Test de Skylake-X : Intel Core i9-7900X, le CPU le plus puissant ?

Intro : caractéristiques et fréquences Turbo

Voici le test des processeurs les plus puissants d’Intel, les tout nouveaux Skylake-X. Cette gamme comprend des variantes Core i5, i7 et i9, qui tous prennent place dans un nouveau socket LGA 2066 et nécessitent un chipset X299. Ils s’adressent aux utilisateurs de gros PC de bureau, et offrent de quatre à dix-huit coeurs.

Les Skylake-X prennent ainsi la relève des Broadwell-E. D’après Intel, le gain de performance peut atteindre jusqu’à 15 % sur des tâches monothread, ou jusqu’à 10 % dans des calculs bien parallélisés.

Les Skylake-X doivent surtout défendre la place d’Intel sur le segment très haut de gamme face à l’arrivée imminente des Ryzen Threadripper d’AMD. Ces petits monstres promettent jusqu’à 16 coeurs et 64 lignes PCI-Express. Bien sûr, Intel n’a pas sorti les Skylake-X de son chapeau après avoir appris le lancement des Threadripper ; leur conception a commencé de longue date. Tout de même, le calendrier du lancement des Skylake-X fut inhabituellement rapide et leurs prix sont fixés inhabituellement bas. Mordus de puissance, réjouissez-vous !

Tous les tarifs des nouveaux processeurs Skylake-X et Kaby Lake-X d’Intel

La fiche technique

Intel Core i9-7900X

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Socket	LGA 2066
Coeurs/Threads	10/20
TDP	140W
Fréquence de base	3.3 GHz
Fréquence Turbo	4.3 GHz
Cache L3	13.75 Mo
GPU	✗
Fréquence GPU	✗
Support mémoire	DDR4-2666
Contrôleur mémoire	Quad Channel
Multiplicateur débloqué	Oui
Lignes PCIe	44

Fiche technique +

Les Skylake-X à douze coeurs et plus sont encore loin, et notre échantillon de Core i7-7740X s’est perdu en cours de livraison. Nous testons donc aujourd’hui uniquement le Core i9-7900X, à 10 coeurs.

Le Core i9-7900X en détails

Tous les processeurs Skylake-X supportent la DDR4-2666, sauf le Core i7-7800X. C’est un progrès par rapport à la DDR4-2400 des Broadwell-E. La mémoire ECC n’est pas prise en charge et reste l’apanage des Xeon.

Le Core i9-7900X gère sa fréquence via la technologie Intel Turbo Boost 2.0, bien connue. Ses fréquences sont largement supérieures à celles des Broadwell-E, sauf lorsque les dix coeurs sont actifs. Le Core i9-7900X bénéficie en plus de la technologie Turbo Boost Max 3.0. Celle-ci nécessite encore un pilote et certaines cartes mères, mais elle permet de pousser jusqu’à 4,5 GHz quand seulement deux coeurs sont actifs.

Les Skylake-X gèrent partiellement les instructions AVX-512, ce qui implique que le modèle 18 coeurs sera le premier processeur pour PC de bureau à atteindre 1 TFLOPS en puissance brute !

Outre le nombre de coeurs, une des grandes différences entre les Skylake-X et les Skylake-S (les Core i5 et i7 de la saison 2015-2016) se trouve dans leur hiérarchie de cache. Le Core i9-7900X a un plus gros cache L2 mais un plus petit cache L3. Intel inaugure aussi une nouvelle grille de communication entre les coeurs, baptisé Mesh. Comme l’Infinity Fabric d’AMD, cet élément n’est pas une panacée, nous en reparlons plus loin.

Le Core i9-7900X possède un autre avantage décisif par rapport aux processeurs grand public : il gère 44 lignes PCI-Express 3.0. Tous les Skylake-X ne sont pas aussi bien dotés : le Core i7-7820X n’en a que 28. Une telle réserve de bande passante peut-être mise à profit par des configurations multi-GPU ou pour du RAID de SSD. Intel lance d’ailleurs la fonctionnalité Virtual RAID on CPU (VROC) qui permet d’agréger jusqu’à 20 SSD PCIe en un seul volume bootable. Toutefois, pour en profiter il faut payer en plus une clé activant le VROC.

