AMD Ryzen 3000 "Matisse" – samlingstråd

Det där är ju av allt att döma en förklaring som är helt koherent med alla observationer, inklusive varför ComputerBase och TechPowerUp fick det förväntande beteendet med 3600 och 3700X, d.v.s. att de drar lika eller mer i en last som borde vara "tyngre" (Prime95 med FMA/AVX). 3600/3700X slår inte i TDC i Prime95.

Det förklarar också varför bara vissa ser effekten på 3900X. Alla de fall jag sett där man kör på high-end X470/X570X moderkort har inte varit ASUS.

Kan bara ge dig ett plus på inlägget, du förtjänar väsentligt fler!!!

Så svaret på frågan "kommer alltid 3900X kunna hålla basfrekvens om den kör helt enligt AM4 specifikationen för 105 W TDP CPU" är alltså "nej". Vilket egentligen bara betyder att AMD har rätt mycket samma definition av basfrekvens som Intel, d.v.s. man kommer kunna hålla basfrekvens i allt utom vissa speciella laster som använder sig extremt intensivt av AVX/FMA (och verkar av allt att döma bara gälla 3900X, inte 3700X och 3600).

Det fetmarkerade är med i min beräkning. Tydligen kritiskt att high-MOSFET och low-MOSFET aldrig är öppna samtidigt, enligt kursmaterial kring VRM design nämndes att man kunde approximera tiden när båda MOSFET är i stäng länge ungefär med medelvärdet av t_rise och t_fall (står som t_a och t_b i databladet).

Men precis som du nämner, tillskottet från ovan och andra saker skilt från intern resistans i öppet läge är några enstaka Watt som mest. Valde också att ignorera värmetillskottet från high-MOSFET då strömmen på den sidan är bara ~9 % av low-side. Vid höga strömmar är intern resistans helt dominerande faktor för värmeutveckling då den beror av strömmen i kvadrat -> high-MOSFET utvecklar en nästan ingen värme alls jämfört med low-MOSFET.

Med PBO aktiverat där systemet drog 294 W från väggen, genomsnittlig PSU effektivitet är enligt de test jag hittade min PSU är 92 % i området 200-300 W. Så 270 W går in i systemet, varav ~40 W kan dras bort då det är "idle" förbrukning. Så 230 W är höjningen från "idle" till CPU i full-tilt, detta fördelas primärt på värme i CPU och VRM. Av de 230 W verkar ~10 W gå via SoC VRMs, så 220 W går till kärnor.

Stoppar man in allt i formeln ovan och löser ekvationen med avseende på I₀ får man en ungefärlig värde på 180 A. Gör man beräkningen både med R_DS(ON) satt till 8,85 mΩ i stället 5,3 mΩ för ändras resultatet till 170 A.

En kontrollpunkt här var: system brann inte upp trots att jag lät det gå ~30 min. Då resistansen i MOSFET ökar med temperatur skulle temperaturen ha skenat om utvecklad effekt inte gick att kyla bort. Uppmätt GFLOPS och uppmätt effekt varierade lite upp och ned, men i genomsnitt lågt det på samma nivå.

Tar vi "worst-case" här, d.v.s. högsta resistans i VRM så hanterade varje VRM 170 / 6 = 28 A. Det är utom felmarginalen för 15 A...

Total utvecklad effekt i VRM skulle vara ~45 W om resistansen verkligen var 8,85 mΩ. Känns det rimligt? Värt att påpeka här är att en kylfläns som nått steady-state temperatur i ett system med konstant värmeutveckling av det kylflänsar kyler är termodynamisk helt ekvivalent med att koppla kretsen mot en oändligt stor kropp med temperatur T_C, det är varför ett sådan värde faktiskt har en relevans!

Om resistansen i stället sätts till 5,3 mΩ ökar strömmen per VRM till 30 A, fast utvecklad effekt i VRM sjunker faktiskt till ~30 W. Det borde vara möjligt att kyla, trots rätt liten kylfläns. Sanningen kanske ligger någonstans mitt emellan dessa, men det är i sig irrelevant då båda visar att 15 A inte på något sätt kan vara begränsningen.

