Intel Core i9-13900K là quả bom nhiệt và ăn điện? Điều này liệu có đúng?

GIỚI THIỆU

TDP hay Thermal Design Power (Công suất thiết kế nhiệt) đã được các nhà sản xuất CPU đưa ra để chỉ định mức nhiệt mà một bộ vi xử lý cụ thể sẽ tỏa ra, để khách hàng có thể chọn một bộ tản nhiệt thích hợp. Đáp lại, các nhà sản xuất tản nhiệt đã bắt đầu chỉ định mức TDP mà tản nhiệt của họ hỗ trợ. Do đó, đây là một thông số rất quan trọng để người dùng lựa chọn một bộ tản nhiệt phù hợp với vi xử lý cho hệ thống đang sử dụng. Nếu lựa chọn không đúng tản nhiệt, CPU khi hoạt động sẽ rất nóng và là nguyên nhân chính gây ra mất ổn định hệ thống khi tải nặng, hoặc hiệu năng bị sụt giảm nghiêm trọng khi mức xung nhịp của CPU hoạt động không đúng thông số công bố.

Tuy nhiên, các thông số TDP do Intel và AMD công bố ngày càng trở nên sai lệch và không chính xác trong những thế hệ vi xử lý gần đây. Chẳng hạn như vi xử lý Intel i9 11900K được Intel công bố mức TDP là 125W, nhưng nó lại tạo ra công suất nhiệt lên tới ~ 300W. Trước đây, việc đẩy CPU vượt quá mức TDP được chỉ định của chúng thường yêu cầu người dùng điều chỉnh thủ công (ép xung),  nhưng ở hiện tại nhiều CPU đã tự động vượt qua mức TDP được công bố chính thức bằng cách sử dụng các chế độ Turbo của chúng. Các cài đặt Turbo này thường được nâng cao hơn nữa bởi nhiều bo mạch chủ dòng cao cấp, vốn không thực thi các giới hạn điện năng được đề xuất từ ​​Intel và AMD theo mặc định, trừ khi chúng được người dùng giới hạn theo cách thủ công.

GIÁ TRỊ PL1, PL2 và TAU CỦA INTEL

Trước khi đi vào bài test chi tiết như title đã nói, chúng ta cùng nhìn lại vấn đề kĩ thuật liên quan tới giá trị TDP hay mức Công suất nhiệt thực tế khi hoạt động của vi xử lý (thường thể hiện giá trị CPU Package trong các phần mềm theo dõi hệ thống) từ phía Intel.

Intel đưa ra ba biến kĩ thuật có thể được điều chỉnh để tăng cường sức mạnh của nhiều thế hệ vi xử lý gần đây- được gọi là PL1 và PL2 và Tau.

• PL1 (Power Limit 1) = TDP, hai giá trị này thường được định nghĩa như nhau, là mức tiêu thụ điện năng ở trạng thái ổn định và dài hạn lẫn hiệu quả của các vi xử lý. Ví dụ i9-10900K có TDP là 125W thì PL1 sẽ là 125W. Giá trị PL1 là giá trị thấp nhất.
• PL2 (Power Limit 2) ngược lại với PL1, nó mang tính chất ngắn hạn và chỉ mức giá trị tối đa đạt được trong một thời gian ngắn hạn nhất định của các vi xử lý. Các vi xử lý sẽ sử dụng chế độ Turbo lên đến tối đa giá trị của PL2 được quy định. Do đó, mức giá trị PL2 cao hơn PL1 rất nhiều và thường được áp dụng theo công thức PL2 = TDP * 1.25.
• Tau được hiểu như là một biến thời gian. Có nghĩa là mức thời gian mà vi xử lý ở trong chế độ PL2 trước khi chuyển sang chế độ PL1. Do là biến thời gian nên nó không phụ thuộc vào nhiệt độ của vi xử lý.

