Le refroidissement d’un PC est une question délicate et difficile, surtout sur le segment du gaming et du haut de gamme. Il n’a jamais été aussi important.
En effet, que nous parlions de processeurs, des cartes graphiques et de SSD, la température est l’ennemi numéro 1 des hautes performances. Les constructeurs n’hésitent plus à équiper leur matériel de sécurités pour les protéger de tous dommages. Certaines protections agissent de manière progressive si bien que le PC perd doucement mais surement ses performances.
Si un mauvais refroidissement est détecté, il n’est pas rare de constater que les jeux fonctionnement moins bien, les transferts de données prennent plus de temps, le chargement des applications s’allonge et de manière globale Windows devient poussif et lent.
Pour éviter d’être confronté à ce type de scénario ou de retarder le plus possible son apparition, la solution est de bien maitriser la ventilation de sa configuration. Les éléments les plus chauds sont équipés en natif d’une solution de refroidissement dédiée. Cependant, leurs prouesses sont dépendantes de la qualité de ventilation du boitier.
Sommaire
- Performance d’un PC Gaming, attention aux températures,
- PC Gaming, comment bien choisir son boitier et ses ventilateurs ?,
- PC Gaming et ventilation, les tests,
- Conclusion.
Performance d’un PC Gaming, attention aux températures.
La concurrence féroce entre AMD et Intel a fait exploser en quelques années le nombre de cœurs des processeurs Grand Public. Que nous parlions de puce Core ou de Ryzen, ce « toujours plus » est à l’origine d’une demande énergétique en hausse et de besoins en refroidissement plus conséquents.
C’est particulièrement vrai pour les dernières générations Core. Jonglant avec des Power Limit (PL1 et PL2), Intel utilise cette approche pour calmer les ardeurs de certaines de ses références en fonction de l’environnement et des possibilités de refroidissement.
Nous avons également la technologie Thermal Throttling. Son rôle est d’agir sur la fréquence et donc les performances pour maintenir sous une valeur critique la température du processeur. Voici un exemple avec une puce milieu de gamme, le Core i5-11400F.
En clair, en cas de dépassement, la fréquence de fonctionnement est automatiquement ajustée vers le bas pour abaisser les besoins énergétiques et la production de chaleur. Cet ajustement se fait progressivement.
La fréquence du GPU de la carte graphique peut aussi s’abaisser en fonction de certains paramètres dont la température.
Nous pouvons être victime de soubresauts avec des valeurs fluctuantes traduisant une stabilité des performances toute relative.
En sachant que le couple CPU et GPU assure en grande partie les prouesses du PC en jeu vidéo, leur refroidissement n’est pas à prendre à la légère. Il n’est donc pas surprenant que des constructeurs comme be quiet! soit spécialisé dans le domaine.
Nous retrouvons la même problématique avec un autre élément important du répondant d’un PC, l’unité de stockage.
La température est devenue un véritable problème avec l’avènement des SSD NVMe. L’activation de la protection Thermal Trottling peut avoir des conséquences dramatiques sur les débits. Dans certains cas, l’ajustement peut être violent avec des débits passant de plusieurs Go/s à plusieurs centaines de Mo/s.
Le débit de notre WD_Black SN850 1 To s’effondrent.
Il est donc nécessaire de s’équiper en conséquence et surtout de s’assurer que son boitier propose une ventilation efficace ciblant les éléments les plus « problématiques ».
En effet, que nous parlions de processeur, de carte graphique et de SSD NVMe, ils sont tous logés au même endroit. Du coup, ils dissipent tous leur chaleur dans le boitier ce qui engendre une augmentation de la température de l’air utilisé par leur propre solution de refroidissement. C’est alors un cycle vicieux puisque l’usage d’air chaud diminue les performances de refroidissement qui à leur tour n’abaissent plus correctement leurs températures.
