Core i5 13600Kを空冷CPUクーラーでテストする

「Core i7 13700K」で検証したi5版です。
Intel 第13世代CPU「Core i5 13600K」で空冷CPUクーラー(noctua NH-U12A)を使用してCinebench R23で発熱と消費電力を見ていきます。
電圧変更やMTP(TDP)を変更した計測も行っていきます。

「Core i5 13600K」は「Core i7 13700K」と比較してCPUクロックが若干低くPコアは2個少ないです。
MTP(Maxmum Turbo Power)も181Wと控え目になっているので、空冷でも排熱が追いつく可能性があります。

注意事項

電圧を手動で変更する行為はオーバークロックと同様にトラブルが発生した場合はCPU、マザーボードの保証対象外となります。
設定変更する際は自己責任でお願いします。
この記事を参考にトラブルがあっても当サイトでは一切責任を負いません。
あくまで参考用としてお使いください。

固定電圧の測定はCinebench R23がギリギリ通る電圧で行っているため、実用的な設定ではありません。

PC構成

CPU	Intel Core i7 13600K
CPUクーラー	noctua NH-U12A
マザーボード	MPG Z690 FORCE WIFI
MEMORY	ARK ARD5-U32G88HB-56B-D
電源	Seasonic SSR-750TD
SSD	Samsung 980 PRO MZ-V8P2T0C/IT
ベンチ台	STREACOM BC1
OS	Windows11 Pro 22H2
その他	logicool MK240 GbLAN接続 DP接続4K(3840×2160) ワットチェッカー REX-BTWATTCH1

UEFI version：7D30vA91

■UEFI設定

Advanced
　Native ASPM -> [Disabled] -> [Enabled]

PCIe PCI ASPM Settings
　PEG 0 ASPM [Disabled] -> [L0sL1]
　PEG 1 ASPM [Disabled] -> [L0sL1]
　PEG 2 ASPM [Disabled] -> [L0sL1]
　PCI Express Root Port 5 ASPM [Disabled] -> [L1]

Power Management Setup
　ErP Ready  [Disabled] -> [Enabled]

Advanced CPU Configuration
　Intel C-State [Auto] -> [Enabled]
　C1E Support [Auto] -> [Enabled]
　Package C State Limit [Auto] -> [C10]

TDP設定
unlimited

メモリ設定
DDR5-5600 CL46-46-46-90@1.1V


■Windows電源設定

電源プラン[バランス]デフォルトからの変更点

PCI Express
　リンク状態の電源管理
　　[適切な省電力] -> [最大限の省電力]

ワイヤレスアダプターの変更
　省電力モード
　　[最大パフォーマンス] -> [省電力(高)]

室温22.8℃

Autoの計測結果

Autoの計測ではAlder Lakeの「Core i5 12600K」を参考に記載しています。
PC構成(主にマザーボード)が異なるので参考値として記載します。

計測内容	13600K	12600K
Idle消費電力	25.6W	–
CBR23 Single 消費電力	74.3W@5.1GHz 1.280V	68.1W@4.9GHz 1.26V
CBR23 Single スコア	1986pts	1902pts
CBR23 Multi 消費電力	291W@1.358V Pコア 4.9-5.1GHz Eコア 3.8-3.9GHz	165W@1.14V Pコア 4.5GHz Eコア 3.4GHz
CBR23 Multi スコア	23560pts	17339pts

Cinebench R23 SingleはCore i5でもスコア2000ptsに迫ります。
少しOCしたら2000ptsは超えそうです。
Core i5 12600Kと比較すると0.2GHz上昇しただけ消費電力も微増しています。

Cinebench R23 Multiはシステム全体で300Wに迫る勢いです。
10年前、いや5年前に2022年はCore i5がハイエンド空冷でサーマルスロットリングを起こし、250Wぐらいの電力を消費すると言ったらそんなことあるかと笑われていたでしょう。
それが現実となりNH-U12AでもCPU温度が100℃に到達しました。
消費電力はAlder LakeのCore i5 12600Kから約2倍になっており、スコアは約1.36倍です。
どう見ても電力効率は悪化しています。

