Explication des températures de fonctionnement des AMD Ryzen 7000

TechPowerUp a écrit un livrant une explication des températures de fonctionnement des AMD Ryzen 7000. Lors du test des Alphacool Core Ocean, Wael a donné le lien vers cet article, en voici sa traduction.

Partant du constat que les Ryzen 7000 fonctionnent souvent à 95°, le web s’est agité autour de cette température. AMD a fait plusieurs déclarations au sujet de cette température. La plus notable est qu’il ne faut pas s’alarmer des 95°C de température en charge. Du moins tant que les exigences de refroidissement du processeur sont respectées.

Il faut même s’attendre à ce que ce soit sa température la plus courante lors des charges.95°C est une température très élevée. Surtout si on prend en compte la finesse de gravure en 5 nm. La finesse la plus avancée jamais réalisée pour un processeur x86.

Dans leur volonté de se surpasser, Intel et AMD ont jeté par la fenêtre les notions traditionnelles de température et de consommation d’énergie « élevées ». Les processeurs phares Core i9 « K » d’Intel affichent une puissance de base de 125 W. Mais les limites de puissance réelles atteignent 241 W pour la 12e génération Alder Lake. Il est possible que la puissance réelle passe à 253 W avec Raptor Lake. AMD, d’autre part, a augmenté son TDP (puissance de base) pour sa série Ryzen 9 7000 à 170 W sur la boîte. Mais avec une limite de puissance de 230 W.

AMD s’en tient à la définition classique du TDP, et ils ont fixé les recommandations de refroidissement en conséquence. Un refroidisseur AIO de 240 mm est recommandé pour la série Ryzen 9 7000. Mais que se passe-t-il si vous donnez à ces processeurs un refroidissement inférieur à cette recommandation ? Les choses se passeront-elles mal ? Qu’en est-il du refroidissement par air ?

Même avec un refroidissement plus faible, le processeur n’aura pas de problèmes de surchauffe ou d’arrêt d’urgence du système. À condition que vous disposiez d’un refroidissement suffisant. Il se maintiendra à une température de 95°C avec la fréquence la plus élevée possible. En soi, ce n’est pas nouveau. Lorsqu’une puce atteint sa limite de température, elle s’éteint ou réduit considérablement les tensions et ses fréquences pour tenter de faire baisser la température. Mais ce n’est pas ce qui se passe avec les processeurs Zen 4.

La température de 95°C n’a pas d’impact sur le fonctionnement. Au contraire, 95°C est la température cible de fonctionnement des AMD Ryzen 7000. Tout en choisissant la fréquence la plus élevée possible sans dépasser cette barre des 95 degrés. Rappelez-vous, il ne s’agit pas d’un TJMax classique. Mais d’une limite de température de charge à partir de laquelle le processeur commence à abaisser sa fréquence de boost. Toujours en fonction des performances de votre refroidissement.

Une fois que vous activez le mode overclocking, l’objectif de température de 95°C est désactivé et le CPU peut fonctionner jusqu’à 105°C. Seulement au-delà, il s’éteindra automatiquement pour se protéger : c’est le vrai TJMax. TechPowerUp a demandé à AMD, et ils ont confirmé qu’avec les paramètres d’origine, l’augmentation de la cible de température de 95°C n’est pas possible. Vous pouvez seulement l’abaisser.

Dans ces tests, TechPowerUp a utilisé un processeur Ryzen 9 7950X avec différentes solutions de refroidissement. Cela inclut le Noctua NH-U14S et le AMD Wraith Spire prévu pour dissiper seulement une TDP de 95 W. Pour clarifier, il ne s’agit pas du refroidisseur en boîte du 7950X. D’ailleurs AMD n’inclut pas de Wraith Spire (ou tout autre refroidisseur) avec le 7950X. L’idée ici est de voir comment le processeur se comporte dans un environnement de refroidissement « inférieur ». S’il est capable d’une utilisation stable 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 avec un refroidissement à air. Et dans quelle mesure sa fréquence de boost est affectée par tout cela, et donc son impact sur les performances.

La gestion de la température du Ryzen 5 7600x et du Ryzen 7 7700x et autres Ryzen 7000 soulève des questions similaires concernant la température AMD, mettant en évidence l’importance de comprendre les exigences thermiques pour optimiser les performances de ces processeurs.

Températures de fonctionnement des AMD Ryzen 7000 : Configuration & protocole des tests

Les solutions de refroidissement suivantes ont été utilisées dans cet article :

• Arctic Liquid Freezer II 420 mm : il s’agit de l’AIO qui a permis d’obtenir les températures les plus basses. Son montage pour Ryzen éloigne le centre de la plaque froide du milieu de l’IHS, pour le placer sur le dessus des puces de calcul.
• Noctua NH-U14S : un refroidisseur à air typique « haute performance ».
• AMD Wraith Spire : ce refroidisseur est fourni avec plusieurs anciens processeurs AMD. Il sert d’exemple de refroidisseur de milieu de gamme abordable sans heatpipes, ou autre technologie avancée.

