Duel de cartes mères mini-ITX Z97

Introduction

Bien que la nomenclature ne soit pas parfaitement claire, la majorité d’entre nous sait que le format mini-ITX est bien plus compact que le microATX, sans pour autant arriver au stade de miniaturisation que proposent le Liva d’ECS, le NUC d’Intel ou le Brix de Gigabyte. Le format mini-ITX suscite un grand intérêt parce qu’il permet encore l’installation d’une carte graphique malgré ses dimensions. Ceci ouvre de nombreuses possibilités sachant qu’il existe une vraie demande en matière de produits proposant un encombrement très contenu mais aussi puissance et évolutivité.

Cet article peut être qualifié de « mini » comparatif pour une autre raison : parmi toutes les marques contactées, seules deux nous ont répondu alors qu’elles sont au moins cinq à proposer des cartes mères mini-ITX Z97. Il faut bien comprendre que nous respectons le choix des marques ne souhaitant pas participer à ce genre de comparatif quand bien même nous le déplorons. Il arrive que nous achetions nous-mêmes des produits pour compléter le panel de test, mais en cette fin avril, le budget mensuel a déjà été dépensé sur d’autres articles.

Fort heureusement, les deux modèles qui nous ont été proposés sont de bons produits : ces deux cartes mères orientées rapport performances/prix représentent un très large spectre de configurations mini-ITX, allant des machines silencieuses à basse consommation jusqu’aux PC de course overclockés. Cette dernière catégorie appelle cependant un minimum de discernement : il est difficile pour un produit particulièrement compact de rivaliser sur ce terrain, a fortiori pour une carte mère Z97 à 120 €.

Sachant que les deux cartes mères se contentent d’un étage d’alimentation à quatre phases, leur potentiel en matière d’overclocking sera particulièrement intéressant à observer. Le protocole de test utilisé est le même que pour n’importe quelle carte haut de gamme, ce qui nous permettra de voir si les deux modèles tiennent la route avant de penser à l’attribution d’une distinction. Encore faut-il que l’une d’entre elles la mérite.

ASRock Z97M-ITX/ac

D’emblée, on remarque que la carte d’ASRock fait l’économie d’un radiateur au niveau de l’étage d’alimentation. La marque taïwanaise cherche à se distinguer en incluant WiFi 802.11ac, cinq ports SATA 6 Gb/s, un contrôleur Ethernet gigabit au-dessus de la moyenne et enfin un prix agressif puisque la Z97M-ITX/ac est proposée à moins de 126 euros. Ces qualités lui permettront de parfaitement trouver sa place au sein de configurations destinées à la consommation de contenus audio—vidéo, comme un PCHC ou un serveur multimédias.

La connectique E/S arrière semble curieusement dépouillée compte tenu des fonctionnalités proposées par le chipset Intel Z97, ce qui s’explique en partie du fait qu’ASRock ait laissé de la place pour les connecteurs des antennes WiFi au niveau de la plaque arrière. Le DisplayPort est aux abonnés absents, tandis que l’HDMI est limité quant aux définitions et fréquences qu’il peut prend en charge (1920×1200 @ 60Hz maximum). En clair, une carte graphique est indispensable pour relayer l’image sur un écran WQHD ou supérieur, quand bien même on n’aurait pas l’intention de jouer.

ASRock parvient à gagner de la surface utile sur le PCB en proposant un slot mini-PCIe à la verticale pour accueillir la carte contrôleur WiFi bi-bande monocanale, laquelle voit son maintien assuré par une équerre en plastique. Précisons que la photo ci-dessus montre l’ensemble après montage, les éléments étant séparés au sein du jeu d’accessoires à l’origine.

Le connecteur USB 3.0 frontal se situe immédiatement sous la prise d’alimentation principale ATX, tandis que les cinq ports SATA sont alignés au-dessus de l’unique slot PCIe 3.0 16x. Notons qu’ASRock maximise l’espace disponible pour le dissipateur CPU en décalant l’interface LGA 1150 vers le haut du pcb : les dissipateurs volumineux sont donc susceptibles de s’étendre au-delà de la partie supérieure du pcb.