Để hiểu rõ hơn, mình xin trích dẫn và dịch nguyên văn câu trả lời từ đại diện chính thức của Intel về các biến PL1, PL2 và Tau của i9-10900K:

“Các hãng sản xuất bo mạch chủ là đối tác của chúng tôi đã tối ưu hóa cài đặt bo mạch và BIOS tương ứng cho các vi xử lý thế hệ thứ 10. Đối với i9-10900K, các khuyến nghị cấu hình của Intel là PL1 = 125, PL2 = 250 và Tau = 56 giây.”

“Chúng tôi cho phép các đối tác của mình tùy chỉnh và thực hiện cài đặt hiệu suất cho các bo mạch chủ theo mục tiêu thiết kế của riêng họ. Các đối tác bo mạch chủ có thể cung cấp cho khách hàng các tùy chọn để tùy chỉnh PL1, PL2 và Tau. Một số nhà sản xuất thực hiện việc thiết lập mặc định của các bo mạch chủ tuân theo các khuyến nghị cấu hình của Intel cho PL1, PL2 và Tau; trong khi một số khác có thể đặt các thiết lập PL1, PL2 và Tau mặc định vượt xa con số khuyến nghị, nhờ thế có thể tăng cường được hiệu năng và cần nhiều giải pháp tản nhiệt một cách hiệu quả.”

AMD cũng có các giá trị diễn đạt tương tự PL1,PL2 và Tau như Intel nhưng với tên gọi khác nhau. Nhìn chung, dù khác nhau về cách thức gọi tên nhưng về cách thức hoạt động để chỉ định Công suất nhiệt thực tế của vi xử lý thì cả hai hãng đều có sự tương đồng.

MAXIMUM TURBO POWER TRÊN INTEL GEN 12 LÀ GÌ?

Intel đã giới thiệu tới mọi người thế hệ vi xử lý Gen 12 mới nhất cách đây khoảng gần 1 năm. Có thể nói Intel Gen 12 là cuộc cách mạng nhỏ trong thế giới của kiến ​​trúc x86, bởi các vi xử lý thuộc thế hệ này là những bộ xử lý đầu tiên tích hợp kiến ​​trúc lai. Quá trình này bao gồm việc kết hợp hai loại nhân khác nhau trên cùng một con chip. Nhân đầu tiên, được gọi là Percormance-Cores (Hiệu suất), dành riêng cho hiệu suất trong các tựa game và ứng dụng đơn luồng sử dụng nhiều tài nguyên. Nhân thứ hai, được gọi là Efficient-Cores (nhân hiệu quả năng lượng), đặc biệt hiệu quả cho đa nhiệm và xử lý các tác vụ phụ trợ. Cả hai kết hợp sẽ mang lại hiệu suất ngoạn mục và khả năng đáp ứng đáng kinh ngạc cho hệ thống trong nhiều ứng dụng.

Điểm khác biệt của Intel Gen 12 so với Gen 11 và thế hệ trước nữa đó là khái niệm TDP được hãng rời bỏ mà sẽ gán trực tiếp giá trị PL1 (TDP hay Base Power) và PL2 (Max Turbo Power) và gọi nó là MTP-Maximum Turbo Power (Công suất turbo tối đa của CPU). Như đã nói ở trên, Gen 12 Intel gán cho rất nhiều vi xử lý, bao gồm các vi xử lý dòng K/F ở hiện tại là giá trị PL1 = PL2 theo mặc định. Tức là khác so với Z590, Z490… khi ở những dòng này PL1 = TDP công bố và PL2 áp dụng theo công thức PL2 = PL1*1,25 hoặc nằm trong khoảng ngưỡng từ 200-250W.

Tức là Intel đã bật mức Turbo gần như chạm tới ngưỡng tối đa theo mặc định, mức mà hiệu năng hoàn toàn tốt nhất. Đối với 12900K, PL1 = PL2 = 241W. Đối với 12700K, con số tương tự với các giá trị trên là 190W. Nếu giới hạn công suất PL/PL2 bị vô hiệu hóa trong BIOS của bo mạch chủ, CPU Pakage khi load nặng có thể cao hơn mức PL mặc định tùy thuộc vào mức độ AVX2 được sử dụng, chẳng hạn 12900K có thể load từ 220 đến 300W.