Intel a pensé aux overclockers. Les fréquences du bus PCIe et du lien DMI (entre le CPU et le chipset) sont réglables. On trouve aussi un réglage de la tension du PLL du contrôleur mémoire, qui devrait permettre d’optimiser l’overclocking de la DDR4, et un nouvel « AVX-512 ratio offset », qui s’ajoute au décalage déjà existant pour les unités AVX, et qui permettra donc de mieux contrôler l’overclocking de ces unités très gourmandes en énergie.

Core i9-7900X

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L’architecture Mesh

Vous le verrez dans nos tests, les performances du nouveau Skylake-X ne sont pas toujours supérieures à celles de Broadwell-E. Au regard de la nouvelle architecture (cache retravaillé, interconnexion Mesh), nous pensions que les résultats seraient systématiquement supérieurs. Mais dans certains cas, le précédent processeur d’Intel remporte des victoires. Intel nous a répondu sur le sujet :

Nous avons noté qu’une poignée d’applications donne l’avantage ou l’égalité à Broadwell-E face à Skylake-X. Ces inversions sont le résultat de l’architecture « mesh » du Skylake-X face à l’achitecture « ring » de Broadwell-E.

Chaque nouvelle implémentation d’architecture nécessite des compromis avec pour objectif l’augmentation des performances générales de la plateforme. C’est aussi le cas de l’architecture « mesh » de Skylake-X.

Ces compromis ont un impact sur une poignée d’applications, mais en général, le nouveau Skylake-X offre d’excellentes performances IPC et des gains significatifs de performances sur une grande variété d’applications.

Du Ring au Mesh

En gros, pour passer de l’architecture Ring (anneau) au Mesh (maille), Intel se retrouve confronté un peu à la même problématique qu’AMD avec son Infinity Fabric sur les processeurs Ryzen. Il faudra des optimisations logicielles pour tirer parti de la nouvelle interconnexion entre les coeurs, et peut-être quelques mise à jours de firmware pour améliorer certaines performances.

L’ancienne interconnexion Ring d’Intel était bi-directionnelle (voir ci-dessous), et reliait les coeurs Broadwell en petit nombre. Plus le nombre de coeurs augmente, plus les latences s’allongent. Sur un Broadwell à grand nombre de coeur (Xeon à 24 coeurs), il a fallu diviser le CPU en deux bus Ring sur 12 coeurs. Voilà de quoi augmenter la complexité du scheduling, surtout que les switches de tampon assurant la communication entre les deux Ring augmente la latence de 5 cycles, ce qui handicape l’augmentation du nombre de coeurs dans un seul CPU.

Chez AMD, l’interconnexion Infinity Fabric de l’architecture Zen s’implémente sur des groupes de quatre coeurs (CCX), avec un bus bi-directionnel de 256 bits, qui doit aussi gérer les communications du northbridge et PCI Express, sans oublier le contrôleur mémoire. La latence augmente surtout pour la communication entre les groupes CCX. Mais plusieurs mises à jour de firmware ont significativement augmenté les performances, et la gestion de mémoire vive plus rapide permet aussi d’augmenter la rapidité de l’Infinity Fabric.

Topologie du Mesh

L’architecture 2D Mesh d’Intel a fait ses débuts sur le processeur Knights Landing à très grand nombre de coeurs. Ce réseau d’interconnexion prend la forme d’une grille avec des colonnes et des lignes connectant chaque coeurs, leur cache et les contrôleurs I/O. Du coup, nul besoin des switches de tampon nécessaires au Ring sur les Broadwell à grand nombre de coeurs. Le routage entre les coeurs est donc théoriquement annoncé bien plus efficace en termes de bande passante et de latence, tout en nécessitant une fréquence et une tension moins élevées que le bus Ring.

Intel a déplacé les contrôleurs DDR4 sur la droite et la gauche des 18 coeurs, comme sur le Knights Landing. Précédemment, ces contrôleurs étaient en bas sur les puces à bus Ring. La photo du die du Skylake-X suggère la présence de 6 contrôleurs mémoire, il semble donc qu’Intel en ait désactivé deux.

Tests de Cache, IPC, AVX et chiffrement

Sur les Skylake-X, Intel a diminué la taille du cache de niveau 3 et est passé d’une structure inclusive à un cache non-inclusif. Ce changement a pu être opéré grâce à des algorithmes de mise en cache très efficaces qui minimisent les pertes ou les erreurs dans le cache de niveau 2. Chaque coeur Skylake-X ne dispose donc plus que 1,375 Mo de cache L3 qui conservent les données évincées du cache L2.

