Tản nhiệt khí có cân kèo được Intel Core i9 12900K không? So sánh nhiệt độ và hiệu năng theo giá trị Power Limit

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 gần 2 tháng. 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 thông thường 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”.

Việc thay đổi các giá trị này theo mức cao nhất tức là không giới hạn cho tới giá trị TDP=PL1=125W sẽ mang lại kết quả gì? Hãy cùng xem tiếp thử nghiệm thực tế.

HỆ THỐNG VÀ MÔI TRƯỜNG KIỂM NGHIỆM THỰC TẾ

• Vi xử lý Intel Core i9 12900K (vCore 1.18, LLC Level 1)
• Bo mạch chủ ASRock Z690 Riptide (BIOS 3.02)
• Bộ nhớ Kingston Renegade 4600MHz 2x8GB
• SSD ADATA SX6000NP 256GB
• Tản nhiệt Noctua D15 Chromax.Black 2 quạt + kem tản nhiệt Cooler Master Geil Pro
• PSU 650W Platinum
• Window 10 Pro 21H1 cùng một số phần mềm như CPU-Z, Cinbench R23, HWMonitor.
• Nhiệt độ phòng 25 độ C, hệ thống được đặt trên Benchtable.

CHỈ ĐỊNH GIÁ TRỊ PL VÀ THỰC HIỆN CÀI ĐẶT CÁC GIÁ TRỊ NÀY TRONG BIOS

Để tiến hành kiểm nghiệm hiệu năng và nhiệt độ của Intel i9 12900K khi sử dụng với tản nhiệt khí Noctua D15 Chromax.Black, tôi tiến hành gán giá trị PL1=PL2 lần lượt là 280W, 241W (theo mặc định của Intel), 180W và cuối cùng là 125W=Processor Base Power=TDP. Tức là nếu đặt giá trị “280” cho PL1 và PL2, thì mức tiêu thụ điện năng (không phải phép đo thực tế) được giới hạn ở mức tối đa 280 W cho dù có bao nhiêu tải được áp dụng cho Core i9 12900K. 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 với tùy chọn Minium Test Duration (thử nghiệm căng thẳng trong 10 phút) và ghi lại nhiệt độ CPU theo mức tiêu thụ điện năng tương ứng lẫn mức xung nhịp đạt được. Mức sử dụng CPU trong quá trình thử nghiệm đạt gần như 100%. Song song với đó sẽ là benchmark theo tùy chọn Multi Core để nhìn ra điểm số benchmark tương ứng với mức giá trị được áp dụng.

KẾT QUẢ THỰC TẾ

Với giá trị PL1=PL2=280W được cài đặt trong BIOS, mức CPU Package thử nghiệm lúc này đạt ~200W và điểm số đạt được ở bài Benchmark MultiThread là 27405pts. Mức xung nhịp theo mức Value/Min/Max lần lượt là 4888Mhz/499MHz/5187MHz (Core cao nhất) đối với P-Core và 3691MHz/399MHz/3890MHz. Nhiệt độ đạt được tối đa là 84 độ C trong 10p Test.

Sở dĩ có con số lẻ ở mức xung nhịp như vậy do BLCK Frequency trên bo mạch chủ ASRock Z690 Riptide là 99,76MHz thay vì 99,9 hoặc 100MHz như các bo mạch chủ khác. Có thể BIOS ở phiên bản sau sẽ cải thiện vấn đề này dù đã gán 100MHz cho phần BLCK Frequency trong BIOS.

Với giá trị PL1=PL2=241W, kết quả hoàn toàn tương đồng với giá trị PL1=PL2=280W, hầu như không có sự thay đổi gì ở kết quả này khi cho điểm số cũng như mức xung nhịp mức nhiệt đạt được.

Với giá trị PL1=PL2=180W, kết quả có sự thay đổi thấy rõ được. Điểm số Multi Core trên R23 lúc này đạt được là 26933 pts trong khi ở 241W hoặc 280W kết quả này là 27405 và 27384. Mức hiệu năng chênh lệch khoảng ~ 1.75% và nhiệt độ lúc này đạt được tối đa là 82 độ C. Mức xung nhịp đạt được cũng đã có sự chênh lệch rõ khi Value cho P-Core là 4688MHz tức là giảm ~ 200MHz so với giá trị PL1 ở 241W/280W.

Cuối cùng, với giá trị PL1=PL2=125W, kết quả thay đổi hoàn toàn rõ rệt từ xung nhịp, hiệu năng cho tới nhiệt độ. Kết quả R23 chỉ là 21804 pts, tức lệch tới ~ 25% về mặt hiệu năng so với giá trị PL1=PL2=241W/280W. Mức xung nhịp thể hiện ở CPU-Z lúc này chỉ là 3690MHz mà thôi, tức lệch ~ 1,1GHz. Nhiệt độ tất nhiên là mát hơn rất nhiều khi chỉ đạt tối đa mức 71 độ C.

KẾT LUẬN CUỐI CÙNG

Hầu hết chúng ta, đặc biệt là một số Reviewer đã bị ngộ nhận và bị NSX như là Intel và AMD và một số hãng sản xuất bo mạch chủ đánh lừa khi họ có thái độ không rõ ràng cũng như hướng dẫn rất mơ hồ trong việc đánh giá vào chỉ số TDP của vi xử lý. Đặc biệt, việc mở giới hạn tối đa mức tiêu thụ điện năng từ bo mạch chủ khiến cho các vi xử lý hoạt động nóng hơn nhưng lại không mang lại hiệu năng rõ rệt, nhất là đối với các ứng dụng load AVX nặng hầu hết người dùng đều ít khi đụng tới. Trong thực tế, như bài Test của mình ngày hôm nay đã chứng minh, với ứng dụng như Blender hay Cinebench R23 thì khi chạy ở chế độ mặc định, Corei i9 12900K chỉ tải khoảng 200W (CPU Package) và mang lại hiệu năng tốt nhất.

CPU Package ~ 200W thì rất nhiều tản nhiệt khí trung cao trở lên trên thị trường hoàn toàn có thể kham nổi, thậm chí ngay cả AIO 240 đủ ngon là cũng có thể chạy ổn ở điều kiện tốt nhất. Do đó, các tản nhiệt khí xịn sò đang bày bán trên thị trường như Cooler Master MA620P, Noctua D15/Chromax.Black, Thermalright Frost Commander 140… hoặc tương đương trở lên hoàn toàn cân kèo được i9 12900K trong rất nhiều điều kiện làm việc khác nhau. Cuối cùng, nếu người dùng là một game thủ chuyên nghiệp, điều này lại càng thể hiện rằng không cần phải quá bận tâm tới các tản nhiệt trên thị trường quá nhiều. Bởi các ứng dụng Gaming thì lại càng thể hiện rõ rệt hơn khi mà CPU Package fulload cũng chỉ ăn ~100W hoặc hơn một chút trong rất nhiều tựa game như Final Fantasy XV, Cyberpunk 2077… Và như vậy, một tản nhiệt 500K trên thị trường hoàn toàn cân kèo được ở mức load này của i9 12900K…

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