Test : phononic HEX 2.0, dissipation à effet Peltier contre watercooling et aircooling

Présentation du HEX 2.0

Plus les années passent, et plus les dissipateurs conçus pour refroidir nos chers processeurs prennent de l’embonpoint. Et après tout, si ce n’était pas tant la taille qui comptait ?  C’est le pari qu’a pris la société Phononic en concevant l’HEX 2.0. Lorsque l’on parcourt le site du fabriquant, celui-ci vante les qualités de son dissipateur et il ne cache pas son ambition : « L’objectif du dissipateur HEX 2.0 est de fournir des performances de refroidissement similaires aux solutions de refroidissement à eau tout-en-un (watercooling AIO) et autres gros dissipateurs à air, dans un format que l’on peut intégrer aux PC de petite taille ».

Concurrencer les systèmes de watercooling AIO et les plus gros ventirads du secteur tout en rentrant dans un boîtier ITX ? La bataille semble déloyale, mais Phononic à pourvu son ventirad d’une arme secrète : un module thermoélectrique exploitant l’effet Peltier. Du coup, on a décidé de faire le point sur les meilleures solutions de dissipation pour CPU : effet Peltier, aircooling pur, watercooling AIO ou watercooling custom ?

Présentation

L’HEX 2.0 est livré dans une boîte noire et verte. La face avant comporte la mention « Powered by Silvercore » qui n’est autre que le nom du module thermoélectrique développé par Phononic.

A l’intérieur de la boîte nous découvrons les kits de fixation du refroidisseur ainsi que les câbles d’alimentation et de communication. Un tube de pâte thermique ainsi que l’outil nécessaire au montage sont fournis.

La compatibilité avec tous les sockets actuels est assurée. Pas d’inquiétude non plus au niveau des processeurs, puisque les modèles ayant les plus haut TPD sont pris en charge. Cerise sur le gâteau, on nous propose même un peu d’overclocking, et comme nous ne sommes pas du genre à nous dégonfler, ça risque de chauffer !

Quant au gabarit du dissipateur, il est de 125 mm de haut, 112 mm de profondeur, 95 mm d’épaisseur pour un poids de 812 grammes. Ce n’est pas vraiment ce qu’on peut appeler une solution compacte pour nos boîtiers ITX… Mais c’est toujours moins gros que les dissipateurs à air les plus performants du marché.

Examen du dissipateur en détails

L’HEX 2.0 est composé de deux tours munies de quatre caloducs chacune. Toutes les parties métalliques sont recouvertes d’un nickelage qui donne au produit un aspect très haut de gamme. Les plastiques semblent de bonne qualité et sont bien ajustés. Globalement nous faisons face à un produit sobre mais à l’esthétique séduisante. Ce sentiment est renforcé par le capot dissimulant le ventilateur.

Aucun outil n’est nécessaire pour accéder au compartiment situé entre les deux tours. Il suffit de déclipser le bas du capot et de l’ouvrir. Celui-ci peut alors être retiré et libère l’accès au ventilateur.

Une fois extrait du système, opération nécessaire pour le montage, nous découvrons la carte électronique qui pilotera le module Peltier (appelé ici Silvercore). Le ventilateur est lui aussi connecté à cette carte, mais elle n’agira pas sur ce dernier, le contrôle PWM restant à la charge de la carte mère.

Le HEX 2.0 opte pour un ventilateur relativement petit format : seulement 92 x 92 x 25 mm, alors que les dissipateurs haut de gamme sont au moins armés d’un 120 mm. La turbine est connectée en PWM 4 broches, avec les spécifications suivantes :
– 33 dB à 2650 tpm
– Moins de 17 dB à 1000 tpm
– Flux d’air max de 74,7 m3/h (44 CFM)
– Pression statique max de 3,1 mm H2O

Module thermoélectrique oblige, il vous faudra disposer d’une prise 6 broches libre sur votre bloc d’alimentation.  Les autres connecteurs permettent de relier le ventilateur et la carte électronique à la carte mère. Enfin, le logo de la marque, présent lui aussi sur le côté, sera illuminé. Vous n’aurez alors plus qu’à faire votre choix parmi la palette de couleurs disponibles sur le logiciel.