Le cache L2, lui, a quadruplé de taille, passant de 256 ko à 1 Mo par coeur. Une plus grande quantité de mémoire à très basse latence devrait avoir un effet positif sur les performances.

Bande passante et latence du cache

Bien sûr, la latence et la bande passante du bus Mesh ont un impact sur le cache, par conséquent nous avons testé tout cela avec l’utilitaire Sandra de SiSoft.

On remarque que le cache L2 a une latence un peu plus élevée dans le test de lecture d’une page aléatoire, mais globalement le Core i9-7900X se montre plus performant que le Broadwell-E.

IPC, AVX, cryptographie

Nous n’avons eu qu’un temps limité avec le Core i9-7900X, nous devons donc baser notre analyse sur un panel restreint de benchmarks.

Pour les tests suivants, nous avons défini une fréquence fixe de 3 GHz pour tous les CPU. Il est important de souligner que lorsqu’Intel annonce 15 % de performance en plus pour les Skylake-X, le fondeur ne parle pas d’IPC, mais compare les performances globales (sur le test Spec*int_rate_base2006).

Dans Cinenbench, il n’y a aucune différence entre un Skylake-S (Core i7-7700K) et un Skylake-X. En revanche, le Core i7 7900K est entre 1,5 et 1,9 % plus rapide que le Core i7-6950X Broadwell-E.

Le Skylake-X emploie deux unités AVX FMA 256 bits par coeur, alors que les Ryzen divisent les opérations AVX 256 bits entre deux unités FMA par coeur. Le Core i9-7900X part donc avec un avantage conséquent qui se traduit logiquement dans le test y-cruncher (qui calcule les décimales de Pi via des instructions AVX).

Dans les tests de chiffrement SHA2-256, le Core i9-7900X est carrément deux fois plus rapide que son prédécesseur grâce aux optimisations AVX2.

Sur l’algorithme AES, les Ryzen prennent l’avantage sur les tests simple coeur, grâce à leur deux unités dédiées (par coeur). Mais les processeurs Intel reprennent la main une fois tous les coeurs activés.

Le chipset X299 Basin Falls

Les Kaby Lake-X et Skylake-X exploitent un nouveau socket LGA 2066, géré par un nouveau chipset X299. Cette puce gravée en 14 nm affiche un TPD de 6 W et se connecte au CPU via un bus DMI 3.0 à quatre lignes, qui est donc similaire à un lien PCI Express (4 Go/s). C’est deux fois plus que le précédent chipset X99 et son DMI 2.0 à 2 Go/s.

Le chipset X299 intègre 30 lignes HSOI (High Speed I/O) que les fabricants peuvent configurer jusqu’à huit interfaces SATA 3.0 et 10 ports USB 3.0. On regrette l’absence de la gestion native du Thunderbolt 3 et de l’USB 3.1 Gen 2. Ce sera pour les prochains chipsets.

Le X299 gère aussi jusqu’à trois périphériques de stockage RST PCIe 3.0 4x, mais le nombre réduit de lignes PCIe sur certains modèles de Skylake-X va limiter les possibilités de connectivité (28 à 44 lignes selon les modèles).

Le LGA 2066 intègre plus de contacts que le LGA 2011v3, mais affiche les mêmes dimensions. Du coup, le socket est compatible avec les dissipateurs actuels. Attention, Intel recommande un watercooling pour refroidir Skylake-X afin de gérer son TDP. Ces processeurs ne s’accompagnent d’aucun dissipateur en bundle. Vous le verrez plus tard dans l’article : munissez-vous d’un bon gros refroidissement liquide pour gérer les températures de ces CPU !

Machines et méthode de test

Processeurs comparés

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Systèmes de test

Les BIOS des cartes mères X299 évoluent rapidement, avec plus ou moins de bugs corrigés et d’optimisations de performances. La gestion du Turbo Boost Max 3.0 est assez variable, selon nos informations, ce qui va provoquer quelques différences de résultats dans les tests. Nous avons utilisé une carte mère MSI X299 Carbon AC, et constaté que sa gestion du Turbo Boost est correcte. Nous avons aussi désactivé l’option Turbo Boost sur tous les coeurs pour avoir des résultats plus réalistes.