Afin de simuler d’autres solutions de refroidissement de différents fournisseurs, TechPowerUp a ajusté la vitesse du ventilateur sur ces deux refroidisseurs en utilisant le contrôle du ventilateur de la carte mère. Pour clarifier, la vitesse du ventilateur est réglée sur un pourcentage fixe. Il n’y a pas de régulation en fonction de la température, pour que la comparaison soit équitable.

TechPowerUp a testé le processeur sous les applications suivantes. Elles ont été sélectionnées pour couvrir un large éventail de l’utilisation de l’énergie, en occupant différentes configurations de threads :

• Blender (235 W) : une application de rendu hautement parallélisée qui charge pleinement tous les cœurs. Il s’agit de la consommation d’énergie la plus élevée, supérieure même à celle de Cinebench.
• Cinebench single-thread (44 W) : l’un des tests d’évaluation les plus populaires « rapides et faciles ». Dans ce scénario, il est limité à l’exécution sur un seul cœur.
• Cinebench multi-thread (216 W) : le benchmark que tout le monde utilise aujourd’hui. Il utilise le moteur de rendu Cinema4D, en utilisant autant de cœurs et de threads que le processeur en dispose.
• Visual Studio C++ Compile (90 W) : tester un processeur avec seulement un logiciel hautement parallélisé revient à tester une voiture à plein régime uniquement. La grande majorité des charges de travail d’aujourd’hui sont en fait des charges mixtes. C’est-à-dire qu’elles utilisent parfois quelques threads, puis elles tombent à un ou deux threads, avant de repartir de plus belle. C’est la raison pour laquelle Visual Studio C++ fait partie de cet article.
• Adobe Photoshop (67 W) : les produits Adobe ne sont pas très optimisés pour utiliser tous les threads. Même si certains filtres sont optimisés pour la parallélisation. Le test exécute plusieurs images à travers un flux de travail Photoshop typique composé de diverses tâches et filtres.
• MP3 Encode (43 W) : la conversion de l’audio brut en MP3 hautement compressé, avec une perte minimale de qualité, est ce qui alimente toutes les expériences d’écoute aujourd’hui. Ce benchmark est purement monofilaire et sert à étudier les performances réelles avec un seul fil.

Pour les jeux, TPU utilise :

• Counter-Strike Global Offensive (61 W @ 1080p) : un titre multijoueur très populaire dont les exigences graphiques sont très légères et qui fonctionne donc en permanence avec un CPU limité.
• Cyberpunk 2077 (90 W @ 1080p) : le moteur est conçu pour utiliser autant de cœurs que possible et répartir sa charge de travail en conséquence. Très limité par le GPU.
• DOOM Eternal (112 W @ 1080p) : ce jeu présente la plus forte consommation d’énergie du CPU dans nos tests. Mais il est également fortement limité par le GPU.
• Far Cry 6 (77 W @1080p) : Le moteur d’Ubisoft est très gourmand en ressources de calcul. Mais ne s’adapte pas à tous les threads. Il sollicite également beaucoup la mémoire et la communication entre les threads.

Températures de fonctionnement des AMD Ryzen 7000 : Analyse

Il y a une énorme différence entre les températures des jeux et celles du rendu, ce qui n’est pas surprenant. Aucun jeu ne peut mettre autant de pression sur le CPU qu’une charge de travail hautement parallélisée – et la plupart des applications « normales » ne consomment pas autant d’énergie non plus.

Avec l’AIO, les températures sont légèrement inférieures à l’objectif de 95°C auquel Ryzen 7000 fonctionne (c’est un peu difficile à voir sur le graphique). Le refroidisseur Noctua fonctionnera toujours à 95°C en rendu. Mais la température de jeu augmente progressivement lorsque nous ajustons la vitesse du ventilateur. À 20% de la vitesse du ventilateur, le Noctua atteint 95°C à la fois dans les jeux et les applications.

Le refroidisseur AMD Wraith Spire atteint 95°C en jeu et en rendu, même à 100% de la vitesse du ventilateur. Donc le testeur n’a pas inclus les autres réglages PWM, qui seraient de toute façon de 95°C. Bonne nouvelle, même avec un refroidissement très faible, votre processeur ne surchauffera pas et ne dépassera pas 95°C.

