiateurs intégrés, deux connecteurs PWM pour des pompes de watercooling. La carte est armée pour gérer les processeurs 18 coeurs d’Intel avec ses 12 rails d’alimentation, donc pas de problème pour les deux modèles que nous allons tester.

Systèmes de test

Le Core i5-7640X n’étant manifestement pas un processeur HEDT, nous ne l’avons pas testé dans les jeux, mais l’avons gardé dans les tests de station de travail, notamment pour montrer son infériorité face aux CPU HEDT. Nous présenterons ses performances gaming face au Ryzen 3.

Tests : VRMark, 3DMark

VRMark permet de vérifier la capacité d’un PC à piloter un casque de VR, même en l’absence de casque. Le test Orange Room est basé sur les besoins des casques actuels, comme le HTC Vive et l’Oculus Rift. Futuremark estime que le test est réussi si le score dépasse les 109 ips.

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Comme attendu, il y a de petits écarts entre le Core i7-7700K et son quasi-jumeau Core i7-7740X, aux fréquences de base ou après overclocking. Nous pouvons les attribuer au moins en partie à la configuration mémoire par défaut, c’est-à-dire de la DDR4-2400 pour le 7700K et de la DDR4-2666 pour le 7740X.

3D Mark présente un comportement identique sous DX11 et DX12. Un nombre de coeurs élevés détermine le score dans ces tests, mais l’overclocking permet au 7740X de rejoindre le Ryzen 5 1600X. Le 7740X prend une petite avance sur le 7700K dans le test DX11, sans doute dû aux 200 MHz supplémentaires sur la mémoire.

Le test API overhead a donné des résultats étranges. Le Core i7 7740X termine largement derrière le 7700K dans les portions DX12 et Vulkan, et l’overclocking n’aide que très peu. Il s’agit sans doute d’un problème logiciel particulier – aucun autre de nos tests DX12 n’a montré le même souci.

Tests : Ashes of the Singularity, Battlefield 1

Ashes of the Singularity : Escalation

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Ashes of the Singularity: Escalation est un titre qui privilégie les CPU dotés de nombreux coeurs, les Core i7 7700K et 7740X concèdent donc la victoire aux autres CPU mieux fournis.

Là encore le 7740X termine avec une courte avance sur le 7700K. On remarque surtout moins d’accidents de fluidité avec le 7740X, heureuse conséquence de la bande passante mémoire supérieure sans doute.

Battlefield 1 (DX11)

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Notre scène de test dans Battlefield 1 est à la limite de pousser nos GPU à leur maximum sur des processeurs aussi puissants, ce qui explique les faibles écarts mesurés.

Toutefois, cela n’explique pas pourquoi le Core i7 7740X est plus lent que le Core i7 7700K, une fois overclockés. Dans tous les autres tests, il s’est montré plus rapide, et il l’est dans BF1 aux fréquences d’origine. L’écart, faible, est parfaitement reproductible. Nous ne pouvons que supposer un bug dans le BIOS ou dans les pilotes du chipset X299.

Ceci dit, tous nos processeurs de test garantissent un jeu fluide.

Tests : Rise of the Tomb Raider, Civilization VI

Civilization VI AI Test

Fréquence et puissance de calcul brute gagnent encore dans ce test, qui met les deux Core i7 en tête de course. Toutefois, le Core i9-7900X reste bien présent dans le peloton de tête, surpassant même le 7700K à 4,9 GHz avec un overclocking inférieur. Ceci grâce à l’amélioration de la gestion de sa mémoire cache.

Civilization VI Graphics Test

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Le 7900X souffre toutefois de son interconnexion Mesh pour les performances graphiques du jeu. Il est même surpassé par les Ryzen d’AMD. Les Core i7 sont à la traîne derrière, mais restent compétitifs par rapport à leur prix. Quant à la différence entre le 7700K et le 7740X, elle est très fine.