Avant de procéder au montage, attardons nous sur la base du dissipateur, dotée d’une finition miroir. A défaut d’être réellement utile, elle est du plus bel effet, et reste un gage de sérieux et de soin apporté au produit.

Montage très simple

Le montage est on ne peut plus simple :
– Socket AMD AM2+ / AM3+ et Intel 115x : placer la backplate à l’arrière de la carte mère et visser les vis longues aux quatre coins.
– Socket 2011 : visser les vis longues aux quatre coins. Ensuite, placer les deux barres de fixation sur les plots précédemment vissés et fixez-les à l’aide des quatre écrous. Sur les sockets Intel deux orientations sont possibles : choisissez celle qui convient le mieux à la ventilation de votre boîtier !

Une fois les fixations en place, il suffit de mettre le ventirad et de verrouiller les deux vis. Chose assez surprenante, l’outil fourni ne s’adapte pas très bien à la taille des vis ! Défaut de fabrication ou  problème sur un échantillon de pré-série ? Le problème, bien que peu grave, a été signalé au fabriquant qui nous a indiqué avoir rectifié le tir sur les nouvelles versions.

Lorsque le système est assemblé, l’utilisateur doit remettre en place le ventilateur. Si vous n’avez pas fait attention à sa position lors du démontage, une  flèche présente au fond du logement vous indique le sens du flux d’air. Petite astuce : sur tous les ventilateurs, l’étiquette est placée du côté où l’air sort !

Et voilà le travail ! Nous avons toutefois été chanceux d’avoir une carte graphique low profil. Avec une carte plus imposante la connexion des câbles, surtout l’alimentation, aurait posé problème. Si possible, mieux vaut donc effectuer un 90° ou un 180° et mettre les connecteurs et le logo sur une autre face.

Le flux d’air risque alors de ne pas être optimisé vis-à-vis des ventilateurs déjà présents dans votre boîtier. Attention également, si vous ne branchez pas le câble d’alimentation 6 broches, le ventilateur semble ne pas démarrer. Celui-ci est pourtant piloté par la carte mère… choix assez étrange et dérangeant, nous avons ainsi vu notre 6950X monter en flèche à 100°C avant de comprendre l’origine du problème !

Module Peltier et logiciel pilote

Nous abordons ici un point un peu plus technique, point qui fait la particularité de ce dissipateur : son module thermoélectrique à effet Peltier. Une fois alimentée, la cellule TEC va pomper la chaleur sur l’une de ces faces. Sur l’image ci-dessous, c’est celle représentée en bleu. Elle est dite face froide. La chaleur va alors être refoulée de l’autre côté, sur ce qu’on appelle alors la face chaude, représentée en rouge. Prenons pour exemple un module qui aurait la capacité de maintenir un delta de 10°C entre ces deux faces. Si la partie chaude est à 40°C alors la partie froide sera à 30°C, et votre processeur sera bien au frais.

Attention à la condensation

En pratique, c’est un peu plus compliqué. Sur un système classique, le radiateur doit évacuer la chaleur émise par le processeur. Dans le cas d’un Core i7-6700k, on parle de 91 W. Sur un système avec un TEC, le radiateur doit évacuer la chaleur émise par le processeur, mais il doit aussi se charger de celle dégagée par la cellule thermoélectrique.

Et oui, à partir du moment où elle est alimentée, elle va elle-même chauffer sur sa face chaude. Ici nous avons un module de puissance assez faible, de l’ordre de 30 W. Le dissipateur va donc devoir éliminer 91 + 30 = 121 W. Et plus la quantité de chaleur est élevée, plus le radiateur sera en difficulté. Cela va se traduire par une augmentation de la température de la face chaude, prenons pour exemple 80°C. Le système permet un écart de 10°C entre les deux faces : on aura donc une face froide à 70°C… Vous l’aurez compris, la clé du succès, c’est donc d’avoir une face chaude la plus fraîche possible pour que la face froide soit vraiment froide. Sans cela, les performances seront moins bonnes que celles d’un ventirad classique.