Voltage Offset計測結果

Voltage Offsetを0.25Vづつ下げて設定しました。

Vcore Offset値	消費電力	CPU Vcore	CBR23 Multi スコア	最大温度
-0.025V	300W	1.336V	23694pts	101℃
-0.050V	293W	1.316V	23798pts	101℃
-0.075V	282W	1.292V	23903pts	101℃
-0.100V	267W	1.272V	23912pts	98℃
-0.125V	251W	1.240V	23924pts	92℃
-0.150V	237W	1.210V	23998pts	88℃
-0.175V			エラー

-0.175VはCinebench中に強制OS再起動になりましたが、-0.15VまでCinebenchが通りました。

offset-0.050Vまではoffsetをしない設定より消費電力が高くなったので、複数回計測しましたが同じ結果でした。

Vcore固定設定

CPU Vcoreを固定してPコアとEコアがエラーがでない最大クロックに設定して計測しました。

Pコア クロック	Eコア クロック	UEFI CPU Vcore	HWINFO読み CPU Vcore	Idle消費電力	Cinebench R23 Multi 消費電力	Cinebench R23 Multi スコア	最大温度
4.8GHz	3.9GHz	1.000V	1.006V	36.8W	159W	23299pts	67℃
4.9GHz	4.0GHz	1.025V	1.032V	34.9W	169W	23564pts	69℃
5.1GHz	4.1GHz	1.050V	1.056V	37.1W	180W	24431pts	73℃
5.1GHz	4.2GHz	1.075V	1.100V	35.9W	191W	24638pts	76℃
5.2GHz	4.2GHz	1.100V	1.106V	36.6W	202W	24916pts	78℃
5.3GHz	4.2GHz	1.125V	1.132V	38.7W	213W	25203pts	83℃
5.3GHz	4.3GHz	1.150V	1.158V	38.1W	226W	25412pts	85℃
5.3GHz	4.3GHz	1.175V	1.182V	38.9W	235W	25441pts	88℃
5.4GHz	4.3GHz	1.200V	1.204V	39.3W	249W	25720pts	91℃
5.4GHz	4.4GHz	1.225V	1.232V	39.2W	259W	25867pts	96℃
※5.6GHz	4.5GHz	1.300V	1.308V	47.5W	312W	26805pts	96℃

※5.6GHzは簡易水冷LS520で室温15.3℃の環境で行っています。

コア電圧を0.025V上げる毎に消費電力が約10Wの上昇しています。

「Core i5 12600K」は1.1VでPコア4.5GHz／Eコア3.7GHzだったのが「Core i5 13600K」は1.1VでPコア5.2GHz／Eコア4.2GHzと同じ電圧ではクロックがかなり上昇しておりRaptor Lakeの強さが出ています。

MTP(TDP)変更

Maxmum Turbo Power(MTP)設定を10W刻みで変更して計測していきます。
Intel Xtreme Tuning Utility(XTU)で設定しました。
Turbo Boost Short Power MaxとTurbo Boost Power Maxを同じ値にしています。

