Chipsatzkühlung was bringt’s ?

Chipsatzkühlung was bringt’s ?

Vorweg weise ich darauf hin, dass ich und Aquatuning keinerlei Verantwortung für mögliche Schäden, die ihr der Hardware, euch oder anderen zufügt übernehme.

Inhalt

1. Sinn des Kühlerwechsels
2. Was zusätzlich gekühlt werden sollte
3. Demontage der Kühler
4. Montage der Kühler
5. Der Nutzen
6. Übertaktungs-Ergebnisse
7. Fazit
Noch vor einigen Jahren war es einzig notwendig die CPU mit einem Kühler auszustatten. Aber mittlerweile sind die Chipsätze so leistungsstark geworden, wodurch auch eine immer höhere TDP (Die maximal zu kühlende Verlustleistung) erreicht wurde, dass sie ebenfalls eine Kühlung brauchen. Das tritt besonders bei Mainboards auf, die auf Gaming oder Overclocking abzielen. Hier findet man immer öfter auch Lüfter auf den Kühlern. Bestes Beispiel dafür ist das Asrock Deluxe 3 oder 4.
Hier kühlt zusätzlich noch ein kleiner 40 mm Lüfter die Northbridge und die Spannungswandler. Da ein derartiger Lüfter in einem leisen PC durchaus die Aufmerksamkeit auf sich ziehen kann, kommt die Idee für einen Kühlerwechsel auf. So möchten wir hier mit einem Wasserkühler untersuchen, was es bringt sich so eine Kühlung einzubauen.

1. Sinn des Kühlerwechsels

Doch wozu sollte man sich überhaupt Sorgen um die Abwärme der Chipsätze und Spannungswandler machen? Ist es nicht die Aufgabe der Mainboard-Hersteller, ein Mainboard zu liefern, dass ausreichend gut gekühlt ist, um selbst noch in einem passiv gekühlten System seiner Arbeit nachzugehen? Leider Nein, denn selbst wenn es so wäre, zeigen viele schlecht gekühlte Systeme, dass sie selbst einem Standard-Dauerbetrieb nicht standhalten. Das betrifft nicht nur die Gamer- und Bench-Systeme, deren Heatpipe-gekühlten Chipsätze im laufenden Betrieb dennoch die 100° C erklimmen können (je nach Chipsatz), sondern mittlerweile auch viele Standard-Systeme, deren Kühlkörper aus finanziellen Erwägungen unterdimensioniert sind. Und nicht zuletzt stellt sich auch die Frage nach der Lebenserwartung. Geht es nämlich nach dem Hersteller, dann muss lediglich der Garantiezeitraum überbrückt werden.
Natürlich erhofft man sich auch eine Leistungssteigerung des Systems, damit man aus der CPU noch ein paar MHz heraus kitzeln kann.

2. Was zusätzlich gekühlt werden sollte

Für einige Mainboards gibt es bereits fertige Komplett-Kühler. Hier wird die South- und Northbridge gekühlt.
Zusätzlich werden auch die Spannungswandler gekühlt. Solche Kühler gibt es allerdings nicht für jedes Mainboard. Deshalb müssen die meisten auf universelle Kühler zurückgreifen, wodurch eine   höhere Flexibilität bei der Auswahl der zu kühlenden Komponenten besteht.
Denn bei den meisten Mainboards wird die Southbridge nicht sonderlich warm, denn über ihr erfolgt lediglich der Datentransfer und die Datensteuerung zwischen den Anschlüssen (z.B. PCIe), weshalb bereits der Standard Kühler ausreicht. Weiterhin kann man Probleme bekommen, wenn man den Southbridge-Kühler ersetzt. Denn es kann sein, dass man im Falle eines SLI-Systems seine zweite Grafikkarte nicht mehr anstecken kann.
Die Northbridge sollte man besser kühlen, denn deren Aufgabe besteht in der Synchronisierung und Steuerung von Breitband-Datentransfer, wodurch sie in der Regel relativ warm wird.
Ferner hat man noch Spannungswandler auf dem Mainboard. Diese benötigen ebenfalls eine gute Kühlung, da sie bei modernen Mainboards sehr warm werden. Über diese werden die eingehenden 12V des Netzteils auf die für die CPU notwendige Spannung transformiert.
Häufig sind auch die Spannungswandler-Kühler mit dem Northbridge-Kühler über eine Heatpipe verbunden, wodurch man faktisch gezwungen wird beide Kühler umzurüsten.