Pour vous achever, que ce passe t-il si la face chaude à une température identique à celle de l’air ambiant ? Disons 25°C. Et bien la face froide va être à 15°C, toujours à cause de notre delta de 10°C. Un processeur à 15°C ? C’est plutôt sympa… Mais quand une surface est plus froide que la température ambiante, le risque de formation de condensation augmente, tel un miroir dans une salle de bain.

Il y a alors un fort risque que des gouttelettes d’eau se forment. Inutile de vous dire que des gouttelettes d’eau dans un PC, ce n’est pas recommandé ! Mais pas de panique : Phononic pilote le HEX 2.0 pour éviter tout ces soucis.

Gestion logicielle indispensable

L’aiguille verte indique l’état d’alimentation de la cellule TEC. Lorsqu’elle est à gauche c’est que le module thermoélectrique ne consomme rien, le module est désactivé. En revanche, plus elle tourne vers la droite et plus la consommation du module augmente.


Pour piloter le module thermoélectrique, Phononic  propose plusieurs profils de refroidissement :

– Standard : lorsque le processeur est au repos, le module est désactivé. Cela permet de limiter la consommation électrique, mais surtout d’éviter la formation de condensation. Plus le processeur chauffera et plus le module thermoélectrique montera en puissance. A 100% il consomme entre 35 et 40w.

– Déjanté : le nom parle de lui-même, puissance maximale quoi qu’il arrive (attention à la condensation !).

– Ambiant élevé : c’est un mode d’utilisation conseillé pour les lieux très chauds et humides. Le démarrage de la cellule est retardé afin de limiter les risques de formation de gouttelettes d’eau.

– Smart Set : avant de pouvoir choisir ce mode, il faut que l’utilisateur calibre le système à l’aide du bouton situé juste en dessous. Un simple clic suffit et la procédure ne dure pas plus de quelques secondes. Le fonctionnement est identique au mode standard, mais comme personne n’utilise son PC de la même façon le calibrage permet au logiciel de savoir quand le processeur est au repos. Un CPU qui tournerait à 40°C au repos enclencherait le démarrage trop fréquent du TEC, ce qui causerait une hausse de sa consommation électrique. A l’inverse un CPU qui tournerait à 20°C au repos devrait attendre une élévation de la température importante avant que le Peltier ne démarre. Le calibrage permet donc d’adapter la plage de fonctionnement à chaque système.

Toujours sur le même écran, vous avez la possibilité de mettre à jour le logiciel. Notez que le firmware peut aussi être mis à jour. Phononic invite d’ailleurs les utilisateurs à leur faire parvenir leurs avis et retours d’expérience afin de perfectionner le système. Pour finir vous avez la possibilité de choisir la couleur du logo LED présent sur le dissipateur.

Protocole de test et concurrents

Depuis quelques générations, Intel ne soude plus le die de ses processeurs socket 115x à leur IHS (capsule de répartition thermique et de protection, aussi appelée heatsink). Les températures de ceux-ci sont donc très élevées et la pâte thermique employée par le fondeur crée un véritable goulot d’étranglement au niveau du transfert de chaleur. Ces processeurs ne sont donc pas vraiment adaptés pour tester les performances d’un dissipateur.

En revanche, les processeurs sur socket 2011 sont toujours soudés, c’est donc assez naturellement que nous avons sélectionné l’un d’entre eux pour monter notre plateforme de test. Et pas n’importe lequel : le tout dernier et très haut de gamme Core i7-6950X à 10 coeurs.

Configuration de test

Méthode de test

Dans un premier temps le processeur sera réglé dans une configuration proche de celle prévue par Intel à savoir 3.4 GHz pour 1 V. Ensuite, afin de mettre en évidence les écarts entre les concurrents, le processeur sera overclocké à 4,2 GHz pour 1,2 V. Le fait d’augmenter la fréquence et le Vcore fait exploser la consommation.

Nous avons relevé la puissance qui transite par le bloc d’alimentation MasterWatt Maker grâce à l’application Cooler Master Connect : plus de 340 W en charge dont une très très grosse part pour le processeur. Nous sommes donc très loin des 140 W de base, et pouvons grossièrement estimer que notre overclocking va doubler la quantité de chaleur à évacuer. Nous vous avions dit que nous ne ferions pas de cadeau !

