2020/01/06 Noctua NF-P12 redux-1700 PWM 購入
2020/01/06
※これは個人的な趣味の記録のために書いている日記です。他者が読むことは想定していませんのでご了承ください。稚拙な文章や内容の誤りを多く含みます。また個人が特定できる情報が含まれていることがありますが、知り合いがこのブログを見つけてしまった際はスルーしていただけると助かります。
現在使用しているケースファンがDP501付属品のため、交換用にNoctuaのNF-P12 redux-1700 PWMを購入した。PC工房の通販でファンが1,749円、送料660円だった。ちなみに選んだ理由はH115i Pro XT付属のCorsair製140mmファンと同等以上のものにしたかったからというもの。特にNoctuaブランドに拘りはなかった。
今まで1000円程度のMF120Rより高級なファンは購入したことがなかったので、今回は廉価版のReduxシリーズを購入した。ハイエンドモデルとは異なり、防振ゴム等は付属せず、色も独特なNoctuaカラーではなくグレーとなっている。あの色は正直好みではないので色が違うのは非常にありがたい。
このReduxシリーズ、どうやら3年ほど前まではNoctuaのハイエンド製品として売られていたようで性能としても申し分ないものとなっている。今回購入したファンと以前使用していたMF120Rの主な仕様を以下に示す。
2つを比較するとNF-P12 redux-1700 PWMのほうが風量が多く、静かだということがわかる。ちなみに騒音値は約6[dB]の差となっているが、6[dB]はちょうど音量が2倍差があるということになる(らしい)。トランジスタの利得などとはdBの定義が異なっていたり、音圧やエネルギーの関係を考慮したりややこしいので、この辺りはまた機会があったら調べようと思う。
実際に使ってみても非常に静かで風量が大きく、爆音のMF120Rとの違いを痛感することになった。高級なファンを導入したところでゲームのフレームレートが向上することもなく、正直今までは軽視していたが、ファン一つにここまで差があるというのは驚きだった。自作PCを8年やってきて大抵のことはわかっているつもりだったが、このようなことも知らなかった自分を恥じ入るばかりである。
【総評】
初めてのNoctua製ファンの購入だったが、安価なファンとの風量や静穏性の違いに大変驚いた。今までファンの性能は軽視していたが、その認識を改める良い機会になったと思う。また音量や音圧、エネルギーの関係や音響関連におけるdBの定義をよく理解していないので、今後の課題としたい。
2020/01/13 RTX3070注文
2020/01/13
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当初は１月中にグラボを買う予定はなく、ミドルレンジGPUが出揃うRX6700XTの発表まで待つつもりだった。しかし最近のマイニングブーム再来でグラボが品薄＆値上がりしつつあったので急遽グラボを注文することに。RDNA2は優秀なので今回はAMD製GPUでも良いかと考えていたが、最終的にRTX3070を注文した。理由としてRX6800はブーム以前からそもそも品薄な上に高価、DLSS相当の機能もなく、RX6700XTに至ってはCESで発表もされなかった。またRTX3060TiはRTX3070と価格差が数千円しかなく、先日発表されたRTX3060はVRAM 12GBなんて明らかに不要である。というかそもそもRX6700XTやRTX3060の発売まで待っていたら、GPUの値上がりが更に進んでいる可能性がある。現状まともな選択肢はRTX3070とRTX3060Tiしか残っていないなかった。
メーカーは玄人志向のものを選択。本当は分解が許されているZotac製のRTX 3070 Twin Edgeあたりが欲しかったが、既に売り切れを起こしており注文すらできなかった。ただ流石玄人志向、大抵のカードが7万円を超えている中で¥64,290は破格である。ちなみに保証期間も標準で3年あり、他メーカーの1年や2年よりもその点は優れているようだ。
何とか比較的安価な価格で注文することができたものの、注文時点で既にAmazonに在庫がなく、入荷予定は未定となっている。値上がり前に注文できたので今回はそれだけで満足だが、某有名ライターの5950Xのように1か月以上待たされないことを願うばかりである。
2020/12/26 Z170 Extreme4 VRMファン 製作
2020/12/26
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先日の実験でQQLSのクロックの急低下はVRサーマルスロットリングが原因であり、マザボのVRMヒートシンクを120mmファンで冷却するとサーマルスロットリングは発生しないことがわかった。ただ前回はファンをグラボの上に置いたのみで一切固定ができておらず、この状態で常用するのは現実的ではなかった。そこで今回はファンステイと60mmファンを購入し、VRM専用ファンを製作した。