Malgré la démonstration d’overclocking mémoire en DDR4-4000 lors du Computex, nous sommes restés en DDR4-3200, notamment pour mieux comparer avec Ryzen.

Tests : latences du Mesh

Intel a donc mis en place l’interconnexion Mesh pour augmenter l’évolutivité du nombre de coeurs. Au prix de quelques compromis. Nous avons utilisé SiSoftware Sandra (test Processor Multi-Core Efficiency) qui mesure les latences internes du processeur, entre coeurs et groupes de coeurs. Nous utilisons le test en version Multi-Threaded avec le réglage « best pair match » (latences minimales).

Nous avons mesuré une latence coeur à coeur légèrement supérieure sur Skylake-X, environ 11 ns de plus que sur Broadwell-E en moyenne. Malgré cette latence, nous avons mesuré une bande passante nettement supérieure pour les transferts de données entre deux coeurs : 26,7 % d’augmentation. Étonnamment, nos tests effectués avec une mémoire vive plus rapide (3200 MT/s) montrent une augmentation de la latence. La bande passante est toutefois en augmentation. Nous allons creuser le sujet par la suite.

L’architecture de Ryzen est grandement différente, et apporte des résultats d’une autre nature. Les tests sont donc menés avec de la mémoire vive DDR4-3200. La vitesse de la mémoire n’améliore que les latences inter-CCX (entre deux coeurs appartenant à différents groupes CCX).

Bande passante de l’interconnexion

Nous avons mesuré la bande passante de l’interconnexion maillée entre les coeurs du processeur. Le Core i9-7900X apporte un large avantage sur les précédents Broadwell-E, et écrase les CPU Intel quadricoeurs. Ryzen se retrouve entre les deux.

Tests : VRMark, 3DMark

VRMark permet de vérifier la capacité d’un PC à piloter un casque de VR, même en l’absence de casque. Le test Orange Room est basé sur les besoins des casques actuels, comme le HTC Vive et l’Oculus Rift. Futuremark estime que le test est réussi si le score dépasse les 109 ips.

Malgré des fréquences en hausse grâce au Turbo Boost 3.0, malgré un cache plus efficace, le Core i9-7900X traine derrière le Core i7-6950X. Même overclocké à 4,5 GHz, le 7900X s’avoue vaincu.

Dans les tests DX11 et DX12, le Skylake-X redresse la tête. À sa fréquence d’origine, il dépasse même le Core i7-6950X overclocké en DirectX 12.

Cette série de benchmark donne le ton du reste de nos tests : le Core i9-7900X peut se montrer très puissant, mais dans certains jeux, il chute face au Broadwell-E. Sa puissance brute ne semble pas être en cause. Le coupable est plutôt à chercher du côté du bus Mesh comme Intel le concède à demi-mots.

Tests : AotS: Escalation, Civilization VI

Ashes of the Singularity: Escalation

Ashes of the Singularity: Escalation est devenue la caricature du jeu moderne. Depuis la sortie des Ryzen d’AMD, nous avons dû subir des mises à jour presque hebdomadaires, qui nous imposent de tout retester. Pénibles, elles n’ont pas été vaines puisque le Ryzen 7 1800X offre aujourd’hui de bien meilleures performances qu’à son lancement. 

D’ailleurs, le Ryzen 7 1800X enregistre des gains impressionnants dans la plupart des jeux, qu’il soit à ses fréquences d’origine ou overclocké, par rapport à son lancement.

Le Core i9-7900X ne profite pas de moteurs de jeux optimisés, lui. Avec 10 coeurs et l’Hyper Threading à sa disposition, nous espérions le voir mener la danse dans ce jeu bien parallélisé. Mais encore une fois, il échoue derrière le Core i7-6950X overclocké. Le reste du classement suit le nombre de coeurs des CPU.

Civilization VI : test IA

Ce test favorise les hautes fréquences et l’IPC plus que le nombre de coeurs. Le Core i9-7900X, capable d’atteindre 4,5 GHz sur deux coeurs en Turbo Boost Max 3.0, prend logiquement la tête, suivi du Core i7-6950X overclocké, puis du Core i7-7700K, à 4,5 GHz lui aussi en Turbo.

Civilization VI : test graphique

Le Core i9-7900X dans sa configuration d’origine se plante largement dans ce test. Ses 10 coeurs, 20 threads, même overclockés à 4,5 GHz, font moins bien que les 6 coeurs, 12 threads du Ryzen 5 1600X à 4,0 GHz ! L’effet du Mesh peut être très néfaste dans certains jeux.

