ASRock Z170M OC Formula e i3 6100: Apresentando a plataforma Intel da página!

Fala pessoal, beleza?

Há pouco menos de um ano atrás, publiquei aquele que seria meu ultimo post por essas bandas utilizando um CPU Intel, não por ter alguma objeção em relação ao fabricante ou qualquer besteira do tipo mas sim porque minha GA-Z97-D3H resolveu partir dessa para uma melhor, e com isso, desde então não tive acesso a nenhuma plataforma Intel. Ainda sim, devo observar que era um CPU Haswell (4ª geração) usando memórias DDR3, algo relativamente “antigo” se considerarmos que os CPUs Skylake com suporte a DDR4 foram lançados em setembro de 2015.

Enfim, desde então não testei mais nada do lado delid azul da força, algo que na verdade está prestes a mudar! Senhoras e senhores, permita-me apresentar a mais nova aquisição para a página: Uma ASRock Z170M OC Formula e um i3 6100!!! 😀

Alguns podem pensar “Nossa, esse cara fez todo esse auê por conta de um i3 Skylake e uma mobo Z170? Que relaxo…” e de fato, no papel parece estúpido pois oficialmente CPUs Coffee Lake de oitava e nona geração não são compatíveis com placas Z170/Z270, o que em tese me limitaria no máximo a um Kaby Lake quad core (i7 7700K), algo que seria no mínimo decepcionante em termos de core count, no entanto, descobriram que é possível rodar os CPUs Coffee Lake nas placas-mãe antigas fazendo a inclusão do microcode na UEFI e ligando dois contatos no CPU.

O procedimento para modificação da UEFI pode ser encontrado nesse thread do fórum win-raid e também nesse vídeo do Casual Gamers e em tese deve funcionar com qualquer placa-mãe LGA1151 anterior ao lançamento do Z370. Em relação a ligação dos contatos do CPU, isso deve ser feito conforme a figura abaixo, sempre lembrando que qualquer alteração dessas é por sua conta e risco.

E então, porque a ASRock Z170M OC Formula? Bom, essa placa-mãe é uma lenda no meio do OC Extremo… Lembram-se da placas como as Abit NF7-S/AN7, DFI LP UT NF4 Ultra-D que simplesmente são veneradas como as melhores de sua geração? Então, essa pequena ASRock é quase isso e permita-me explicar o porque:

1) Não existe necessidade de se preocupar com a questão da modificação das bios, o próprio Nickshih, que foi o cara que projetou e assinou o pcb dessa placa, se encarregou de resolver isso pra comunidade e manter a placa “viva”. Nessa thread do fórum do HWBOT é possível acompanhar toda discussão em torno dessa placa, atualizações de bios com suporte aos CPUs Coffee Lake e resultados compartilhados pelos overclockers.

2) Essa placa é muito robusta em termos de VRM e deve suportar tranquilamente um Core i9 9900K mesmo no LN2, situação em que o mesmo deve exigir algo acima dos 200A em carga!

Sendo mais especifico, essa placa utiliza o controlador PWM IR35201, que é um controlador PWM digital fornecido pela International Rectifier (Infineon) e permite a operação em modos 8+0, 7+1 e 6+2, sendo esse controlador normalmente utilizado em placas-mãe high-end, por exemplo, todas as placas X399 disponíveis no mercado utilizam esse CI.

Na Z170M OC Formula, o IR35201 opera no modo 6+2 usando CIs dobradores IR3598 para se obter as 12 fases na alimentação do CPU. A função desses dobradores é basicamente receber o sinal PWM que sai do IR35201 e “transformar” em dois, possibilitando assim acionar duas fases independentemente usando apenas um sinal. Falando dessa forma até parece “mágica”, mas o que ele de fato faz é produzir dois sinais PWM com metade da frequência original e deslocados em 180º entre eles, atingindo assim o objetivo de acionar as fases de forma independente. A principal vantagem de se acionar as fases de maneira independente é o menor ripple na saída devido a maior frequência do mesmo (frequência do ripple = frequência de chaveamento * número de fases).

Com relação aos mosfets, foram utilizados os TI CSD87350Q5D, que tratam-se de componentes que integram os mosfets High-Side e Low-Side em um único die e suportam individualmente uma corrente de operação de até 40A com cerca de 95ºC. A vantagem dessa integração é que pelo fato de ambos os mosfets estarem no mesmo die, os tempos de subida (tr),  queda  (tf) e rds(on), sendo que esse ultimo nem sequer costuma ser citado no datasheet de CIs como esse, costumam ser um tanto baixos, o que contribui para menores perdas de chaveamento e portanto para maior eficiência no funcionamento do VRM.

Do estágio de filtragem, não houve miséria por parte da ASRock tendo sido empregado um número considerável de capacitores sólidos de polímero de alumínio sendo todos eles de 820uF 2.5V e fabricados pela Nichicon. Além desses, devo também destacar que foram utilizados capacitores cerâmicos e de tântalo sendo que as diferenças entre eles e a sua influência na qualidade do sinal de saída do conversor foi abordada aqui na página nesse outro artigo.

Para tentar tornar isso tudo mais claro para quem não é da área, elaborei o diagrama abaixo, que se refere ao VRM dessa placa com uma ilustração da forma de onda do sinal PWM de uma fase, mostrando o sinal na saída do IR35201 e também depois do IR3598, tentando deixar um pouco mais transparente a “mágica” que o CI dobrador faz.