MTP設定	Pコア クロック	Eコア クロック	HWINFO読み CPU Vcore	CB R23 消費電力	CB R23 スコア	最大温度	電力効率
無制限	4.9-5.1GHz	3.8-3.9GHz	1.358V	291W	23560pts	100℃	80.96
185W	4.8-4.9GHz	3.7-3.8GHz	1.264V	255W	22860pts	95℃	89.65
181W	4.8-4.9GHz	3.7-3.8GHz	1.252V	251W	22798pts	92℃	90.83
175W	4.8-4.9GHz	3.7-3.8GHz	1.234V	243W	22652pts	91℃	93.22
165W	4.7-4.8GHz	3.7GHz	1.220V	230W	22292pts	87℃	96.92
155W	4.6-4.7GHz	3.6GHz	1.196V	219W	22043pts	85℃	100.65
145W	4.5-4.6GHz	3.5-3.6GHz	1.178V	210W	21666pts	81℃	103.17
135W	4.5-4.6GHz	3.5GHz	1.156V	198W	21330pts	78℃	107.73
125W	4.4-4.5GHz	3.4GHz	1.130V	185W	20920pts	75℃	113.08
115W	4.3-4.4GHz	3.3-3.4GHz	1.104V	174W	20432pts	72℃	117.43
105W	4.3GHz	3.3GHz	1.074V	162W	20080pts	72℃	123.95
95W	4.1-4.2GHz	3.2GHz	1.048V	151W	19411pts	65℃	128.55
85W	3.9-4.0GHz	3.1GHz	1.014V	139W	18694pts	62℃	134.49
75W	3.7-3.8GHz	3.0GHz	0.978V	124W	17722pts	58℃	142.92
65W	3.5GHz	2.9GHz	0.944V	114W	16764pts	55℃	147.05
55W	3.2GHz	2.6GHz	0.906V	102W	15414pts	53℃	151.12
45W	2.8-2.9GHz	2.3GHz	0.878V	91.1W	13943pts	49℃	153.05
35W	2.5-2.6GHz	2.1GHz	0.824V	77.8W	12807pts	45℃	164.61
25W	1.9-2.0GHz	1.6GHz	0.770V	65.2W	9290pts	43℃	142.48
15W	1.0-1.3GHz	0.8-0.9GHz	0.740V	52.6W	5437pts	41℃	103.37
5W	0.8GHz	0.8GHz	0.736V	47.6W	3188pts	38℃	66.97

Cinebench R23 Multiの計測では無制限で100℃ですが、MTPを181Wに設定すると90℃を超えますがサーマルスロットリングが起きませんでした。

電力効率が一番良いのがMTP35W～85Wあたりで、これは「Core i7 13700K」と傾向は同じです。

Core i5 12600Kと同じコア数とクロックで計測する

「Core i5 13600K」のEコアの固定最低クロック設定は3.5GHzだったので計測のクロックの差があります。

「Core i5 12600K」のEコア＝3.4GHz
「Core i5 13600K」のEコア＝3.5GHz

CPU	消費電力	Cinebench R23 Multi スコア
Core i5 12600K	165W	17339pts
Core i5 13600K (P6/E4)	167W	17369pts

「Core i5 12600K」と「Core i5 13600K」はコア数とクロックを合わせると消費電力もCinebenchスコアもほぼ同じになりました。

雑感

「Core i5 13600K」はハイエンド空冷とエアフローを考慮し上手く排熱させてあげると、公式仕様の最大ターボパワーであるMTP181Wはサーマルスロットリングを起こさず運用することができそうです（室温があまりにも高い場合は不可能だと思われます）。
「Core i7 13700K」はMTP253Wであるため、その設定での空冷運用は絶望的だった時とは異なる結果となりました。

Raptor Lakeの「Core i5 13600K」はAlder Lakeの「Core i5 12600K」から性能も上がっていますが、消費電力は性能比以上に上がっています。
これはCPUクロックを上げたことにより電圧も上がったのとEコアも4コア増えたことによる影響があります。
ただ両者同じCPUクロック・コア数を合わせればUEFI Autoで消費電力はほぼ同じになり、自分で調整を行う場合は「Core i5 13600K」は「Core i5 12600K」より少ない電圧で高クロックを狙えるため、世代が1つ上であることの面目は保っています。
価格差が小さい場合は「Core i5 13600K」を選択して自分に合った調整した方が良いですが、調整が面倒というのであれば「Core i5 12600K」は有効な選択肢になります。
ただアンロックモデルを購入して調整なしであればより安価なnon-Kモデルでもいいということになり、LGA1700ソケットのIntel CPUはミドルレンジあたりの選択が12世代を選ぶのか13世代にするのかも含めかなり迷う場面が多くなりそうです。

「Core i5 13600K」だけに注視するとデフォルト設定ではクロックを無理して発熱・消費電力が多くなる傾向にはうんざりしているというのが正直な感想です。
スイートスポットの電力効率は世代を重ねる毎に良くなってきているので調整すればいいだけなのですが、多くのユーザーはデフォルト設定で使うことが多いと思うので、それに伴う廃熱処理やマザーボードを含めた電源周りにコストが嵩むのはPC全体で見てもデメリットでしかないです。