3. Demontage der Kühler

Die meisten Mainboard-Kühler sind mit sogenannten Push Pins befestigt. Diese gehen durch Löcher im Mainboard und halten so den Kühler schraubenlos auf dem Chip.
Die Demontage dieser kann unter Umständen ein Problem sein. Oftmals sind diese sehr fest.
Am besten versucht man die Pushpins so zusammen zu drücken das sie wieder durch ihr Loch passen. Wenn das nicht möglich ist, kommt man kaum um die Option, sie etwas zu zerstören. Am besten schneidet man ein Beinchen der Pushpins mit einem Seitenschneider ab, wodurch man sie gut entfernen kann.
Allerdings muss man unbedingt darauf achten, dass man bei der Demontage keine Leiterbahnen des Mainboards beschädigt. Natürlich sollte man auch vor dem Umbau des Ganzen das Mainboard ausgiebig auf Fehler untersuchen und es auch einmal im Betrieb gehabt haben.
Manchmal sind die Kühler auch mittels Wärmeleitkleber mit den Chips verklebt. Diese Kühler zu demontieren ist noch gefährlicher als mit Pushpins, denn durch die mechanische Belastung beim Demontieren kann der Chip beschädigt werden.
Am besten legt man das Board in eine Plastiktüte und verschließt diese gut. Anschließend kommt das Board für eine Weile in den Tiefkühler. Nach ein paar Stunden nimmt man das Board heraus und bewegt den Kühler langsam abwechselnd in und entgegen der Uhrzeiger-Richtung. Dadurch kann man den Kühler entfernen, u.U. muss diese Prozedur jedoch wiederholt werden.
Sollte das Ganze keinen Erfolg bringen, kann man noch das Board eine Weile bei 50 °C in den Backofen legen und ebenfalls Versuchen danach die Kühler zu entfernen.
Bei diesen Methoden muss man immer darauf achten, dass am Board sich kein Kondenswasser befindet und dass man sich vor dem Greifen des Boards entlädt (Heizungsrohr berühren).

4. Montage der Kühler

Den passenden Kühler für sein Mainboard montiert man nun so wie es in der beiliegenden Dokumentation des Kühlers aufgeführt ist (dies kann sich je nach Kühler und Board unterscheiden).
Im Testsystem mussten die Kühler mittels Schrauben befestigt werden, die durch die ehemaligen Pushpin-Löcher gesteckt und verschraubt wurden.
Hierbei sollte man darauf achten, die Kühler niemals zu fest oder zu locker zu montieren, denn beides kann den Chip beschädigen. Weiterhin muss man darauf achten, dass der Kühler alles richtig abdeckt und die Wärmeleitpads gut sitzen.
Sinnvoll ist es ebenfalls die Anschlüsse schon vor dem Einbauen der Kühler zu montieren und wenn es möglich ist auch die Verschlauchung möglichst weit vorzubereiten. Denn auch hier können wieder Belastungen auftreten, die das Board beschädigen können. Die Reihenfolge, in der die Kühler im Kreislauf liegen, ist egal, da bis auf ein 0,4 °C die Temperatur überall im Kreislauf gleich ist.

5. Der Nutzen

Aber was bringt der Kühler-Wechsel nun eigentlich?
Um dies zu ermitteln, muss erst einmal das Testsystem vorgestellt werden.
Dieses besteht aus einem AsRock Deluxe 3, welches einen AM3 Sockel hat. Weiterhin kommt ein AMD 1090T mit 4 GHz und zwei GTX 470 im SLI-Betrieb zum Einsatz.
Die Besonderheit liegt darin, dass die Grafikkarten und die CPU jeweils über einen separaten Kreislauf gekühlt werden.
Die Mainboard-Kühler werden in den CPU Kreislauf mit eingebaut da dieser kühler als der Grafikkarten-Kreislauf ist.
Gekühlt werden nur die Northbridge und die Spannungswandler. Die Southbridge-Kühlung ist aufgrund des SLI Betriebes nicht möglich. Als Kühler kommt ein Anfitec Kühler zum Einsatz.
Als Ergebnis des Umbaus kann festgestellt werden, dass die Temperatur im Gehäuse um bis zu 15 °C, je nach Belastung des Systems, sinkt. Dadurch ist eine bessere Kühlung bei innen liegenden Radiatoren möglich.
Weiterhin entfällt der Lüfter, der auf den Standard-Kühler montiert war, wodurch das ganze System ein wenig leiser wurde.
Die Temperaturen der CPU ändern sich nicht. So lief sie bei 24 °C Raum Temperatur vor wie nach dem Umbau bei 4 GHz unter Prime mit 35 °C. Die Chipsatztemperatur abzulesen ist hierbei etwas schwieriger, da es mit keinem Tool möglich war richtige Werte auszulesen. Daher werden die Werte aus dem BIOS angenommen, die vor dem Umbau bei 55 °C im Normal-Betrieb und bei 72 °C nach prime95 liegen. Nach dem Umbau liegt die Temperatur konstant bei 28 °C. Eine deutliche Temperaturverbesserung ist also bemerkbar.