La solution est de mettre en place un flux d’air dynamique permettant d’un côté d’apporter de l’air frais et de l’autre d’évacuer l’air chaud. Cette délicate mission est confiée aux ventilateurs et dépend de la structure du boitier .
PC Gaming, comment bien choisir son boitier et ses ventilateurs ?
Pour un PC Gaming, un boitier équipé d’une face avant en Mesh est conseillé. Elle offre une structure favorisant la circulation de l’air. En parallèle, deux ou trois ventilateurs à l’avant sont également recommandés afin d’injecter de l’air frais en continu dans le boitier. La possibilité de gérer leur hauteur est un plus afin qu’ils ciblent au mieux certains éléments chauds comme le ventirad processeur, la carte graphique et le dissipateur thermique du SSD M.2.
A cela s’ajoutent un ou plusieurs ventilateurs à l’arrière ou sur le haut afin d’évacuer l’air chaud vers l’extérieur. Sur la question de leurs caractéristiques, le débit et les nuisances sonores sont les deux paramètres essentiels. La pression statique est moins importante.
L’idée est au final assez simple. L’avant propulse l’air « frais » au travers des composants chauds pour les refroidir. Réchauffé, il monte naturellement vers la zone du ventirad et se retrouve capté par les ventilateurs en position d’extraction pour terminer sa course vers l’extérieur du boitier. Nous avons ainsi un flux dynamique de l’avant vers l’arrière/haut.
Enfin, un boitier à architecture compartimentée est aussi un plus. Cette organisation assure à la carte mère équipée du processeur, d’un SSD M.2 NVMe et d’une carte graphique un espace dédié profitant de son propre refroidissement. Nous vous conseillons aussi de vérifier que la cage HDD est bien positionnée dans la seconde chambre, généralement placée sur le bas et accueillant le bloc d’alimentation.
Afin de vérifier tout ceci, nous avons procédé à plusieurs tests.
PC Gaming et ventilation, les tests.
Nous avons utilisé un boitier gaming be quiet! au format moyen tour équipé d’une imposante face avant en Metal Mesh, le Pure Base 500 DX. Nous l’avons soulagé de ses ventilateurs natifs pour l’équiper des dernières nouveautés du constructeur.
Ainsi deux ventilateurs Silent Wings 4 PWM ont pris place en aspiration afin d’apporter de l’air frais.
Ce choix est justifié par leur format de 140 mm permettant de limiter leur vitesse et donc le bruit tout en profitant d’un important débit d’air. Il s’agit de ventilateurs épaulés d’un moteur 6 pôles et d’un système à roulement dynamique-fluide. Leurs pales, leurs cadres et leurs fixations sont en PBT contraction de PolyButylène Téréphtalate (PBT) accompagné de fibre de verre (30%). De type PWM, leur vitesse maximale atteint les 1100 rpm. A plein régime, ils assurent un débit d’air de 51.3 CFM pour une pression statique de 0.92 mm de H20. Leur consommation maximale est de 3.6 Watts tandis que leurs nuisances sonores sont de 13.6 dBA. A noter qu’ils s’accompagnent d’une durée de vie supérieure à 300 000 h.
Un troisième ventilateur Silent Wings 4 est placé en extraction sur le haut du boitier. Il s’agit de l’édition High Speed. Elle profite d’un emplacement filtré et se positionne juste au niveau de notre ventirad processeur. Ce dernier est spécial comme nous allons le voir. L’appellation High Speed indique qu’il turbine plus rapidement que ses ainées avec une vitesse de rotation maximale de 1900 rpm, de quoi assurer un débit d’air de 78,4 CFM pour une pression statique de 2,36 H20 et des nuisances sonores de 29,3 dBA.
Remarque.
A noter que l’objectif de ces tests n’est pas de vérifier les performances d’un boitier. En clair le Pure Base 500 DX est utilisé pour accueillir les dernières nouveautés de be Quiet!. Ceci explique que nous l’avons appauvri de ses ventilateurs natifs. Nous avons choisi cette référence en raison de son architecture pensée pour le flux d’air. Avec son imposante face avant en Metal Mesh, son orientation Open Air est l’environnement nécessaire pour notre étude.
