瀬文茶のヒートシンクグラフィック

【番外編】Core i7-6700Kの殻割りでTIMを確認し殻割りの意義をチェックする

Core i7-6700K

 8月5日の21時、IntelからSkylakeこと第6世代Core プロセッサが発売された。筆者も何とかCore i7-6700Kを購入することができたので、早速Skylakeの殻割りにチャレンジしてみた。

万力を使っての殻割りに挑戦

 今回、Core i7-6700Kを殻割りするにあたって、これまで本連載における殻割り記事で利用してきたカミソリやカッターでは無く、万力を使った殻割りに挑戦してみた。

 万力でCPUを殻割りする方法は、万力の口金(物を挟む箇所)の片方にヒートスプレッダ、もう片方に基板を当てて挟み、そのまま締め上げることによって基板とヒートスプレッダを接着しているシール材を断裂させるというもの。一見、かなり強引な力技のように思えるが、各部材の強度の差を利用した理に適った殻割り方法である。力技であることはその通りだが。

殻割に用いた万力。同じような製品は2,000円程度から購入できる。
万力にセットしたCore i7-6700K。万力の口金にヒートスプレッダと基板がそれぞれ接するよう斜めに取り付ける。
筆者の用意した万力はハンドルが力を加えにくい形状だったため、最後はレンチを使って強引に締め上げた

 カミソリやカッターを使った殻割りの場合、刃を入れる角度を誤って基板を傷つけたり、勢いを付け過ぎてシリコンダイや基板表面に実装された部品を切り飛ばしてしまうというリスクがあったが、刃物を用いない万力での殻割りにこれらの心配は無用。ただ、今回割るSkylakeのCore i7-6700Kでは、従来のIntel製CPUに比べ、基板の厚さが薄くなっている。

 過去のIntel製CPUの殻割りにおいて、かなりの実績があると言われる万力での殻割りだが、Core i7-6700Kの基板の薄さにはかなり不安を覚えることも確かだ。もし万力を使った殻割に挑戦するのであれば、CPUを固定する際、取り付けが斜めになりすぎないように注意して欲しい。

Core i7-4770K(Haswell)右との比較
Core i7-4770Kの基板厚が約1.1mmなのに対し、Core i7-6700Kの基板厚は約0.8mmと薄い

 さて、結果はどうなったかと言えば、レンチを使って万力のハンドルを4分の1回転ほど廻したところで、パキンという音と共にCPUがはじけ飛んだ。一瞬、基板が割れたのではないかと肝を冷やしたが、ヒートスプレッダと基板が分離したことで、支えを失ったCPUの基板とヒートスプレッダが落下しただけだった。マスキングテープなどを使って分離時の落下対策をしておくべきだったようだ。

 無事ヒートシンクと基板の分離に成功したCore i7-6700K。露わになったシリコンダイとヒートスプレッダ間のTIMは、やはりサーマルグリスだった。見た目から判断は付かないが、順当に考えればDevil's Canyonで採用された次世代ポリマーTIM(NGPTIM)を採用しているものと思われる。

殻割り直後のCore i7-6700K
ヒートスプレッダ側
シール材を除去したCore i7-6700K。基板表面に実装部品はない

サーマルグリス仕様はSkylakeにとってどの程度のボトルネックなのか

 続いて、殻割りしたCore i7-6700KのTIMを市販のサーマルグリスと液体金属に塗り替え、元々のサーマルグリスがどれほど熱輸送のボトルネックになっているのかを確かめる。検証用のTIMには、非金属系の高性能サーマルグリスProlimatech PK-3(熱伝導率8.5W/m・K)と、圧倒的な熱伝導率を誇るCool Laboratory Liquid Pro(熱伝導率82.0W/m・K)を用意した。

 今回の検証では、Core i7-6700KのTurbo Boostを無効化し、負荷時の動作クロックを4.0GHzに固定した「定格設定」と、動作クロックを4.6GHz、CPU電圧を1.325Vまで引き上げた「オーバークロック設定」の2パターンで、ストレステスト実行時とアイドル時のCPU温度を測定する。

定格設定時(4.0GHz)のCPU-Z実行画面
オーバークロック設定時(4.6GHz)のCPU-Z実行画面

 検証は室温27.5℃±0.5℃の環境で行ない、CPUクーラーはCRYORIG R1 Ultimateをファンフル回転で利用した。ストレステストはPrime95のSmall FFTsで、CPU温度はHWMonitor 1.28の「CPU Package」温度で測定している。

【表1】テスト環境
テスト機材一覧
CPU Intel Core i7-6700K
CPUクーラー CRYORIG R1 Ultimate
マザーボード ASUS Z170-A
メモリ 16GB DDR4-2133(8GB×2、1.2V)
ビデオカード CPU内蔵グラフィックス
電源ユニット SilverStone SST-ST85F-P
OS Windows 8.1 Pro Update 64bit
テスト環境
【グラフ】テスト結果

 検証結果をまとめたグラフを見てみると、まず液体金属のLiquid Proが傑出した結果となっていることが分かる。4.6GHzにオーバークロックした際のピーク温度ですら、サーマルグリス勢が定格動作時に記録したCPU温度よりも低いのだから、まったくレベルが違うと言うほかない。

 殻割り前の標準TIMとPK-3の差については、定格時とオーバークロック時ともに4℃の差がついた。ある程度の差が付いてはいるものの、Ivy BridgeやHaswellの頃と比べればその差は小さいことから、Devil's Canyonで採用された次世代ポリマーTIMか、同程度の性能を持ったTIMが使用されているものと思われる。

 さて、純正グリスとPK-3の検証結果については想定内と言ったところだが、Liquid Proがこれほどの圧倒的な差をつけたことには驚いた。なぜこれほど大きな差がついたのかという点についてだが、考えられる大きな要因が、14nmで製造されたSkylakeのダイ面積が、これまでのCPUよりも小さいということだ。

 熱伝導において、断面積の減少は熱抵抗の増大に繋がる。小さな断面積で効率よく熱を伝えるためにはより高い熱伝導率が必要となるので、結果としてSkylakeでは従来のCPUよりもTIMの熱伝導率の違いがCPU温度へ顕著に反映されているものと思われる。

絶大な効果が得られる液体金属。Skylakeの殻割りはハイリスクハイリターン

 殻割りを行なう前の段階では、1.325Vの電圧を加えた4.6GHz動作において、超高発熱なPrime95 28.5のSmall FFTsを実行した際のCPU温度を90℃未満に抑えられていたことから、これは殻割りをするまでもなくオーバークロックを楽しめるCPUであると思っていたのだが、Liquid Proの圧倒的な結果を見てしまうと、殻割りというリスクを冒す価値は十分あると言わざるを得ない。どこまでオーバークロックできるかは個体次第だとしても、これだけの温度差が付くなら常用できるクロックが100〜200MHzは変わってくるだろう。

 もとより、オーバークロックはメーカー保証の対象外となる行為だが、殻割りは非常に高い破損リスクを伴う。筆者が挑戦した万力での殻割りを含め、確実かつ安全な手段が存在しない以上、5万円のCPUの殻割りは極めてハイリスクである。今回の検証結果をみて、リスクに見合う価値があるか否かの判断は、その結果の全てに責任を負うことになるSkylakeオーナーの読者諸兄に委ねることとしたい。

(瀬文茶)