Le seul vrai reproche que l’on puisse faire jusqu’ici à cette carte mère ne tient pas à son agencement, mais à sa connectique. En effet, la Z97M-ITX/ac se contente de deux prises ventilateur dont celle destinée au dissipateur CPU. L’immense majorité de nos boitiers ont au moins deux ventilateurs et s’il est toujours possible d’utiliser un adaptateur en Y,  la multiplication des câbles dans des espaces restreints est à éviter.

La Z97M-ITX/ac est livrée avec deux nappes SATA, bien qu’elle propose cinq ports. On trouve par ailleurs les accessoires classiques ainsi que la carte WiFi et sa connectique avant assemblage.

L’utilitaire XFast LAN inclus notamment un logiciel (programmé par cFOS) permettant une régulation dynamique de flux réseau, pour peu que l’on souhaite se plonger dans la priorisation des paquets et les limitations de bande passante.

ASRock Z97M-ITX/ac : utilitaire d’overclocking et UEFI

L’utilitaire A-Tuning inclus plusieurs modes d’alimentation (« Power Saving » nous a permis d’économiser environ 8 Watts en charge) ainsi que des réglages d’overclocking automatique, programmé et manuel.

L’overclocking programmé se décline en deux profils, « Advanced Turbo » et « Optimized CPU OC Setting ». Le premier est conçu pour apporter un gain de performances de 20 ou 30 %, ce qui s’est traduit par des fréquences de respectivement 4,5 et 4,6 GHz sur notre processeur. Malheureusement, l’étage d’alimentation de la carte mère ne s’est pas montré capable de tenir les tensions CPU de 1,27 / 1,36 Volt qui en découlent : la Z97M-ITX/ac se met en sécurité et abaisse les fréquences CPU dès lors que l’on applique une charge conséquente.

Les réglages « Optimized CPU OC Setting », dérivés de ceux paramétrés dans l’UEFI, ont également eu pour effet d’enclencher une mise en sécurité. Même le mode automatique (« Auto tuning ») pourtant sensé trouver les réglages maximum stables nous a gratifiés d’un résultat identique au bout de quelques minutes et ce malgré une tension CPU raisonnable (1,2 Volt). L’ajout d’un dissipateur sur l’étage d’alimentation aurait peut-être permis de régler ce problème.

A-Tuning propose en outre un accès direct à l’ensemble des réglages de fréquences et tensions sous Windows. Au sein des sous-menus, il est possible de surveiller le fonctionnement de la configuration, vérifier la présence de mises à jour logicielles, contacter le support client par mail et enfin gérer le lancement de l’utilitaire au démarrage de Windows.

Au sein de l’UEFI, le menu « OC Tweaker » s’ouvre sur une série de réglages basiques pour l’overclocking sensés faciliter la vie aux novices. Ceux-ci constituent également un très bon point de départ pour trouver la fréquence maximale stable, vu que l’activation de tous les profils bloque le coefficient multiplicateur CPU et ajuste toutes les tensions nécessaires. Bien entendu, encore faut-il avoir un processeur série K pour profiter de l’overclocking.

Les réglages proposes par « Optimized CPU OC Setting » se répartissent comme suit : 4,5 GHz pour 1,23 Volt, 4,6 GHz pour 1,28 Volt et enfin 4,7 GHz pour 1,4 Volt. On se demande franchement si ces réglages n’ont pas été développés sur une autre carte mère ou avec un CPU différent, vu que la Z79M-ITX/ac se met en sécurité dès lors que l’on commence à solliciter le processeur ou presque. Ceci se traduit par un sévère abaissement des fréquences rendant l’overclocking inutile : à quoi bon afficher 4,6 GHz au repos quand le processeur descend en-dessous de sa fréquence d’origine lorsqu’il est en charge ?

Le profil XMP de nos barrettes mémoire DDR3-2800 a été accepté sans encombre, y compris avec un BCLK de 101 MHz pour un débit de 2827 MT/s.

Notre overclocking type à 1,278 Volt aurait poussé le CPU au-delà de ses limites thermiques à 4,6 GHz, mais la Z97M-ITX/ac ne s’est pas montrée suffisamment coopérative pour en arriver là. Même la tension d’origine de notre Core i7-4790K est trop élevée pour que cette carte mère parvienne à maintenir une fréquence de 4,4 GHz à ratio fixe lorsque les quatre cores sont sollicités, tout en sachant que le coefficient multiplicateur par défaut en Turbo Boost se limite à 42x pour quatre cores en charge.