Lấy ví dụ về Intel Core i7 12700K, nếu chúng ta gán giá trị “PL1 = 125 W / PL2 = 190 W / Tau = 56s”. Lúc này CPU sẽ chạy ở 190 W trong 56 giây và sau đó ở giới hạn liên tục ở 125 W. Điều này có nghĩa là xung nhịp của vi xử lý sẽ lên cao nhất trong 56s đầu khi nó ở giá trị 190W và sẽ giảm dần để phù hợp với mức 125W. Như vậy, mặc dù hiệu năng có giảm đi, nhưng điều này sẽ giúp các tản nhiệt khí cơ bản hoặc tầm trung trên thị trường sẽ vận hành tốt.

Kết quả khi Intel áp dụng MTP cho Intel Gen 12 Alder Lake như đã nói ở trên, giá trị PL2 và PL1 là như nhau và không có giới hạn thời gian cụ thể mà PL2 chuyển sang PL1 (Tau). Thông thường, giá trị mặc định của Tau được Intel gán cho các thế hệ là 56s, nhưng nguyên tắc này đã được bỏ qua và nhà sản xuất bo mạch chủ có thể đặt bất kỳ giá trị nào và nó “không giới hạn”.

Và Intel tiếp tục giới thiệu dòng vi xử lý Gen 13 với một số cải tiến về hiêu năng. Còn độ ăn điện và nóng thì sao?

Intel Core i9-13900K là quả bom nhiệt và ăn điện?

Intel Gen 13 giống và khác Intel Gen 12 ở điểm nào?

Alder Lake (Gen 12) và Raptor Lake (Gen 13) sử dụng chung vi kiến trúc, chung socket, tương thích ngược được với nhau. Đây là điểm giống nhau giữa hai dòng vi xử lý này.

• Intel tăng số lượng nhân E cho Gen 13 nhưng nhân P không đổi. Đổi lại, nhân P có mức IPC cao hơn và hoạt động ở mức xung nhịp cao hơn. Ví dụ Intel Core i9-13900K có 8 nhân P và 16 nhân E (8P + 16E), tăng so với 8P + 8E của i9-12900K thế hệ trước.
• Intel cũng mở rộng số L3 Cache là 36 MB trên Core i9, 30 MB trên Core i7 và 24 MB cho Core i5 K Series.
• L2 Cache cũng được nâng lên 4 MB cho mỗi cụm 4 nhân.
• Các bo mạch chủ chipset 700 series có khe cắm NVMe Gen 5.
• MTP tăng từ 241W lên 253W.
• Mức tăng hiệu suất đơn luồng 15% và đa luồng hơn 40%.
• Kích thước Die Size khoảng 23,8mm x 10,8mm cho tổng kích thước khuôn là 257mm², lớn hơn khoảng 23% so với 12900K.

 

Để tiến hành kiểm nghiệm hiệu năng và nhiệt độ của Intel Core i9-13900K khi sử dụng với một số loại tản nhiệt kể trên. Lần lượt mình sẽ kiểm nghiệm giá trị ở mức PL1 = PL2 = 4096W. Sau đó giới hạn lại ở mức 253W, 288W, 300W cho tùy loại bo mạch chủ. Tức là nếu đặt giá trị 300 cho PL1 và PL2, thì mức tiêu thụ điện năng (không phải phép đo thực tế) được giới hạn ở mức tối đa 300 W cho dù có bao nhiêu tải được áp dụng cho Core i9-13900K. Tất nhiên, mức tải này phụ thuộc vào việc ứng dụng có fulload được vi xử lý hay không cũng như có áp dụng AVX256/512 hay không.