Rise of the Tomb Raider

Rise of the Tomb Raider bénéficie d’un nouveau patch qui améliore nettement les performances du jeu avec les CPU Ryzen en DirectX 12.

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Toutefois, nous restons ici en DirectX 11, pour des soucis de comparaison. Les Ryzen perdent du terrain car ils souffrent dans une certaine partie du test, très demandeuse en puissance CPU. Quoi qu’il en soit, la fluidité est excellente pour tous les processeurs.

Tests : GTA V, Hitman

Grand Theft Auto V

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Ici, les deux 7700K et 7740X affichent des performances identiques aux fréquences d’usine. L’écart se creuse seulement par la capacité du 7740X à monter plus haut en overclocking, et encore. Pas de quoi justifier un onéreux passage à une plateforme X299.

Le 7900X est particulièrement bon dans ce test, mais il est beaucoup plus cher. Le CPU serait impressionnant s’il affichait autant de performances dans tous les jeux testés, mais ce n’est pas le cas.

Hitman (2016)

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Les deux Core i7 dominent la partie, une fois overclockés. Leurs performances sont, encore une fois, très similaires.

Tests : Project CARS, Shadow of Mordor

Middle-earth: Shadow of Mordor

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Même en Full HD (une définition que nous utilisons pour mettre en lumière les écarts entre CPU), c’est le GPU qui limite les performances dans ce jeu ! Du coup, peu de différences à signaler. Il faut donc affiner la comparaison dans le test de temps d’affichage : les Core i7 et Core i9 seront les CPU les plus efficaces pour dépasser les 120 ips.

Project CARS

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Ce jeu est très demandeur en puissance CPU, mais dépend surtout de la puissance brute des coeurs et donc aussi de leurs fréquences. Les Ryzen sont donc à la traîne, passant parfois sous les 60 images par seconde. Encore une fois, il faut regarder le graphique de temps d’affichage de chaque image pour affiner la comparaison, et constater que le 7900X se débrouille plutôt bien, mais que les 7700K et 7740X font encore mieux une fois overclockés.

Tests : station de travail

Remarques préliminaires

Dans le test de lancement des CPU Ryzen 7 d’AMD, nous avions déjà décrit en détail le pourquoi du comment de la multitude de benchmarks effectués. Depuis, nous avons décidé de les regrouper par catégorie dans un souci de clarté. Ceux effectués pour le lancement des Skylake-X et de la plate-forme X299 sont évidemment toujours d’actualité.

Ceci étant, nous n’avons pas simplement copié-collé les résultats des CPU Ryzen, mais avons recommencé nos tests pour tenir compte des progrès d’optimisation. Grâce aux mises à jour des firmware et des pilotes, on constate une amélioration des performances allant dans certains cas jusqu’à 15 %. Les capacités de la nouvelle architecture AMD sont donc désormais bien mieux exploitées.

Dans le domaine semi-professionnel, qui requiert avant tout de la stabilité, il est rare que les systèmes soient overclockés, d’autant plus que le Core i9-7900X est aux fréquences d’usine déjà difficile à refroidir correctement. Nous avons donc effectué tous nos benchmarks, jeux y compris, avec les processeurs tournant aux fréquences d’usine.

Benchmarks 2D : DirectX et GDI/GDI+,

Nous commençons avec AutoCAD 2D et notre benchmark maison testant les capacités GDI/GDI+ des processeurs. On constate que les petits nouveaux se placent au sein de notre galerie exactement là où on les attendait en raison de sa fréquence de fonctionnement. Pas de surprise donc.

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Benchmarks 2D : Adobe Creative Cloud

Dans cette suite aussi, le résultat est plutôt prévisible puisque c’est avant tout la fréquence qui prime. Pourtant, petite surprise, on constate que les Kaby Lake-X sont en général légèrement moins bons que leurs prédécesseurs Kaby Lake. Cela se joue de peu, mais c’est un comportement que nous allons observer à de nombreuses reprises.