Si vous vous demandez « comment la température peut-elle toujours être de 95°C, même avec une vitesse de ventilation plus faible ? ». C’est ainsi que le Zen 4 est conçu pour fonctionner. Le CPU va booster agressivement les fréquences et la tension tant qu’il est en dessous de 95°C. Une fois qu’il atteint ce point, il va soigneusement réguler le boost pour toujours rester à 95°C. L’objectif de l’algorithme est d’être à 95°, pas au-dessus ni en dessous.

Variations des fréquences

Évidemment, si la température est toujours maintenue autour de 95°C ; même avec des refroidissements très différents ; le processeur doit fonctionner à des fréquences différentes. Avec un refroidissement plus faible, plus de chaleur s’accumulera à l’intérieur du processeur. Donc les fréquences seront réduites pour diminuer la production de chaleur. Toujours dans le but d’atteindre un équilibre thermique autour de 95°C.

Pour tester cela, TechPowerUp a effectué une charge de travail et a observé comment la fréquence du CPU varie en fonction du refroidissement. La fréquence indiquée est la moyenne de tous les threads qui sont chargés. C’est-à-dire que les cœurs inactifs à 800 MHz ne font pas partie de la formule de calcul de la moyenne.

Comme vous pouvez le voir, même le Noctua fonctionnant à pleine vitesse voit un peu de perte de fréquence par rapport à l’AIO. Avec des vitesses de ventilateur et une capacité de refroidissement inférieures, les fréquences du CPU baissent – très progressivement. Un résultat intéressant ici est que même les fréquences mono-cœur descendent. Même si elles ne sont même pas proches de 95°C sur aucun de ces refroidisseurs. Le Zen 4 ne se contente pas de baisser les fréquences dès qu’il atteint 95°C. Mais il ajuste les fréquences à la configuration de refroidissement – à tous les threads, même à des températures plus basses.

Il est également impressionnant de voir que la perte de fréquence n’est pas si importante. Il n’y a pas de chute importante. Sauf peut-être pour le Wraith Spire fonctionnant à 40% et moins, et dans le cas du CPU pleinement chargé sur les 16 cœurs / 32 threads. Tous les autres tests tournent à plus de 4 GHz, même avec le Wraith Spire à 20%. Alors qu’il fournit vraiment très peu de performance de refroidissement à ce réglage.

Voici les résultats de la fréquence sous forme de tableau, pour avoir une meilleure idée des valeurs numériques. Étant donné les chiffres ronds « 5750 » et « 5500 » sur l’AIO, TechPowerUp soupçonne qu’AMD a également ajouté une sorte de plafond de fréquence artificielle à leur processeur. Au-dessus duquel il ne pourra jamais aller, peu importe la qualité du refroidisseur.

Variations des performances

Tout d’abord, nous effectuons une comparaison avec le Noctua NH-U14S. Pour faciliter la compréhension des différences, les résultats de performance de l’AIO sont marqués « 100% », et les résultats de Noctua sont relatifs à cela.

Dans les applications, presque toutes les charges de travail voient de petites baisses de performance avec un refroidissement plus faible. Il est intéressant de noter que la charge de travail d’encodage MP3 à un seul thread subit une baisse notable lorsque le Noctua fonctionne à seulement 20%. Comparable à ce que nous voyons sur d’autres tests multi-threads comme Blender et Cinebench. Cela confirme nos conclusions du test de fréquence d’horloge. Le point le plus important à retenir est que les différences de performances sont vraiment minimes. Même une perte de performance de 2,5% en moyenne ne sera jamais remarquée. Encore une fois, félicitations à AMD pour avoir fait en sorte que l’étranglement thermique soit si bien géré et progressif.

Pour les jeux, il n’y a pratiquement aucune différence, quelle que soit la résolution. La seule exception est Far Cry 6, qui perd jusqu’à 5% de FPS en 720p. Mais en 4K, grâce au GPU, les FPS sont identiques avec le Noctua ralenti à seulement 20%.

Rappelez-vous, TechPowerUp ajuste la vitesse du ventilateur sur le Noctua, pour simuler des refroidisseurs plus faibles d’autres fabricants. Et c’est une bonne nouvelle, car cela signifie que n’importe quel refroidisseur tour à minimum décent sera en mesure de faire fonctionner le 7950X avec de bonnes performances. Et donc tous les CPU Zen 4 plus faibles, aussi. En particulier dans les jeux, où les différences seront négligeables.

TechPowerUp a aussi essayé de faire fonctionner la machine avec le seul dissipateur Noctua, c’est à dire avec le ventilateur complètement arrêté. Avec cette configuration, la machine avait un écran bleu et plantait très souvent.

Ensuite, nous passons au refroidisseur AMD Wraith Spire de milieu de gamme, qui est de base conçu pour les CPU avec un TDP de 90 W.