Tests : Battlefield 1, Deus Ex: Mankind Divided

Battlefield 1 (DX11)

Dans Battlefield 1, le Core i9-7900X montre un tout autre visage. Dès ses fréquences de base, il surclasse tous ses concurrents, y compris le Core i7-6950X overclocké.

Deus Ex: Mankind Divided

Dans Deus Ex: Mankind Divided, deux camps se forment. En haut, les Ryzen. En bas, les puces Intel. Difficile d’avancer une explication avec certitude sur ce schisme. Peut-être un moteur de jeu différent selon le type de CPU.

Tests : Grand Theft Auto V, Hitman

Grand Theft Auto V

Pour GTA V, nous utilisons le benchmark intégré sur la séquence de vol en F-16.

Le Core i9-7900X bat le Core i7-7700K et le Core i7-6950X largement. Un Ryzen 7 1800X overclocké à 4,0 GHz est battu aussi, mais il sera plus intéressant de le comparer à un Skylake-X à huit coeurs et de prix plus proche. Tous ses processeurs permettent de jouer confortablement à plus de 60 ips en moyenne.

Hitman (2016)

Le Core i9-7900X fait la course en tête qu’il soit à ses fréquences d’origine ou overclocké.

À mesure que nous avançons dans nos benchmarks, le profil du Core i9-7900X se dessine : il semble exceller dans des jeux faiblement parallélisés et être à la peine dans les titres exploitant un maximum de coeurs. Vu le positionnement de cette puce, nous nous attendions à l’inverse – et les acheteurs potentiels aussi !

Tests : Shadow of Mordor, Project CARS

Middle-earth: Shadow of Mordor

Le Core i7-7700K s’impose dans ce jeu peu parallélisé. Le Core i9-7900X se place second une fois overclocké. Les Ryzen 7 et 5 overclockés montent sur le podium. Les écarts sont de toute façon très faibles dans ce test.

Project CARS

Project CARS met à mal les Ryzen qui se rassemblent en bas du tableau à moins de 90 ips, quand le Core i9-7900X overclocké caracole à plus de 110 ips. Le moteur du jeu est très sensible à la fréquence et à l’IPC.

Tests : Rise of the Tomb Raider et The Division

Rise of the Tomb Raider

Rise of the Tomb Raider a récemment reçu un patch qui a fait décoller les performances des Ryzen avec DirectX 12 – c’est devenu l’un des jeux les mieux optimisés pour les processeurs AMD.

Néanmoins, avec DirectX 11, c’est le Core i9-7900X qui s’impose, battant d’un cheveu le Broadwell-E.

The Division

Le Ryzen 7 1800X bataille avec le Core i7 7700K, un peu derrière à sa fréquence d’origine, devant une fois overclocké. Ils terminent tous deux devant le Core i9-7900X, qui parvient tout de même à faire mieux que son prédécesseur.

Tests : station de travail

Nous avons refait tous les tests pour tous les processeurs comparés ici. Surtout parce que depuis nos premiers tests des Ryzen, de grosses mises à jour AGESA et BIOS ont permis d’augmenter les performances des derniers processeurs AMD, parfois jusqu’à 15 % plus rapides dans les mêmes tests, selon nos constatations.

Benchmarks 2D : DirectX et GDI/GDI+

Benchmarks 2D : Adobe Creative Cloud

Benchmarks 3D : DirectX et OpenGL

Performances CPU : Station de travail

Performances CPU : Rendu photoréaliste

Performances CPU : Encodage et Compression-décompression

Tests : calcul intensif HPC

Le Core i9-7900X brille encore, mais le Ryzen 7 1800X apporte lui-aussi des performances exceptionnelles compte-tenu de son prix largement inférieur. Le CPU d’Intel domine la plupart des tests, ce qui en fait une alternative intéressante aux stations de travail basés sur des Xeon très chers pour du travail semi-professionnel.

Le Core i9-7900X profite pas mal de son Turbo Boost dans les tâches qui tirent parti de moins de coeurs, tirant surtout sur la puissance brute et la fréquence de chaque coeur. C’est assez remarquable dans la mesure où le 7900X peut être performants dans toutes les situations de calcul, surpassant ainsi le 6950X de manière très nette.