T_A har också relevans då det beskriver kapaciteten hos en naken krets omgivet av luft med temperaturen just satt till T_A. Men det är inte fallet som bäst beskriver det vi har här, VRMs med kylflänsar där CPU-fläkten ger ett luftflöde över flänsarna.

Vi vet tyvärr inte heller exakta värdet på T_C vid steady-state, går bara att veta om det finns en sensor som mäter det. Bästa approximationen jag kan göra är att mäta temperaturen på kylflänsen och sedan göra någon bedömning i om den beräknade utvecklade värmen i VRM rimligen kan kylas med det luftflöde och storlek på kylfläns det handlar om här.

För att kunna dra ~30 A måste T_j vara under 110-120°C. Håller med om det du skriver om att texten i diagrammet inte kan stämma, effekten måste bli noll när T_C = T_j, i det läget finns noll kyleffekt. Så grafen måste vara med T_C = 150°C, grafen kommer vara lite flackare men nollpunkten kommer nås tidigare för lägre T_C (detta då interna resistansen är lägre).

Edit: diagrammet nog korrekt märkt ändå. Följande olikhet gäller alltid vid steady-state och konstant T_A, likhet kan bara hända om kretsen utvecklar 0 W.

TA <= TC <= TJ

Tabellen går inte att använda rakt av då både spänning (V_G) och temperatur på kretsens yta (T_C) är annorlunda, 1,1 V (inte 10 V) resp > 30-40°C då det är temperaturen på kylflänsen. Men formen på kurvan är likartad oavsett.

Vidare finns två egenskaper, varav en är kritisk för eventuella beräkningar, som saknas i databladet.
https://i.imgur.com/6eqAxGn.png
Det som finns är θ_JC och θ_JA. θ_CA beror på kylare och luftflöde medan medan θ_JB beror på hur kretsen kan överföra värme till moderkortet.

Dokumentet nämner att i många fall är T_C ≈ T_J, men kan det stämma för low-MOSFET i en VRM?

T_Jmax på 150°C sätter ett par definitiva gränser. Om omgivande luft är 25°C är det omöjligt att avleda mer än 39 W + det som tas upp av moderkortet θ_JB (som lär vara mer än vad som avges till luften med klart mindre än vad som kan avges till kapslingen). 35 W av detta kommer från θ_JC, men vad kan en rimlig T_C vara om kylflänsen är 30-40°C (högre än så, men hur mycket högre)?
Doh, det är ju per VRM/MOSFET... Beräkningarna jag gjort ovan är ju över alla 6 VRMs, så fullt teoretisk möjligt att hantera 45 W värme (även om VRM-kylflänsen kan vara ett problem i praktiken för detta...)

Givet ovan och givet temperaturen på kylflänsen är T_C i praktiken väl under 150°C med PBO påslaget, exakt vad den ligger är väldigt svårt att veta men egentligen rätt irrelevant för diskussionen. Egentligen är hela den här diskussion irrelevant, framförallt då du med största sannolikhet knäckt förklaringen till min egentliga fråga om basfrekvens. Är mer kul att räkna lite, frågan är om man som kan kontrollmätas för att avgöra vilka antaganden som är vettiga?

Kikade lite på 3700x, men priserna verkar sticka rejält, nästan uppe i 4 papp nu.
Alternativet en 3600 för 2,3 känns mer lockande, kanske en 2600 för 1400 till dess att priserna gått ned lite.
Eller en 3950 när man ändå har tagit fram checkhäftet.

Lutar nog åt en 3700x trots allt.

Gör som jag pojkar!
Skit i att överklocka.
Mycket enklare.

Men att överklocka GPU'n, det är där skillnaden finns :3.

Kan dock vara ganska frustrerande att klocka luftkylda GPU'er... önskar jag hade vatten på GPUn. Att hålla nere temps är exceptionellt viktigt för GPU OC. Funderar åtminstone att lägga på annan kylpasta på min GPU men måste läsa på lite först.

(Men visst kan man tweaka även en luftkyld GPU)