Mesures

– Les températures seront relevées grâce au logiciel CoreTemp. La moyenne des 10 coeurs sera conservée et chaque test sera effectué plusieurs fois pour améliorer la précision de la mesure.
– Pour les nuisances sonores un sonomètre a été placé à 1 mètre de la source de bruit (pompe et/ou ventilateur). La pièce vide a été mesurée à 31,5 dB. Lors des mesures toutes les autres sources de bruit sont naturellement coupées.
– La consommation du Peltier est surveillée à l’aide d’une pince ampèremétrique.

Les tests

– IDLE signifie que le processeur est au repos lors de la mesure.
– CineBench r15 sera ensuite effectué pour voir comment réagit le dissipateur lors d’une charge assez lourde et de courte durée.
– Prime 95 simulera quant à lui une charge longue et très lourde. Le logiciel sera réglé sur un FFT fixe afin d’avoir une mesure la plus homogène possible.

Comparatif

Le HEX 2.0 sera testé dans trois configurations :

– Normal : module réglé sur la position normale et ventilateur piloté par la carte mère en mode normal.
– Performance : TEC alimenté en continu par le biais du profil « Déjanté » et ventilateur à plein régime.
– Extra : par pure curiosité, et aussi pour le « fun », nous avons installé deux « mangeurs de pull » de 92 mm en push pull.  (NDR : un mangeur de pull ou coupeur de doigt est un ventilateur de forte puissance. Si vous ne voyez pas le rapport essayez de vous en approcher, vous comprendrez assez vite 😀 ).

HEX 2.0 surmonté de deux 92 mm tournant à plus de 4000 tr/min !

Noctua NH-D15

On attaque avec un des monstres de sa catégorie, le Noctua NH-D15. Des dimensions hors normes pour ce ventirad qui allie silence et efficacité. Comme toujours chez Noctua la qualité est au rendez-vous. Au trouve ici un concurrent de taille, d’autant plus que le HEX2.0 est plus cher : 90 euros contre 130 euros… ça sent le roussi !!! Le NH-D15 sera testé avec ces ventilateurs pilotés par la carte mère. Deux modes ont été retenus, le mode silence et le mode normal.

Corsair H115i

Alliant simplicité de mise en œuvre et efficacité, les watercooling All In One (AIO, tout-en-un) séduisent de plus en plus de monde. Pour ce comparatif nous avons sélectionné le H115i de Corsair, un produit qui occupe la même place sur la grille tarifaire que le HEX2.0, autour de 130 euros. C’est un AIO de 280mm qui fait face à un dissipateur CPU à Peltier ! Les paris sont lancés ! Pour piloter la pompe et les ventilateurs nous utiliserons le logiciel de Corsair, Link, dans les trois modes proposés. Performance, normal et silence.

Watercooling custom EKWB

Pour ceux qui  n’ont pas peur de mettre les mains dans le cambouis, façon de parler, la solution fait maison peut être une alternative. Nous avons confronté le produit de Phononic à un watercooling composé de pièces provenant de EKWB. Cette solution custom est très onéreuse, plus de 300 euros, mais elle offre l’avantage d’être plus flexible et permet d’intégrer à moindre coût d’autres composants. Les trois ventilateurs de 120mm seront pilotés par la carte mère afin de conserver une vitesse fixe de 1100 tpm.

Résultats des tests

Processeur à 3,4 GHz

Commençons gentiment avec le processeur à 3,4 GHz et seulement 1 V. Au repos l’HEX 2.0 et le WaterCoolingCustom EK sont les deux seuls sous la barre des 26°C, soit à peine 3°C de plus que la température ambiante. On voit le gain apporté par le Peltier en marche forcée, mais n’oublions pas que cela augmente la consommation de la machine.

Avec une charge assez courte (CineBnech R15) le WC EK mène toujours le bal, mais il est maintenant suivi par le H115i. Les dissipateurs airs ferment la marche, mais offrent tout de même un niveau de performance satisfaisant.