ファンサイズは水冷ヘッドとの干渉を考慮して60mmを選択した。以下の画像はファンステイと60mmファンを設置した様子。
120mmから60mmへファンサイズを変更したので、VRMヒートシンクの温度を改めて測定した。測定条件、手順を以下に示す。
【PC構成】
CPU：Core i9-9980HK ES QQLS All Core 4.7GHz 1.26V
M/B：ASRock Z170 Extreme4
Cooler：MasterLiquid ML240L RGB
CASE：Master Box Lite 5
FAN：MF120R RGB 120mm x3 (ラジエーター用x2、排気用x1)
【測定環境】
室温：23℃、ケース側面パネル解放
【実験手順】
(1) PCをアイドル状態で10分間放置する。(運転準備)
(2) 10分経過時点でCPU-Zの"Stress CPU"でCPU使用率を100%にし、VRMに負荷を20分間掛け続ける。
(3) サーミスタ(103JT-025)とテスターを使用して抵抗値の変化を記録する。記録した抵抗値から温度を算出する。
温度の算出には以下の式を利用した。
測定結果を以下に示す。
温度は最終的に57℃程度に収束し、サーマルスロットリングは発生しなかった。比較対象として前回測定した120mmファン使用時と、ファン不使用時の温度を以下に示す。
ファンがない場合と比較すると、最終的な温度差は約18℃であり、小口径の60mmファンでも一定の効果があることがわかる。120mmファンと比較すると、60mmファンの場合は約7℃高いことがわかる。サーマルスロットリング発生までの温度差は約13℃だった。ケース側面パネルを閉めた場合や、夏場の室温上昇などを考慮すると、60mmファンではサーマルスロットリングの発生を完全に防ぐことは難しいかもしれない。ただCPU使用率100%の状態を20分間継続することは稀であり、実用上は大きな問題はないと思われる。
【総評】
今回購入した60㎜ファンとファンステイを使用した場合、VRMヒートシンク温度は約57℃に収束した。ファン不使用時との温度差は18℃であり、小口径の60mmでも一定の冷却効果が得られることがわかった。サーマルスロットリングの発生温度までは約13℃の余裕しかなく、夏場などはサーマルスロットリングが発生する可能性があることがわかった。ただ今回のような高負荷を20分間掛け続けることは稀であり、実用上大きな問題はないと考えられる。
2020/12/25 Z170 Extreme4 VRM 温度計測
2020/12/25
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先日発生したクロックの急低下は、VRMフェーズの過熱によって発生するVRサーマルスロットリングが原因だとわかった。しかし使用しているZ170 Extreme4はVRM 温度センサーが(恐らく)ついておらず、全く温度がわからないままだった。マザーボードの仕様書を探したものの、VRM温度センサーに関する記載はなく、VRサーマルスロットリングの閾温度の情報すら得られなかった。そこで今回は温度計を使用してVRMヒートシンクの表面温度の測定を行い、大まかなVRM温度、閾温度の確認を試みた。
当初は非接触温度計を使用する予定だったが、予算の都合上今回はサーミスタとテスターで簡易温度計を自作し、測定を行った。
サーミスタは秋月電子通商で1つ¥60の103JT-025を使用した。今回はサーミスタを直接テスターに接続し、測定した抵抗値から温度をExcelで算出した。本来はサーミスタをクリップ等で強固に固定する予定だったが上手くいかなかったため、やむを得ずマスキングテープで固定した。測定条件、手順は以下の通りである。
【PC構成】
CPU：Core i9-9980HK ES QQLS All Core 4.7GHz 1.26V
M/B：ASRock Z170 Extreme4
Cooler：MasterLiquid ML240L RGB
CASE：Master Box Lite 5
FAN：MF120R RGB 120mm x3 (ラジエーター用x2、排気用x1)
【測定環境】
室温：23℃、ケース側面パネル解放
【実験手順】
1．アイドル時温度測定
(1) PCをアイドル状態で10分間放置する。(運転準備)
(2) さらに10分アイドル状態で放置する。
(3) サーミスタ(103JT-025)とテスターを使用して抵抗値の変化を記録する。記録した抵抗値から温度を算出する。
2．高負荷時温度測定