Thử nghiệm bằng phần mềm Cinebench R23 benchmark theo tùy chọn Multi Core để nhìn ra điểm số benchmark tương ứng với mức giá trị được áp dụng. Sử dụng HW Monitor / Info để đo nhiệt độ thực tế (tối đa) của vi xử lý sau khi thực hiện benchmark và mức tải CPU Package tương ứng.

•  Giá trị PL 310W, điểm số so với PL 330W có sự thay đổi nhưng nhìn chung chênh lệch chỉ ~ 1% do sai lệch của phép đo. Nhiệt độ tối đa 96 độ.

• Đối với bo mạch chủ ASUS Z690A-Strix Gaming, khi để giá trị vô hạn cho Power Limit và benchmark. Nhiệt độ lúc này chạm ngưỡng TJ Max mặc định 100 độ, do đó BIOS sẽ tự điều tiết mức CPU Package vào mức ~ 300W cho dù tải là bao nhiêu đi chăng nữa khi chạm ngưỡng này. Điểm số lúc này đạt được là ~ 39,5K và tải tối đa là 312W.

• Tinh chỉnh nhẹ một chút  và áp dụng giá trị Power Limit thành 300W. Điểm số đạt được ~ 40K và nhiệt độ đạt được tối đa 95 độ C. Nhiệt độ phòng cũng 28 độ tương tự với Z690 Steel Legend.

• Đối với Z690 Aorus Elite DDR4 ở mặc định với giá trị PL vô hạn, mức CPU Package load 342W và chạm ngưỡng TJ Max nên điểm số đạt được ~ 39,7K. Nhiệt phòng lúc này là 27 độ, tản nhiệt sử dụng ID Cooling ZoomFlow XT 360.

• Tinh chỉnh nhẹ một chút và cho giá trị PL về 300W, điểm số đạt được ~ 39,8K và nhiệt độ tối đa 90 độ. 

• Đối với bo mạch chủ ASUS Z690 TUF Plus Gaming D4, mặc định ở giá trị Power Limit vô hạn, tản nhiệt nhanh chóng chạm ngưỡng ở TJ Max 100 độ và CPU Package lúc này đạt ~ 306W. Điểm số đạt được ~ 39K. Nhiệt phòng lúc này là 28 độ, tản nhiệt sử dụng ID Cooling ZoomFlow XT 360.

• Mình tiếp tục mở giới hạn TJMax lên 115 độ trong BIOS, kết quả là mức CPU Package lên tới 353W và điểm số tương tự với mặc định TJ Max 100. Nhiệt độ đạt tối đa 112 độ C.

• Tinh chỉnh nhẹ một chút và điều chỉnh giá trị Power Limit về 300W. Điểm số ~ 39,6K và nhiệt độ Max 91 độ C.

• Tinh chỉnh nhẹ một chút và vẫn để giới hạn Power Limit là vô hạn + TJ Max 115 độ C trong BIOS. Kết quả là điểm số ~ 39,9K, CPU Package 333W, nhiệt độ chạm ngưỡng 100 độ C.

• Mình thử sử dụng tản khí DeepCool AG620 + nhiệt độ môi trường 20 độ (do thời tiết ở miền Bắc hôm test lạnh) và mở giới hạn PL 330W + TJMax 115 độ. CPU Package 330W và điểm số ~ 40,1K điểm, nhiệt độ tối đa 101 độ C.

• Tiếp tục cho sử dụng tản khí DeepCool AG620 + nhiệt độ môi trường 20 độ (do thời tiết ở miền Bắc hôm test lạnh) và mở giới hạn PL 288W + TJMax 115 độ. Điểm số đạt được ~ 39,4K điểm, nhiệt độ tối đa 89 độ C.