Mais pour être honnête, le Ryzen 7 1800X se maintient à d’excellentes performances face au dernier processeur d’Intel dans de nombreux tests. C’est une très bonne surprise, surtout que nos premiers résultats à la sortie du processeur étaient nettement moins bons. Ceux qui veulent plus de performances prendront un CPU Intel, mais ils devront le payer significativement plus cher.

Consommation

Toutes ces mesures utilisent les réglages par défaut de la carte mère. Pour information, nous avons tenté de baisser les tensions (undervolting), mais sans résultat (trop d’instabilités).

Au repos, le nouveau Core i9-7900X passe sous ses concurrents Ryzen. Pour en arriver là, il nous a fallu une mise à jour de firmware pour régler des problèmes de P-states (parmi d’autres nombreux bugs de lancement sur cette plateforme).

Même les charges légères comme AutoCAD 2015, qui n’utilisent qu’un petit nombre de cœurs, placent le 7900X comme le processeur le plus gourmand du lot.

C’est certainement dû aux fréquences plus élevées du 7900X en mode Turbo Boost. Le CPU reste toutefois le plus efficace grâce à ses performances supérieures. Une consommation 1 % supérieure vous apporte 29 % de performances en plus en 2D dans cette application, et 39 % de performances en plus en 3D, grâce au Turbo Boost Max 3.0.

Si on utilise plus de trois cœurs, l’avantage du 7900X diminue considérablement. Il surpasse encore le 6950X d’environ 17 % en termes de performances, mais la consommation augmente d’environ 10 %.

En poussant le Core i9-7900X en mode torture avec Prime95 ou LuxRender, la consommation est propulsée à de nouveaux sommets. On obtient alors 48 % plus de performances dans LuxRender, au prix de 58 % de consommation en plus. Certes, si vous voulez de la performance, le 7900X est là, mais à quel prix !

Overclocking et stabilité

Intel n’utilise pas une capsule IHS soudée au die sur les Skylake-X et Kaby Lake-X. A la place de la soudure métallique que les passionnés voudraient tous voir, la chaleur passe du die à l’IHS par l’intermédiaire d’une pâte thermique de qualité toute relative. Cette décision a des conséquences sur l’overclocking et sur la consommation du CPU.

Nous avons été obligés d’utiliser le dissipateur extrême Alphacool Eiszeit Chiller 2000 (un watercooling couplé à un réfrigérateur d’eau, en gros). Le refroidissement à air est totalement hors de question avec le Core i9-7900X.

Les 230 A mesurés pendant nos tests d’overclocking nous on poussé à assurer, en ajoutant un ventilateur sur la carte mère pour refroidir la zone autour du socket CPU, bourrée de VRM.

Overclocking, stabilité

Nous savons désormais que le ratio performances/consommation du 7900X devient négatif dès qu’on utilise toutes les ressources de son die. C’est à prendre en compte pour l’overclocking du processeur, surtout en termes de refroidissement.

Pour un overclocking stable sous Prime95 pendant de longues périodes, sans toucher les limites de températures, nous avons été incapables de dépasser les 4,4 GHz. Les dernières nouvelles parlant d’overclocking à plus de 5 GHz sont donc à prendre avec des pincettes, selon nous. Nous avons booté Windows à 5,1 GHz, mais dès qu’on faisait tourner une application, nous avions droit à un BSOD ou à une coupure d’urgence de la carte mère.

Nous avons pu atteindre un overclocking stable à 4,8 GHz sous Cinebench R15. Mais notre solution de refroidissement extrême en était le facteur décisif. De manière réaliste, il serait possible d’atteindre 4,5 GHz avec un watercooling tout-en-un. Voilà une comparaison de la consommation du CPU et de ses performances dans ce test :

Avec une tension de 1,4 V, le système est resté stable pendant 10 cycles de benchmark, avec un CPU qui consommait 261 W en moyenne, avec quelques brefs pics à 293 W. D’autres tests plus poussés (rendu 3D) ont poussé le processeur à 335 W à 4,8 GHz, et un bon gros Prime95 avec AVX (non limité) a poussé le CPU à 364 W avant que la carte mère ne se coupe par sécurité !

Sur un seul coeur, on constate que les performances s’alignent sur la fréquence de manière presque linéaire. La consommation augmente plus rapidement, mais pas autant qu’on aurait pu le craindre.