(1) PCをアイドル状態で10分間放置する。(運転準備)
(2) 10分経過時点でCPU-Zの"Stress CPU"でCPU使用率を100%にし、VRMに負荷を20分間掛け続ける。
(3) サーミスタ(103JT-025)とテスターを使用して抵抗値の変化を記録する。記録した抵抗値から温度を算出する。
温度の算出には以下の式を利用した。
以下の画像はアイドル時のVRMヒートシンク表面温度の推移である。
温度は40℃程度で安定していることがわかる。また高負荷時の温度推移を以下に示す。
CPU高負荷時はVRMヒートシンク温度が上昇し、負荷を掛け始めてから425秒後、70.4℃でVRサーマルスロットリングが有効になった。その後も温度は上昇を続け、最終的に約75℃に収束した。
70.4℃でVRサーマルスロットリングが有効になったが、この温度はVRMヒートシンクの表面温度でしかなく、VRM温度と等価ではないことに注意しなければならない。サーミスタの固定方法もかなり杜撰だったため、VRM温度は80~90℃にまで達していた可能性もある。
ファンを使用したVRMの冷却効果を調べるため、120mmファンでVRMヒートシンクに風を当てたときの温度推移も測定した。
このときのアイドル時の温度、CPU高負荷時の温度推移を以下に示す。
アイドル時の温度は30℃程度であり、ファンがないときに比べて約10℃低下していることがわかる。またCPU高負荷時は50℃程度に収束し、VRサーマルスロットリングは発生しなかった。したがってファンを用いてVRMヒートシンクに風を当てたとき、VRM温度は低下し、VRサーマルスロットリングを防ぐことができるとわかった。
【総評】
ファンでVRMを冷却しない場合、ヒートシンク表面温度はアイドル時40℃程度、高負荷時は約75℃に収束した。サーミスタの設置方法の杜撰さなどを考慮すると、VRM温度は80~90℃にまで達していた可能性がある。またファンを用いてVRMヒートシンクを冷却した場合、高負荷時の表面温度は20℃以上低下し、VRサーマルスロットリングの発生も防ぐことができた。ファンでのVRMヒートシンク冷却は、VRMの温度低下に大きな効果があると考えられる。
2020/12/24 魔改CPU QQLS クロック低下について
2020/12/24
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先日購入したQQLSだが、ALl Core 4.7GHz 1.30VにOCした状態でOCCTを掛けると数分程度でクロックの急低下が発生することがわかった。以下がクロック急低下時のHWiNFO64の画像。
設定クロックの4.7GHzとベースクロックの2.1GHzを往復していることがわかる。通常のサーマルスロットリングはクロックが緩やかに低下した後維持されるのに対し、今回は最高クロックとベースクロックを行き来しているのが特徴的である。高負荷時のみこの現象が発生していることから、何らかの安全装置が作動していると考えられる。
QQLSはノートPC用CPUの改造品であることから、当初はこのCPUが原因ではないかと考えた。上記画像からもわかるように、OCCTで高負荷を掛けたときのCPU温度は約85℃であり、発熱によるCPUのサーマルスロットリングを疑った。そこでHWiNFO64より閾値(Tjmax)とサーマルスロットリングの有無を確認したが、TjmaxはデスクトップCPUと同じ100℃であり、サーマルスロットリングも発生していなかった。9980HKのTjmaxも同一の100℃であることから、ノートPC用CPUであってもサーマルスロットリングの閾値が低いということはないと思われる。念のためBIOSからサーマルスロットリングの無効化も行ったが、やはり症状は改善しなかった。よってCPUのサーマルスロットリングが原因ではないとわかった。
次にマザボのCPU電源の給電能力の不足を考えた。今回使用しているマザボはZ170 Extreme4、第6世代 Skylake向けの製品である。Skylakeのメインストリーム最上位モデルは4C/8Tの6700Kであり、8C/16TのCore i9の搭載は想定されていない。ただこれではクロックの低下まで数分間の時間差があることの説明がつかないことから、給電能力の不足ではないと思われる。
結局原因がわからず、Intel XTUでクロックの低下が発生しない限界を探っていたところ、クロック低下時に "Motherboard VR Thermal Throttling"なるものが有効になっていることに気が付いた。
"Motherboard VR Thermal Throttling"について調べたところ、どうやらマザボのVRMフェーズのサーマルスロットリングのようだ。OCによってVRMフェーズがかなり発熱していることは当初から認識していたが、Z170 Extreme4にはVRMに温度センサーがなく(HWiNFO64からは確認できず)、全く温度は把握できていなかった。温度センサーがないことからサーマルスロットリングの機能もないと考えていたが、どうやら間違いだったようだ。