Trong bài test của mình, áp dụng các loại bo mạch chủ khác nhau, tản nhiệt có khác nhau, nhiệt môi trường có khác nhau và đương nhiên kết quả sẽ có khác nhau. Nhưng, điểm số mặc định ở mỗi bo mạch chủ khác nhau rất nhiều, ví dụ điểm số trên bo mạch chủ MSI Z690 Tomahawk Wifi D4 ở 300W lại tốt hơn so với 330W của Z690 Steel Legend hay Z690-P hoặc Aorus Elite D4…

Tiếp tới, vì vấn đề BIOS và mạch VRM khác nhau ở HIỆN TẠI nên cách thể hiện load tải ở mỗi bo mạch chủ là khác nhau, dẫn tới mức độ nóng và ăn điện cũng khác nhau. Trường hợp kể trên, Z690 Steel Legend khi ở chế độ mở giới hạn vô hạn sẽ tải tới hơn 400W, ASUS Z690-P 377W, ASUS Z690 TUF Plus D4 là 353W, MSI Z690 Tomahawk Wifi D4 326W… Trong quá trình test, mình nhận thấy ở nhiều bo mạch chủ khả năng khiển của BIOS là chưa tốt, do đó ở các phiên bản BIOS sau sẽ hoàn thiện hơn và tải cũng sẽ tốt hơn.

Ngoài ra, nhờ kích thước Die Size khoảng 23,8mm x 10,8mm cho tổng kích thước khuôn là 257mm², lớn hơn khoảng 23% so với 12900K nên i9-13900K hiệu quả giải nhiệt tốt hơn so với tiền nhiệm ở cùng mức load tải như nhau.

Khuyến nghị của mình, đối với Core i9-13900K điểm ngọt là 288W đổ về, vì giá trị điểm số đạt được của vi xử lý lúc này là tối ưu nhất. Tải trên 300W hoàn toàn là vô nghĩa vì chỉ khiến cho vi xử lý nóng hơn, tốn điện hơn mà hiệu năng thậm chí chỉ hơn 1% đối với nhiều loại bo mạch chủ. Nếu người dùng sử dụng tản tầm trung đổ về, muốn Render ổn định lâu dài, một là áp dụng giá trị PL 253W (MTP) kết hợp với việc tinh chỉnh voltage nhanh bằng Fix Mode, hoặc chuyên sâu hơn chút là Apdative Mode + Offset, hay đẳng cấp cao hơn là V/F Point Curve. Hiệu năng lúc này chỉ kém so với mức PL 4096 khoảng 5-10% tùy ứng dụng, nhưng nhiệt độ đạt được tối ưu nhất, điện năng cũng thấp hơn rất rất nhiều. Còn nếu tản tốt, hãy áp dụng giá trị PL ở 288W hoặc tối đa 300W, sau đó tinh chỉnh voltage bằng Fix Mode/ Apdative Mode hoặc Offset, hay đẳng cấp cao hơn là V/F Point Curve, sẽ cho ra hiệu năng và nhiệt độ cân bằng nhất.

Cách làm này đều áp dụng chung cho Core i5-13600K và Core i7-13700K. Tức là, Core i5-13600K hiệu năng tốt nhất nên ở mức 150W, Core i7-13700K ở mức 210W, phù hợp với nhiều loại tản nhiệt và bo mạch chủ trên thị trường. Mình sẽ có một bài viết chi tiết về việc tinh chỉnh để hạ nhiệt cho vi xử lý Intel Gen 13 cho nhiều loại bo mạch chủ khác nhau.

Bo mạch chủ nào có thể chạy được i9-13900K? Câu hỏi này mình cũng giải đáp luôn

Các bo mạch chủ với mạch VRM ~ 800A / 6 layer PCB trở lên đều có thể tải tốt Core i9-13900K ở mức tải 300W hoặc hơn mà vẫn ổn định. Ví dụ thực tế mình đã cho thử nghiệm bo mạch chủ Z690 Aorus Elite DDR4 và Z690 TUF D4, cho tiến hành chạy R23 10P Throttling ở 300W thì nhiệt độ của mạch VRM nóng nhất cũng chỉ 75 tới 77 độ với nhiệt độ phòng như đã nói ở trên.

Các bạn nghĩ gì về bài test ngày hôm nay, hãy cùng đưa ra ý kiến để thảo luận nhé!