Dans ce scénario, il y a de plus grandes différences de performance par rapport à l’AIO. Même avec le Wraith Spire fonctionnant à 100%, il y a une perte de performance significative dans les charges de travail hautement multithreadées Blender et Cinebench. D’un autre côté, nous parlons d’une baisse de performance de 12%. Dans l’ensemble, une perte de performance de 2,5 % à 100 % de la vitesse du ventilateur n’est pas « importante ». Surtout si les jeux ne présentent que des différences minimes. En outre, ces 2,5% à 100% s’alignent bien avec les 2,5% du Noctua à 20%. Il semble donc que le test de ces deux refroidisseurs couvre toute la gamme des capacités de refroidissement.

Une fois que nous allons à plus bas RPMs, les différences de performance d’application deviennent plus grandes, particulièrement le Wraith Spire à 40% est sensiblement plus lent. Ou est-ce le cas ? 25% dans certaines applications est probablement « perceptible ». D’un autre côté, 7% dans Photoshop ne fait vraiment aucune différence.

Dans les jeux, nous pouvons certainement voir des pertes de FPS plus importantes que sur le Noctua. Mais elles ne sont pas encore assez importantes pour s’inquiéter. Peut-être Far Cry 6 à 20% de vitesse de ventilation, en 1440p et en dessous, qui perd 10% de perf. Mais ce n’est toujours pas la fin du monde. Tous les autres jeux vont bien.

Consommation d’énergie

Certains de nos lecteurs étaient curieux de connaître la consommation d’énergie de ces refroidisseurs avec les différents réglages de ventilateur, j’ai donc ajouté les graphiques ci-dessous.

Comme vous pouvez le voir, surtout en multithreading, le CPU est capable de réguler sa propre consommation d’énergie. La réduction à 100 W de 225 W, avec une perte de performance relativement faible est assez impressionnante. Ce qui se passe ici, c’est qu’en raison de la fréquence de fonctionnement plus basse, la puissance utilisée diminue (et non l’inverse). De plus, en raison de la manière dont la courbe tension / fréquence fonctionne sur tous les processeurs modernes, lorsque la fréquence est plus basse, une tension plus basse peut également être utilisée, ce qui réduit encore la consommation d’énergie.

Conclusion de TechPowerUp

L’exploration du Ryzen 9 7950X, accompagnée de trois solutions de refroidissement distinctes, a permis de dissiper les malentendus courants concernant la température Ryzen 5 7600x et la température AMD, spécialement en ce qui concerne la température de charge de 95°C des processeurs de bureau Zen 4. Contrairement à la perception répandue sur les réseaux sociaux et les forums, cette température n’indique pas un seuil critique de danger pour le processeur. Au lieu de cela, elle représente une température opérationnelle sûre, optimale pour le fonctionnement du processeur, qui ajuste sa fréquence de boost et ses tensions pour se maintenir à ce niveau, sans chercher à opérer en dessous.

Même équipé d’un système de refroidissement minimal, tel que le Wraith Spire, le Ryzen 9 7950X parvient à soutenir des performances notables, atteignant jusqu’à 92% de sa capacité de boost maximale. Cette observation écarte les appréhensions d’une surchauffe dévastatrice, illustrant qu’un refroidisseur à air économique suffit pour un fonctionnement stable et sans faille.

Les tests conduits par TechPowerUp ont également mis en lumière l’efficacité de solutions de refroidissement avancées comme le Noctua NH-U14S et l’Arctic Liquid Freezer II 420 mm AIO. Ces dispositifs, grâce à leur capacité de refroidissement supérieure, autorisent le processeur à réaliser ou même surpasser ses fréquences de boost promues, tout en restant dans des limites de température sûres et gérables.

L’assurance d’AMD que les processeurs Zen 4 sont conçus pour opérer sans risque à une température Ryzen 7 7700x de 95°C révolutionne la gestion thermique traditionnelle. Cette stratégie libère les utilisateurs de la contrainte de devoir opter pour des solutions de refroidissement onéreuses, favorisant une flexibilité accrue dans le choix des systèmes de refroidissement sans compromettre la sécurité ou les performances du Ryzen 5 7600x.

En somme, l’expérience avec le Ryzen 9 7950X révèle que les températures de fonctionnement de 95°C, loin d’être un seuil à éviter, constituent le nouveau standard pour une performance optimale des processeurs Zen 4. Cette perspective modifie non seulement la compréhension des exigences de refroidissement mais encourage également l’adoption de solutions de refroidissement plus abordables et efficaces, assurant des performances exceptionnelles sans nécessiter un investissement substantiel dans le refroidissement.

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