En gros, l’overclocking de ce petit monstre va surtout dépendre de votre système de refroidissement, qui aura fort à faire pour évacuer rapidement toute la chaleur émise par la puce (sans oublier l’étage d’alimentation de la carte mère).

Températures problématiques

Refroidissement dingue : le Chiller

Seul notre réfrigérateur Alphacool Eiszeit Chiller 2000 fut en mesure de dompter les températures de ce processeur sans trop de limite. Un kit de watercooling tout-en-un comme le Corsair H100i ou le Enermax LiqTech 240 trouve ses limites aux fréquences de base sous Prime95. Notre watercooling fait main s’est retrouvé dans les cordes à 4,6 GHz.

Pourquoi ces dissipateurs ne peuvent pas gérer un CPU comme le 7900X ? Il y a quelques années, ils pouvaient dompter un Core i7-5960X sans problème, overclocké à 4,8 GHz, pour une consommation de 250 W. Pourquoi donc nous a-t-il fallu une solution de refroidissement de l’eau à 20°C pour faire nos tests ?

Le problème de la pâte thermique

La raison principale des difficultés de refroidissement du Skylake-X, c’est sa pâte thermique entre l’IHS et le die. Une solution moins chère qu’une soudure métallique, mais beaucoup moins performante.

Nous avons mesuré la température de l’IHS (la capsule métallique de protection du die) en utilisant une fine plaque de cuivre. La courbe ci-dessous montre très clairement que la chaleur du coeur ne peut être dissipée assez rapidement. Cette pâte thermique, déjà limite pour le 7700K d’Intel, est totalement insuffisante pour le 7900X.

La courbe ci-dessous représente l’écart de température entre le die du Core i9-7900X et le dessus de son IHS.

Traduisons cette courbe : au maximum, il y a un delta de 71 °C entre le die et l’IHS situé à quelques dixièmes de millimètres au-dessus. Et ce, bien que nous ayons utilisé le meilleur watercooling du marché. Des dissipateurs moins chers, plus courants auront des difficultés même aux fréquences de base, dès qu’on lance un stress test.

Pour illustrer notre propos, traçons l’évolution de la température de tous les coeurs du Core i9-7900X à leurs fréquences d’origine pendant une session de Prime95 et LuxRender. Notre watercooling est capable d’encaisser le choc – encore heureux vu la bête ! N’importe quel autre dissipateur sera dépassé. Même les fabricants de cartes mères auxquels nous avons parlé sont d’accord, et nous racontant comment leur watercooling AIO atteignaient leurs limites dès qu’ils lançaient Prime95 sans brider les unités AVX.

Un coeur à 65 °C et un IHS à 24 °C, cela fait une différence de 40 °C environ. Pour une consommation de 230 W. Une fois que la barre des 300 W est dépassée, même notre Alphacool Eiszeit Chiller 2000 étouffe. Or, il n’est pas difficile d’atteindre une telle consommation : il suffit de monter le Core i9-7900X à 4,6 GHz ou 4,7 GHz avec les tensions nécessaires. La consommation la plus haute que nous ayons relevée était légèrement supérieure à 300 W. Alors le CPU montait en permanence à sa température maximum de 100 °C et le PC finissait par s’éteindre en catastrophe.

Courants de fuites

Nous avons ensuite mesuré la consommation sous une charge constante, mais avec des dissipateurs différents. Pour une hausse de température de 40 °C, la consommation n’augmente que de 5 %. Ce n’est pas un bon résultat, c’est un excellent résultat !

Autrement dit, tout aurait pu bien se passer si Intel n’avait pas utilisé sa vilaine pâte thermique entre le die et l’IHS. Certes, les utilisateurs pro ne vont pas s’amuser à overclocker leur processeur. Mais tous les amateurs fortunés qui seront attirés par les performances, les hautes fréquences et les nombreux coeurs des Skylake-X devront se tourner vers des solutions de refroidissement haut de gamme : watercooling AIO luxueux ou circuit sur mesure. Les ventirads à air sont à proscrire pour qui veut faire tourner un Core i9-7900X confortablement à 100 % de charge. Les plus courageux décapsuleront leur CPU pour remplacer la pâte thermique interne par une meilleure, voire du métal liquide.

Conclusion

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On aime

• Performances dans les applications de productivité et de station de travail

On n’aime pas

• Performances plus faibles dans certains jeux
• Prix
• Faibles performances thermiques