Il nous a donc fallu sous-volter le processeur pour l’overclocker à fréquence fixe en charge. Cette diminution de la tension a plafonné le processeur à 4,3 GHz stables, mais avec le bénéficie d’un coefficient multiplicateur 43x au lieu de 42x. L’opération est donc gagnante sauf à vouloir utiliser le coefficient multiplicateur maximal quel que soit le nombre de cores utilisés en charge.

Précisons enfin que la Z97M-ITX/ac est riche en réglages mémoire puisqu’elle offre une large sélection de timings primaires, secondaires et tertiaires.

MSI Z97I AC

Par rapport à la carte d’ASRock, la MSI Z97I AC n’offre pas de ports USB supplémentaires, mais elle propose tout de même trois connecteurs de plus au niveau de la plaque E/S : un second port Ethernet Gigabit, un sixième jack audio analogique et une prise DisplayPort. Précisons par ailleurs que le connecteur HDMI de MSI grimpe jusqu’en 4096×2160@24Hz, là où celui d’ASRock est limité au 1080p.

MSI inclut par ailleurs une équerre pour simplifier l’installation des antennes WiFi, préinstalle sa carte contrôleur 802.11ac d’origine et propose surtout un modèle 2×2 867 Mb/s (contre 2×1 433 Mb/s chez ASRock). Au cas où cet avantage ne parlerait pas à tout le monde, on peut voir que l’étage d’alimentation de la carte mère a droit à un dissipateur qui devrait permettre des tensions plus importantes (et donc une fréquence CPU maximale stable plus élevée). Enfin, on peut voir un bouton CLR_CMOS au niveau de la connectique E/S qui permet de se sortir rapidement d’un overclocking mal paramétré.

Au niveau de l’agencement, MSI place le socket LGA 1150 un peu trop près du port PCIe 3.0 16x à notre goût : le dissipateur CPU ne doit pas faire plus de 120 mm de large, sous peine d’avoir à orienter différemment ce dernier. C’est précisément ce qui nous est arrivé avec le Thermalright MUX-120 et ses 133 mm de large : il a fallu l’orienter parallèlement à la carte graphique.

Compte tenu de la position du socket, les quatre ports SATA comme la prise USB 3.0  sont situés en haut du PCB. Le connecteur ATX 12V forme un angle droit avec les emplacements DRAM, tandis que les deux connecteurs USB frontaux se situent entre le connecteur ATX 12V et les ports SATA. Cet agencement pousse à brancher les câbles avant d’installer le dissipateur CPU. Compte tenu des contraintes de place ainsi que du pcb bien chargé, nous n’avons pas été surpris mais tout de même un peu déçus par le nombre de prises ventilateur : deux, donc une pour le dissipateur processeur.

Comme chez ASRock, la MSI Z97I AC est livrée avec seulement deux nappes SATA ainsi que les pilotes, antennes WiFi, plaque arrière et documentation.

Parmi les logiciels fournis, on trouve Network Genie, version rebadgée du logiciel de Realtek dédié à la priorisation des paquets.

Comme son nom l’indique, Live Update sollicite les serveurs de MSI pour trouver les dernières mises à jour logicielles. La fréquence des requêtes peut être ajustée. Sachant que le chemin d’accès du dossier de mise à jour n’est pas évident à trouver, l’option d’installation complète (« Total installer ») nous a semblé faciliter les opérations.

MSI Z97I AC : utilitaire d’overclocking et UEFI

L’équipe logicielle de MSI semble parfois être prise de court sur certains lancements de produits, mais la Z97I AC est maintenant suffisamment établie pour profiter du MSI Command Center. Le premier menu propose des réglages basiques de coefficient multiplicateur et fréquences CPU ainsi que des contrôles manuels/automatiques pour la ventilation qui sont tous fonctionnels.

En faisant défiler le menu principal, on trouve un ratio DRAM non ajustable, une échelle de tension DRAM allant de 1,35 à 1,8 Volt, un utilitaire RAMDisk fonctionnel ainsi que le logiciel d’overclocking automatique de la marque, OC-Genie. Ce dernier a sélectionné une fréquence de 4,4 GHz pour 1,2 Volt, ce qui correspond au profil « Enhanced Turbo » que l’on trouve dans l’UEFI de la plupart des cartes mères.