VRMフェーズの過熱が原因だとわかったため、120mmファンを用いて冷却を行ってみた。
この状態でOCCTを掛けたときのクロックやCPU温度の変化を以下に示す。
クロックの低下が発生しなくなったことがわかる。VRMフェーズの過熱が原因だったということが改めて確認できた。120mmファンで冷却することで、VRサーマルスロットリングが防止できることがわかった。
【総評】
今回発生したクロックの急低下はマザボのVRMフェーズの過熱によるVRサーマルスロットリングが原因であり、120mmファンでVRMを冷却することで解決できることがわかった。ただVRM温度は依然として把握できておらず、VRサーマルスロットリングが発生する閾値もわかっていない。マザボの耐久性の観点からも、VRM温度を測定する必要があると考える。
2020/12/18 魔改CPU 9980HK QQLS 到着
2020/12/18
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先日AliExpressにて注文した魔改CPU QQLSが到着した。以下が外観画像。
QL3Xには無かった金属板が上部についているが、これはコア欠け防止用のカバーだろうか。QL3Xよりもダイサイズが大きくコア欠けしやすいことから、このような保護カバーが付属していると思われる。
QQLSの仕様はCoffeelake Reflesh 8C/16T 最大ブーストクロック4.4GHzとなっており、i9-9980HKあたりのES品を下駄で変換したものだと思われる。今回はこのCPUのベンチマークを行った。PC構成を以下に示す。
【PC構成】
CPU：Core i9-9980HK ES QQLS
M/B：ASRock Z170 Extreme4
GPU：MSI GeForce RTX 2060 AERO ITX 6G OC
Mem：Corsair VENGEANCE LPX DDR4-3200(2133動作) 8GBx2
Cooler：MasterLiquid ML240L RGB
CASE：Master Box Lite 5
PSU：KRPW-N600W/85+
FAN：MF120R RGB 120mm x3 (ラジエーター用x2、排気用x1)
以下が定格時のCinebench R15のスコア。
マルチ1615cb、シングル181cbとなった。最大ブーストが4.4GHzであることを考えるとシングルはともかく、マルチは若干低いスコアとなった。9980HKのTDPは45Wなので、95Wの9900Kなどよりブーストの継続時間が短いためだと考えられる。(※2021/1/20追記 再度よく確認したところAll Core最大ブーストは3.9GHz程度だったので、主な原因はこちらだと思われる。)
QQLSは倍率ロックフリーなので、Intel XTUでAll Core x47 1.30Vに設定した。そのときのCinebench R15のスコアを以下に示す。
マルチが2012cb、シングルは203cbとなった。9900Kは2000cb/220cb程度なので、なかなか妥当なスコアではないだろうか。ただ4.7GHzにOCした状態でOCCTを掛けていたところ、問題が発生した。
負荷を掛け始めてから数分でクロックが急激に低下し、ベースクロックの2.1GHzまで低下する現象が発生した。通常のサーマルスロットリングのようにクロックが緩やかに低下するなら問題は少ないが、ベースクロックと最大クロックを往復するような状態となってしまった。OCによって無理やりクロックを上げた結果、何らかの安全装置が働いたと考えられる。次回以降では、この安全装置が働いた原因の特定と、その解決に取り組もうと思う。
2020/12/4 魔改CPU 9980HK QQLS 購入
2020/12/4
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先日購入した魔改CPU QL3Xの動作が思いのほか良好だったので、Coffeelake Reflesh 8C/16TのQQLSを購入した。
送料込みで¥19,142だった。コア数とキャッシュ容量を考えると、恐らくi9-9980HKあたりのES品だと思われる。
また併せてLGA1151のマザーをもう一枚中古で調達。安かったGIGABYTEのGA-Z170X Gaming3を購入。
諸事情につき上記画像ではチップセットのヒートシンクが取り外された状態。同程度のグレードであるZ170 Extreme4と比較するとCPU電源回りが若干心もとないが、これは設計思想の違いだろうか。