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Benchmarks 3D :  DirectX et OpenGL

La performance des CPU dans ces programmes et suites graphiques complète l’impression déjà acquise dans les autres benchmarks. Les nouveaux CPU sont parfois devant, parfois derrière les Kaby Lake. La plupart du temps, ces variations sont dans la marge d’erreur, mais on constate que les Kaby Lake-X sont en tête quand s’ajoutent aux calculs graphiques d’autres tâches computationnelles. Le chipset pourrait ici jouer un rôle.

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Performance CPU : station de travail

Dans le domaine de la productivité, il n’y a pas que la performance 3D qui compte, les CPU doivent calculer une multitude de choses en parallèle (simulations, calcul pur, pré-rendu, etc.) Pour se faire une idée de la performance à attendre en situation, il faut toujours garder à l’esprit ces deux aspects. Et Kaby Lake-X, même s’il est distancé dans les applications où le nombre de cœurs et de threads prime, se défend assez bien quand la fréquence garde un rôle important.

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Performance CPU : rendu photoréaliste

Au moment du rendu final, il ne s’agit plus d’être polyvalent, mais plutôt de savoir paralléliser le travail de manière efficace sur tous les cœurs. Nous traitons donc cet aspect séparément. Dans cette discipline, les CPU Ryzen sont plutôt bons et les Kaby Lake-X doivent se contenter des miettes. Si le Core i7 7740X sauve de temps en temps l’honneur grâce à l’HyperThreading, le Core i5 est relégué aux oubliettes. Le terme « HEDT » pour cette déclinaison est ici plus que jamais douteux.

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Tests : encodage, calcul intensif

Performance CPU : encodage et compression / décompression

Grâce à de bonnes performances en décompression permises par leurs hautes fréquences, les Kaby Lake-X sauvent un peu les meubles, mais pour le reste, c’est la Bérézina, surtout pour le Core i5-7640X.

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HPC : calcul intensif

Dans ce domaine, les Kaby Lake-X ne peuvent que s’avouer vaincus. Mais qui prétend répondre aux besoins des professionnels exigeants doit aussi passer cette épreuve du feu sans sourciller. Envoyé en première ligne, le matricule i7-7740X avec ses huit threads et sa fréquence élevée parvient tant bien que mal à tenir la position face aux assauts des rouges. Le Core i5-7640X prend lui les jambes à son coup avec des résultats qui nous rappellent durement à la réalité : le Core i5-7640X est un processeur grand public et n’a rien à faire dans la catégorie des HEDT.

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En résumé

Si les nouveaux CPU Core i9 d’Intel sont de sérieux concurrents dans le domaine semi-professionnel, en ce qui concerne le Core i7, c’est loin d’être aussi évident. Quant au Core i5, il n’a tout simplement pas sa place dans cette catégorie. Ces CPU grand public sont comme deux nains qu’on aurait rhabillés avec l’uniforme d’un géant. Et si leur prix est acceptable, la plateforme est bien trop onéreuse et ne peut de toute façon pas être exploitée adéquatement dans ce type de travail.

Au final, les Kaby Lake-X sont grosso modo aussi performants que leurs équivalents grand public, les Core i7 7700K et i5-7600K. Il serait donc plus honnête de les présenter comme tels et pas comme des processeurs pour professionnels, ce qu’ils ne sont en aucun cas. Les légères variations de performance entre les plateformes sont la plupart du temps à mettre sur le compte d’aléas compris dans la marge d’erreur, et au final, nos tests démontrent qu’il n’y a aucun intérêt à acquérir une plateforme X299 si on n’y monte pas un Core i9. 