Le bouton « Advanced » au sein du menu principal fait apparaitre des sous-menus permettant de régler les tensions, les ventilateurs sur la base des températures ou de manière fixe et enfin les timings DRAM. Comme cela s’est déjà produit par le passé, le sous-menu dédié aux timings DRAM du Command Center est inopérant.

L’utilitaire Extreme Tuning d’Intel marche parfois mieux que le Command Center, propose des réglages différents et peut être maitrisé plus rapidement pour peu qu’on l’ait déjà utilisé par ailleurs. MSI s’appuie sur cet utilitaire pour en proposer une déclinaison qu’elle reprend à son nom.

Grâce au petit dissipateur sur l’étage d’alimentation, la MSI Z97I AC gère notre Core i7-4790K en charge à 1,23 Volt avec tous ses cores actifs sans encombre. Cette tension ne permet pas au processeur d’aller au-delà de 4,4 GHz, mais ceci est toujours mieux que les 4,3 GHz atteints sur la Z97M-ITX/ac d’ASRock pour 1,15 Volt. De plus, notre kit DDR3-2800 est reconnu un cran au-delà de sa fréquence officielle, c’est-à-dire en DDR3-2933.

Pour peu que l’on cherche à battre des records en termes d’overclocking mémoire, il y a de quoi passer des jours à peaufiner les performances : la Z97I AC propose un éventail exhaustif de réglages pour les timings primaires et secondaires, une large gamme pour les tertiaires et enfin divers ajustements de bas niveau.

Benchmarks, consommation, rendement et overclocking

Sachant que les tests sont conduits avec le coefficient multiplicateur ainsi que les paramètres d’alimentations par défaut (l’optimisation des coefficients Turbo Boost est donc désactivée), une carte mère qui se détache largement du lot est une carte mère dont le fabricant applique un overclocking sans le dire. Bien entendu, nous condamnons ce genre de pratiques et préférons gérer l’overclocking nous-mêmes. A contrario, une carte mère significativement à la traîne est une carte mère mal configurée.

Tests synthétiques

L’investigation nécessaire pour expliquer l’overclocking masqué ou les différences de configuration peut s’avérer chronophage, mais il n’en est rien ici : l’ASRock Z97M-ITX/ac et la MSI Z97I AC font quasiment les mêmes scores sous 3DMark, PCMark et SiSoftware Sandra.

La seule manière de grappiller en performances sans tricher est de resserrer les timings secondaires et tertiaires, ce qui a souvent des conséquences négatives sur la stabilité mais positives au niveau de la bande passante mémoire et du module cryptographie de Sandra. Vu l’absence d’écart majeur entre les deux cartes mères, l’analyse est rapide.

Jeux

L’ASRock Z97M-ITX/ac se détache très légèrement sur les quatre jeux testés, ce qui est difficile à expliquer étant donné que la carte graphique utilisée est bien la même pour les deux cartes mères. Latence au niveau logiciel ? Modes d’économie d’énergie désactivés ? Overclocking ? Toutes ces hypothèses sont possibles.

Après avoir vérifié que le processeur fonctionnait vraiment entre 4,2 et 4,4 GHz (plutôt qu’à 4,4 GHz constants via un réglage de la carte mère), nous avons cherché à trouver l’explication du côté de la consommation. Voyons toutefois le reste des benchmarks dans un premier temps.

Tests pratiques

L’ASRock Z97M-ITX/ac affiche une avance d’environ une seconde sur un tiers des benchmarks pratiques ou presque. Ce genre d’écarts est généralement attribué aux arrondis, mais ici, leur fréquence nous intrigue.

La consommation va-t-elle révéler quelque chose ?

Consommation, dissipation thermique et rendement

Plutôt que d’accuser ASRock de tricherie, les relevés semblent plutôt montrer que la MSI Z97I AC impose des limites de consommation. Ces restrictions empêcheraient leur processeur de maintenir une fréquence de 4,2 GHz e cas de charge massive sur les quatre cores, scénario que propose justement le test sous Prim95 AVX ci-dessous.

Calculs à l’appui, le choix de MSI est payant en matière de rendement puisque la Z97I AC consomme 3,6 % de moins que sa concurrence pour des performances inférieures de seulement 0,3 % en moyenne. Ceci représente donc un gain de 3,4 % en rendement par rapport à la moyenne et surtout 6,8 % vis-à-vis de la Z97M-ITX/ac.