3) Esses dois slots de memória posicionados o mais próximos possível do socket do CPU, além do pcb de 10 camadas beneficiam muito a capacidade de overclock das memórias pois ambos fatores trazem como vantagem maior integridade nos sinais com frequência elevada.

Similar a uma linha de transmissão, essas trilhas apresentam uma certa impedância por unidade de comprimento que são intrínsecas ao condutor e ao submeter esse ultimo a um sinal de alta frequência, esse pode acabar sofrendo atenuações (em outras palavras, distorção) causando uma infinidade de erros de leitura e escrita nas memórias devido ao fato dessa distorção ser grande ao ponto de tornar os “0” ou “1” irreconhecíveis, conforme ilustrado pelas figuras conhecidas como “data eye” contidas nessa resposta no Quora.

Sabendo disso, então qual a forma mais óbvia de se diminuir essa distorção e assegurar o bom funcionamento das memórias com frequências elevadas (supondo memória e controlador de memória capazes de funcionar com essas frequências)? Simples, basta diminuir a impedância das trilhas. E como fazer isso? Usando um pcb com mais camadas, logo, mais cobre e portanto menor impedância e também diminuindo a distância entre o transmissor (controlador de memória) e receptor.

Naturalmente que não se trata apenas disso, tendo também vários outros fatores que contribuem para a obtenção de maiores frequências de funcionamento com estabilidade e caso alguém venha a ter interesse em ter maior noção do assunto, sugiro a leitura desse whitepaper que trata das considerações de layout para melhor integridade de sinal em memórias DDR2/DDR3 e dá uma base de como isso funciona na prática!

4) Dual bios “pra valer”, pontos de medição das tensões, slow mode, debug led, botões on/off/reset, clear cmos no espelho traseiro, emulação de PS/2 implementada na UEFI, controladora SATA e USB dedicada com suporte a Windows XP (3dmark01 e SuperPI 32M FTW!!!)… Depois dessa lista, alguém ainda tem alguma dúvida de que essa placa foi feita por um overclocker e para overclockers? 😀

Enfim., em relação ao CPU, já peguei o mesmo com o delid feito, bastando apenas aplicar a interface térmica entre o die e o IHS e que no caso, usei Phobya Liquid Metal. Aos que pretendem congelar esses CPUs Skylake/Kaby Lake/Coffee Lake, é recomendo não remover o silicone preto que fica colado no pcb do CPU ao fazer delid, devido ao risco de trincar o die com as variações extremas de temperatura que temos nessas condições (leia-se: LN2 com vcore perto dos 2V no caso desse Skylake).

Sobre a interface térmica, essas soluções a base de gálio/índio são excelentes para uso “civil” e funcionam a contento com temperaturas de até uns -110ºC, entretanto, se a ideia for partir pro LN2, recomendo que use uma pasta térmica adequada para esse fim e em quantidade maior que o usual.

Ainda com relação ao CPU, o mesmo apresenta multiplicador travado e em condições normais o BCLK é artificialmente limitado em no máximo cerca de 102.8MHz pela Intel, o que por si só me faria torcer o nariz para esse CPU, no entanto, na época houve o “vazamento” de um firmware “bugado” sem a limitação do BCLK, o que significa que CPUs Skylake em placas-mãe Z170 usando esse FW “especial” permitem o overclock. Infelizmente nem tudo são flores pois ao fazer overclock via BCLK em um CPU travado “perde-se” o AVX, IGP e algumas leituras de temperatura do CPU, portanto, se essas coisas são importantes para você, esqueça overclock em Skylake travado. :/

Feitas as apresentações técnicas e explicados todos os porquês, vamos aos resultados!

Configuração utilizada:

CPU: Intel Core i3 6100

MOBO: ASRock Z170M OC Formula

RAM: 2x8GB GSkill Flare X 3200 CL14

GPU: NVIDIA GeForce RTX2080

PSU: Antec Quattro 1200W

COOLER: SF3D Inflection Point

SSD: Sandisk SSD Plus 120GB

Resultados:

Como por essas bandas não costumo perdoar nada naquilo que diz respeito a hardware, os resultados aqui já são direto no OC Extremo! Para isso, comprei 1.5kg de gelo seco, o que me permitiu obter os resultados abaixo:

Do CPU, foi possível rodar todos benchmarks com o mesmo rodando @ 5650 1.8V com temperatura na casa dos -55ºC, o que é uma marca extraordinária para um i3 Skylake e claramente denota que esse meu exemplar é bem acima da média. 🙂

Colocar essas memórias para rodar acima dos 4000MHz CL12 foi algo muito fácil de se fazer… Sério! Com essa placa-mãe você só precisa ter memórias e CPU capazes de atingir essa marca, limitar o SO em 3584MB e ajustar os demais parâmetros como latências e tensões. Para esses resultados, usei cerca de 2V no vdimm, o que resulta em um pouco mais que isso na prática pois essa placa da um leve overvolt nas memórias em relação ao que você setou na bios.

Em relação ao ranking do HWBOT, consegui implacar alguns desses resultados no top-20 da categoria, o que notório se considerarmos que estou usando apenas gelo seco e também demonstra a qualidade desse CPU. Isso também permitiu um momento “filma nóis Galvão” com os resultados aparecendo na primeira página por um dia, conforme screenshot abaixo. 🙂

E é isso pessoal! Como sempre, comentários, críticas e sugestões são bem-vindos!

Até a próxima!