Du côté de la configuration, nous avons opté pour une plateforme Intel Core de 11ième génération avec l’utilisation d’un processeur Core i5-11400F monté sur une carte mère MSI MAG B560 TOMAHAWK Wi-Fi. Durant tous les tests, nous l’avons paramétré avec une valeur maximale PL1 de 255W permise par le BIOS MSI. Son refroidissement est confié à un ventirad fanless NH-P1 de Noctua.
La partie graphique est dans un premier temps assuré par une GeForce 9800 GT Fanless puis par une GeForce RTX 3070 TUF Gaming 8G OC d’Asus.
Enfin le SSD est une solution KIOXIA, l’Exceria Plus 2 To.
Il est monté dans son logement est surtout équipé du dissipateur thermique en aluminium proposé par la carte mère. Tout ce petit monde est alimenté par un bloc de 850 Watts au label 80 Plus Gold.
Nous avons fonctionné dans un premier temps avec une configuration 100% fanless. Tous les ventilateurs du boitier sont à l’arrêt et nous mettons en forte charge notre configuration. Dans un second temps, nous mettons en route le ventilateur Silent Wings 4 High Speed arrière puis les deux Silent Wings 4 de l’avant.
Bilan du processeur.
Dans ce premier graphique nous avons l’évolution de la fréquence du processeur en fonction du temps ainsi que l’activation ou non de la protection Thermal Throttling.
Sans aucune ventilation, notre ventirad NH-P1 n’arrive pas à assurer le refroidissement du Core i5-11400F. Il n’y rien de condamnable sachant que Noctua le préconise uniquement avec un PL1 à 65 Watts. Dans un premier temps, les six cœurs fonctionnent à plein régime soit une fréquence de 4,21 GHz. Dès l’activation de la protection Thermal Throttling, la fréquence baisse progressivement et inlassablement. Concrètement, le processeur perd en puissance. Durant notre test, elle s’est ajustée jusqu’à 3,6 GHz.
Ensuite, l’activation du ventilateur arrière a un effet immédiat. La fréquence repart à la hausse jusqu’à atteindre sa valeur maximale sur les 6 cœurs soit 4,21 GHz. La protection Thermal Throttling se désactive. La remise en route des deux ventilateurs avant améliore encore le bilan.
Dans ce deuxième graphique montrant l’évolution de la température du processeur, nous constatons que la protection Thermal Throttling s’active dès que la température atteint la valeur critique des 100°C. Avec les trois ventilateurs actifs, notre Core i5-11400F avec un package TDP de 130 Watts se stabilise à 87°C. Il fonctionne à pleine puissance.
Bilan de la solution graphique.
Sans ventilation, la température GPU grimpe jusqu’à dépasser les 100°C. Elle se stabilise à 105°C. L’activation du ventilateur arrière engendre un « petit » flux d’air. Comme le montre la courbe d’évolution de la température GPU, elle perd 3°C en quelques minutes (1). Cela ne change cependant pas grand-chose à la situation. Elle reste critique pour la carte graphique. La mise en route des deux ventilateurs avant (2) permet à la température GPU de dégringoler pour se stabiliser ensuite aux alentours des 83°C.
Nous observons ici l’importance de ces deux ventilateurs avant. Ils apportent un flux d’air efficace et bénéfique au GPU.
Voici le même exercice mais avec une GeForce RTX 3070 TUF Gaming 8G OC.
L’impact de la ventilation s’observe à tous les niveaux. Voici un premier graphique montrant l’évolution de la fréquence GPU et VRAM en fonction du temps. Il n’y aucune différence au niveau de la mémoire vive. Dans les deux cas, elle est de 1750,2 MHz. Par contre, la fréquence GPU est plus importante lorsque les trois Silent Wings 4 sont en action (courbe bleue). La fréquence moyenne sur l’ensemble du test est de 1623,6 MHz contre 1597,7 MHz si le boitier n’est pas ventilé.