6. Übertaktungs-Ergebnisse

Aus dem Vorherigen geht hervor, was eine Chipsatzkühlung bei der Temperatur ausmacht. Aber hat die Kühlung auch Auswirkungen auf die Übertaktbarkeit der Komponenten oder wirkt sich das ganze nicht auf das System aus?
Wir verwenden wieder dasselbe Testsystem. Dazu wäre nur noch zu ergänzen, dass als RAM 4x 2 GB G.skill RAM mit 1600 MHz und CL 7-8-7-24 zum Einsatz kommt. Als Netzteil wird ein Antec True Power mit 750 W benutzt.
Ohne Chipsatzkühlung erreicht die CPU 4 GHz bei 1,4 V. Dieser Wert ist Primestable und alltagstauglich und läuft so mehrere Wochen ohne Probleme.
Um diesen Wert zu erreichen, wird der Multiplikator der CPU hoch gesetzt. Der PCIe Takt wird von 100 auf 103 angehoben. Der HT Link liegt bei 2000 MHz und der NB Takt wird auf 2400 MHz eingestellt, ohne dass die Voltage erhöht wurde. Der RAM wird auf seinen Werten belassen. Weiteres anheben der Werte ist zwar möglich, aber nach 20 – 40 Minuten Prime schaltet sich der PC einfach ab. In Spielen und anderen Anwendungen sind selbst 4,3 GHz noch stabil (mit angepassten Spannungen). Nach dem Einbauen der Kühler laufen diese Werte ebenfalls noch ohne Probleme. Eine Takterhöhung auf 4,1 GHz stürzt Prime mit einen Bluescreen nach 2 h ab. Mit einer leichten Spannungserhöhung laufen auch die 4,1 GHz stabil. Bei 4,2 und 4,3 GHz stürzt der PC trotz  Spannungserhöhung mit einem Bluescreen ab. Allerdings nur in Prime und nach ca. 1,5 h. Eine weitere Erhöhung auf 4,4 GHz ist mit dieser CPU nicht mehr möglich.
Den NB Takt konnte ich ebenfalls auf 2600 MHz anheben, ohne dass es Probleme gibt. Dies geht in dem Fall jedoch mit einer Spannungserhöhung einher.
Um zu sehen, was eine solche Kühlung bringt, wenn man eine CPU hat, die keinen freien Multiplikator besitzt, wird ein AMD 1055t mit derselben Hardware benutzt.
Diese CPU läuft ohne Kühlung stabil mit 3,9 GHz bei 1,5 V. Mit einer Chipsatzkühlung kann bei gleicher Spannung eine Erhöhung des Taktes auf 4,2 GHz erfolgen. Natürlich muss dazu die Taktwerte der Chipsätze und des RAMs  angepasst werden, um ein stabiles Ergebnis zu erreichen.
Das scheint auch der Grund zu sein, weshalb eine Chipsatzkühlung vor allem bei CPUs ohne freien Multi effektiv ist.
Ich möchte darauf hinweisen, dass die Werte abhängig von der verwendeten Hardware sind und bei jedem individuell sind, da jeder Chip, CPU, etc. verschieden wertig ist und sich so in seiner OC-Eigenschaft unterscheidet.

7. Fazit

Wie man anhand der Werte sehen kann, bekommt man durchaus ein kühleres und unter Umständen leiseres System als wenn man die Standardkühler behält. Das ganze erkauft man sich aber auch mit einem Garantie Verlust und der Gefahr bei der Montage sein Board zu zerstören. Jedoch erreicht man auch eine geringfügige Steigerung der Übertaktbarkeit des Systems. Inwieweit man das benötigt oder in Kauf nimmt muss jeder für sich entscheiden.
Ich möchte mich für die freundliche Unterstützung bei Aquatuning bedanken.