Overclocking

La MSI Z97I AC ne se contente pas d’avoir un meilleur rendement : elle propose aussi une bien meilleure régulation des températures au niveau de l’étage d’alimentation grâce à son petit dissipateur. La pratique confirme ici la théorie : la carte mère de MSI est à même de gérer des tensions légèrement plus élevées que sa concurrente, ce qui se traduit par un overclocking légèrement supérieur.

Aucune des deux cartes n’a pu atteindre les 4,6 GHz attendus des meilleurs Core i7-4790K pour une raison simple : ni l’une ni l’autre n’ont été capables de fournir suffisamment de courant pour fournir une tension CPU de 1,28 Volt. La carte mère de MSI a au moins l’avantage de tenir une fréquence de 4,4 GHz avec quatre threads actifs ou plus, sachant qu’il s’agit du pallier Turbo Boost officiel pour deux threads. Ceci correspond aux résultats obtenus avec les ratios Turbo « améliorés », réglage que bon nombre utilisent à défaut d’overclocking plus poussé.

Conclusion

Nous aurions souhaité inclure plus de cartes mères mini-ITX à ce comparatif afin qu’il y en ait pour tous les goûts, mais faute de réponse de plusieurs constructeurs, les modèles haut de gamme ne sont pas représentés. Ceci étant dit, les cartes mères testées constituent toutes les deux de bons rapports performances/prix et peuvent tout à fait servir de base pour une configuration orientée jeux. Il n’y a finalement que du côté de l’overclocking qu’elles sont en reste.

En termes de prix, on peut parler de match nul ou presque : l’ASRock Z97M-ITX/ac est à 125 euros tandis que la MSI Z97I AC se positionne à 122 euros. Pourtant, ce faible écart se traduit par de nombreux avantages en faveur de la seconde, à commencer par les sorties vidéo : pour peu que l’on ne souhaite pas acheter de carte graphique, la Z97I AC gère la 4K aussi bien via DisplayPort que par HDMI (à 24 Hz dans le deuxième cas). En comparaison, la Z97M-ITX/ac fait l’impasse sur le DisplayPort et plafonne en 1080p via HDMI.

Par ailleurs, la carte de MSI profite d’une carte contrôleur WiFi plus performante puisque cette dernière peut gérer un maximum théorique de 867 Mb/s, soit le double de la Z97M-ITX/ac. Au cas où l’on ne jurerait que par l’Ethernet, il faut savoir que la Z97I AC propose deux contrôleurs GbE en plus du WiFi, ce qui permettra d’en faire une très bonne base pour monter un serveur multimédias par exemple.

Pour finir, le petit radiateur qui n’a l’air de rien sur l’étage d’alimentation permet d’overclocker un peu son processeur. La carte de MSI n’est pas une bête de course dans ce domaine, loin s’en faut, mais elle surpasse sa rivale.

ASRock Z97M-ITX/ac

Pour : La Z97M-ITX/ac offre un espace considérable pour les dissipateurs processeur volumineux, des composants globalement mieux agencés et un tarif agressif.

Contre : Propose moins de fonctionnalités intégrées que la concurrence et s’est montrée incapable de tenir le moindre overclocking avec notre Core i7-4790K. A vrai dire, son petit étage d’alimentation qui tend à chauffer de manière importante semble plus adapté aux dual core qu’aux quad core. Enfin, la carte n’est garantie qu’un an.

Verdict : La Z97M-ITX/ac propose des fonctionnalités basiques au format mini-ITX et notamment une connectivité WiFi 802.11ac entrée de gamme.

MSI Z97I AC

Pour : Avec deux prises Ethernet Gigabit, un adaptateur WiFi 802.11ac bi-bande à deux canaux, de meilleures sorties vidéo et enfin un petit potentiel d’overclocking, la MSI Z97I AC surpasse largement sa rivale moyennant 4 euros de plus seulement.

Contre : La zone qui entoure le socket est assez encombrée et limite donc le choix en matière de dissipateur CPU voire l’orientation de ce dernier. L’overclocking reste limité par l’étage d’alimentation à quatre phases et, comme sa concurrente, la carte de MSI ne propose que deux prises ventilateurs dont une pour le processeur.

Verdict : Riche en fonctionnalités additionnelles, la MSI Z97I AC s’avère être une carte mère mini-ITX milieu de gamme à très bon rapport performances/prix.