Consommation

Remarques préliminaires

Comme pour les Kaby Lake, la soudure métallique entre le die et le heatspreader des Kaby Lake-X a été remplacée une TIM (Thermal Inferface Material), c’est à dire une pate thermique de mauvaise qualité. Ce choix n’est pas aussi grave que sur les Skylake-X puisque ces processeurs chauffent moins, mais c’est tout de même agaçant pour tous les overclockers et ceux qui aiment leur CPU bien frais.

Pour rester cohérents avec nos mesures réalisées sur les Skylake-X, nous avons repris notre compresseur Alphacool Eiszeit Chiller 2000. Nous reviendrons un peu plus tard en détail sur les implications de ce choix. Ce qui est sûr, c’est qu’une solution de refroidissement à eau all-in-one aurait largement suffit, pour peu qu’on reste raisonnable, sans dépasser les 5 GHz.

Nous avons mesuré la consommation directement sur la carte mère après les convertisseurs de tension, c’est-à-dire au plus près de ce que consomme réellement le CPU. L’utilisateur final doit donc s’attendre à une consommation globalement supérieure en raison des pertes au niveau de l’alimentation et des convertisseurs de tension. Ces pertes peuvent monter, selon les modèles, jusqu’à 30 W. Les résultats obtenus proviennent à la fois des capteurs de la carte mère et des mesures réalisées sur les emplacements de mesure prévus à cet effet.

Consommation à fréquence d’usine

Avant de passer à l’overclocking, comparons tout d’abord la consommation des Kaby Lake-X avec celle de processeurs similaires. Les résultats sont obtenus avec les réglages par défaut, puisqu’il n’était de toute façon pas possible de baisser la tension sans causer des problèmes de stabilité.

Au repos, les Kaby Lake-X se situent nettement en dessous des modèles de la génération précédente ou des processeurs Ryzen actuels. Ces excellents résultats sont surtout à mettre sur le compte de la désactivation de la puce graphique. Cette absence creuse l’écart, surtout lorsque le processeur est au repos.

En charge modérée, comme dans AutoCAD 2015 où tous les cœurs ne sont pas utilisés simultanément, la donne s’inverse et les nouveaux Kaby Lake-X sont légèrement plus gourmands que les Kaby Lake. Cela ne se joue pas à grand-chose, mais c’est notable.

Même chose en jeu, les Kaby Lake-X consomment légèrement plus, même si leur performance en termes de FPS est identique aux Kaby Lake.

En stress test, la donne change et les nouveaux CPU se montrent un peu moins voraces que leurs pendants Kaby Lake. À vrai dire, il nous est difficile d’expliquer ce changement de comportement, mais comme cela reste dans une marge de 2 W, ce n’est pas très grave.

Overclocking

Passons à l’overclocking des Kaby Lake-X et vérifions si leur heatspreader plus large et un iGPU désactivé permettent effectivement de monter dans les tours. Nous commençons par ce graphique provenant des données récoltées par un programme fourni par un fabricant de cartes mères et qui donne une idée de la tension nécessaire à un Core i7-7740X à une fréquence donnée :

Nous sommes parvenus à overclocker nos exemplaires de test à respectivement 5,1 GHz pour le Core i5-7640X et à 5,2 GHz pour le Core i7-7740X. Ces résultats sont dans la moyenne de ce qu’on peut attendre de tels processeurs. Nous avons renoncé à des expérimentations hasardeuses au-delà des 1,4 V malgré notre refroidisseur de compétition. À 5,3 GHz sur le Core i5-7640X, on pouvait encore arriver sur le bureau, mais le système se figeait après seulement quelques minutes de Battlefield 1.

Nous avons vérifié la stabilité de notre overclocking avec Cinebench R15, The Witcher 3, Luxrender (en mode console) et Battlefield 1, mais nous n’avons pas poussé plus loin et renoncé à une séance de Prime95 réputé pour l’utilisation du jeu d’instructions AVX qui font exploser la consommation.

Core i5-7640X : fréquence-performances-consommation

À 1,28 V, le système se montrait toujours stable à 5,1 GHz après dix passages, et la consommation montait à 82-83 W.