La température GPU est de son coté également plus élevée. Nous observons que la différence se creuse avec le temps. Au maximum, elle atteint quasiment 10°C.
Les besoins en refroidissement s’en retrouvent amoindris ce qui explique la baisse progressivement du niveau de ventilation de la carte lorsque les trois Silent Wings 4 turbinent à plein régime (courbe bleue). Elle se situe à 80% dans le premier cas (ventilation boitier active) contre 89% dans le second cas (ventilation boitier inactive).
Enfin pour terminer regardons du côté du SSD
Bilan du SSD Kioxia Exceria Plus 2To
Notre SSD Kioxia Exceria Plus 2 To assure de solides prestations avec notre plateforme. Nous enregistrons un débit de 3,29 Go/s en lecture séquentielle contre 3,14 en écriture séquentielle.
Nous avons évalué les débits lors d’un transfert de fichiers ISOs sur un disque externe Flash signé Gigabyte, le Vision Drive 1 To capable de profiter de la bande passante offerte par l’interface USB 3.2 Gen 2×2.
Comme le montre notre première capture d’écran, lors d’un transfert nous sommes aux alentours des 1,37 Go/s lorsque tout va bien, en clair lorsque la température est maitrisée.
Voici la courbe des débits lorsque la ventilation de notre boitier Pure Base 500 DX est inactive. Au départ, les transferts sont au maximum. Nous sommes ensuite victime d’une chute brutale des débits. Ils sont divisés par deux. Un semblant de stabilité est de retour pendant quelques dizaines de secondes puis une nouvelle baisse est constatée avec une nouvelle fois un débit divisé par deux.
La surveillance de la température du SSD montre que la valeur critique à ne pas dépasser est 70°C. En cas de franchissement, la protection Thermal Throttling s’active et le SSD perd de manière importante ses performances. Ceci se concrétise par des temps de chargement plus longs, un PC moins répondant, des sauvegardes demandant plus de temps. L’impact est pluriel et touche tous les domaines.
Le bilan avec nos ventilateurs actifs est bien meilleur. La température du SSD ne dépasse pas les 65 °C ce qui permet lors de nos transferts de conserver un débit maximum durant toute la durée de l’opération. L’exercice a été fait trois fois de suite. La capture d’écran correspond au troisième transfert.
Conclusion
Pure Base 500 DX
Nos tests sont clairs, la ventilation d’un boitier gaming n’est pas à prendre à la légère. L’usage d’un châssis adapté accompagné de ventilateurs performants et d’un schéma de ventilation équilibré sont primordiaux pour profiter pleinement de toute la puissance de son PC. Notre Pure Base 500 DX, équipé de trois ventilateurs Silent Wings 4 140 mm PWM, offre un environnement permettant de conserver toutes les performances de notre Core i5-11400F débridé tout en profitant du potentiel de notre GeForce RTX 3070 TUF Gaming 8G OC. Mieux, nous avons même la possibilité de refroidir le processeur de manière passive. Il faut cependant bien veiller à optimiser la circulation de l’air. Une architecture compartimentée et vide à l’avant, pour ne pas obstruer le flux d’air, est un atout tout comme un rangement soigné des câbles. L’usage d’une alimentation modulaire permet de limiter le câblage tandis que prendre quelques minutes pour bien organiser l’acheminement de chaque faisceau participe à améliorer le résultat final. Malgré une température de la pièce frôlant avec les 28°C, le bilan est positif !
Voici la courbe de débit lorsque la ventilation de notre box Pure Base 500 DX est inactive. Au départ, les transferts sont au maximum. Nous avons ensuite été victimes d’une forte baisse de débit. Ils sont divisés par deux. Un semblant de stabilité est de retour pendant quelques dizaines de secondes puis une nouvelle baisse est observée avec à nouveau un débit divisé par deux.
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