Lorsque la durée et l’intensité de la charge augmente, les écarts se creusent. L’AIO de Corsair en mode performance fait presque jeu égal avec le système WC EK, alors que le mode silencieux entraîne une hausse de 5°C. Le monstre de Noctua parvient à garder le système sous les 55°C, une prouesse lorsque l’on connait la violence de Prime 95, et que l’on garde à l’esprit que 20 instances simultanées sont exécutées (NDR : le 6950X possède 10 cœurs multithreadés soit 20 cœurs logiques).

Quant à notre HEX 2.0, il ferme la marche mais contient la température à moins de 60°C. Au regard de sa petite taille, cela reste une prouesse, espérons que cette performance ne soit pas au détriment du bruit. La consommation du TEC passe de 15 W sur CineBench à 35 W sur Prime 95.


A 31,5 dB, on peut qualifier le NH-D15 d’inaudible, le sonomètre ne parvenant même pas à déterminer si les deux ventilateurs sont en fonctionnement ou non. En mode silence ceux-ci tournent entre 600 et 800 tpm. L’ HEX 2.0 normal, le WC EK et l’H115i en silencieux/normal savent également se faire oublier avec des niveaux sonores compris entre 32 et 35 dB. L’AIO Corsair et le dissipateur de Phononic en mode performance se montrent plus bruyants. Les deux ventilateurs de 140mm composant le H115i tournent à 1500 tr/min, ce qui est relativement élevé. La pompe passe de 1900 tpm à 2900 tpm. Quant au ventilateur 92 mm de l’HEX 2.0, il plafonne à 2650 tr/min.

Processeur à 4,2 GHz

On passe à 4,2 GHz pour 1,2 V et les choses se compliquent… En IDLE, le classement reste quasiment inchangé. Lors de l’exécution de CineBench R15, les deux systèmes de watercooling prennent la tête assez largement. Il faut dire que la quantité d’eau qu’ils transportent n’a pas le temps de se réchauffer et permet donc de garder le système bien au frais. Le ventirad de Noctua ne s’en tire pas trop mal. L’HEX 2.0 est certes toujours dernier, mais il tient bon. Le boost procuré par le TEC lui permet de compenser sa petite taille, surtout sur un test court ou les 30-40 W supplémentaires ne sont pas trop pénalisants.

Sur le test le plus dur, Prime 95, le H115i prend l’avantage d’une courte tête, au détriment sans doute du bruit, mais le mode performance n’a pas vocation à être silencieux ! Le WC EK reste aux avant-postes, et nul doute qu’avec un profil de ventilation plus agressif, celui-ci dominerait. En mode silencieux l’AIO de Corsair fait jeu égal avec le NH-D15.

Le HEX 2.0 jette l’éponge : en moins de 2 minutes les 100°C sont atteints. Le TDP très élevé du 6950X couplé à la surcharge engendrée par le Peltier dépasse les capacité de refroidissement du ventirad, qui ne parvient plus à évacuer la chaleur. En mode Extra, avec deux ventilateurs additionnels tournant à plus de 4000 tpm le test peut être mené à bien, mais la température reste élevé avec 80°C.


Avec pas moins de 55 dB, les ventilateurs additionnels fixés pour soulager l’HEX 2.0 font des ravages. Au moins nous aurons essayé. En mode silencieux et normal, les valeurs relevées sont celle du ventilateur à 100 % avant que les 100°C ne soient atteint. Une fois encore le NH-D15 brille et se paie le luxe d’être plus silencieux que l’AIO de Corsair. Avec moins de 35 dB, il saura se faire oublier sans problème, tout comme le Water Cooling Custom EK. Celui-ci ne voit pas ses nuisances sonores s’élever puisque la vitesse de rotation est imposée constante.

Conclusion

Avant de reprendre les forces et les faiblesses du dissipateur proposé par Phononic, nous devons admettre que notre protocole de test a été très sévère. Cela dit, la faute incombe en grande partie au fabriquant lui-même, vanter les mérites d’un produit, oui, mais  promettre monts et merveilles…  Nous l’avons donc pris au mot en lui opposant des adversaires de taille et en poussant le vice en overclockant notre système.