Core i7-7740X : fréquence-performances-consommation

Jusqu’à 5,2 GHz, le Core i7-7740X a un bilan énergétique similaire et on observe également une baisse de rendement croissante à mesure que l’on augmente la fréquence. On n’a pas constaté de bizarrerie de la part du CPU, il refuse simplement de démarrer lorsque la fréquence est trop élevée. Voici les courbes détaillées :

Si on observe l’évolution des courbes de performance et de consommation selon la fréquence, on constate que la performance réagit de manière presque linéaire à la hausse de fréquence tandis la consommation augmente plus fortement, mais de manière moins abrupte qu’on aurait pu craindre. Même comportement si on observe la performance en single core.

À plus de 90 W pour 5,2 GHz, le dégagement de chaleur n’est pas si important que prévu et une solution de watercooling all-in-one devrait largement suffire à refroidir le processeur. Notre overclocking a donc plutôt bien fonctionné car même si la qualité du die des CPU testés était plutôt moyenne, le gain de performance était notable et ne s’est pas fait au prix d’une explosion de la consommation.

Températures

Les CPU au frigo

Depuis le lancement des CPU Ryzen d’AMD, nous utilisons le même système Eiszeit Chiller 2000 d’Alphacool pour le refroidissement. Il s’agit d’un système de refroidissement à eau avec compresseur d’origine industrielle capable d’absorber une chaleur considérable. Nous avons fait de même pour le lancement du Core i7-7900X, et les Kaby Lake-X y ont logiquement droit. La particularité de ce système est qu’il permet de régler la température de l’eau à un niveau constant, ici 20°C, ce qui nous permet ainsi d’évaluer la qualité de la pâte thermique appliquée désormais entre le die et le heatspreader.

Des écarts de température importants

L’origine de ces écarts est à chercher du côté de la pâte thermique appliquée en lieu et place d’une soudure digne de ce nom. Si cette solution est bien moins chère, elle est aussi inadaptée à un refroidissement adéquat.

Pour illustrer cela, nous mettons côte à côte dans les graphiques ci-dessous la température relevée au sein du CPU par les capteurs et à la température quasi constante du bloc de refroidissement à 20°C. Nous avons aussi mesuré la température du heatspreader que nous recueillons à l’aide de fines feuilles d’aluminium placées entre heatspreader et bloc de refroidissement, comme nous l’avions fait pour les Ryzen et les Core 9. Observons ce que cela donne sur le Core i5-7640X et sur le Core i7 7740X :

Ces deux graphiques prouvent que la transmission de la chaleur du die vers le heatspreader est très mauvaise. A partir de ces données, nous calculons ensuite l’écart de température entre le heatspreader et l’intérieur du die, ce qui donne une courbe à peine moins prononcée :

Malgré notre refroidisseur industriel, un excellent bloc Alphacool XPX et de la Thermal Grizzly Kryonaut, la meilleure pâte thermique sur le marché, on relève respectivement 38°C et 48°C d’écart entre les cœurs et le dessus du heatspreader ! Si ce n’est pas dramatique, c’est tout de même préoccupant.

Fuites de courant

Nous avons mesuré la consommation des CPU à charge identique avec différentes solutions de refroidissement. Les variations observées sont plutôt minimes et en tout cas dans la marge d’erreur inhérente à de telles mesures. Ces deux CPU ne souffrent donc d’aucune fuite de courant mesurable en raison de l’augmentation des températures. Nous n’incluons donc dans cette partie aucun graphique.

En résumé

C’est bien dommage que les Kaby Lake-X héritent de cette bêtise de pâte thermique introduite sur les Kaby Lake et qui avait déjà été source de beaucoup de critiques. Certes, l’utilisateur moyen pourra vivre avec, mais il faudra impérativement investir dans un système de refroidissement plus onéreux pour compenser l’écart de température important.

Conclusion