Core i9 13900Kを空冷CPUクーラーでテストする

Intel第13世代CPU「Core i9 13900K」に空冷CPUクーラー(noctua NH-U12A)を使用し、どのMTP設定まで耐えられるのか検証していきます。

「Core i9 13900K」のMTP(最大ターボパワー)は「Core i7 13700K」と同じ253Wです。

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 i9 13900K
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22.6℃

Autoの計測結果

計測内容	13900K	13700K
Idle消費電力	25.2W	24.7W
CBR23 Single 消費電力	96.1W@5.8GHz 1.382V 67℃	85.9W@5.4GHz 1.346V
CBR23 Single スコア	2247pts	2108pts
CBR23 Multi 消費電力	423W@ Pコア 5.2-5.5GHz Eコア 4.1-4.3GHz 1.300V 100℃	358W@ Pコア 5.1-5.3GHz Eコア 4.0-4.2GHz 1.32V
CBR23 Multi スコア	39419pts	30032pts

Cinebench R23 Singleは1コアの負荷で100W近い消費電力になりました。
ただし5.8GHzと特にOCなしでも圧倒的な高クロックを見ることができます。

Cinebench R23 Multiで消費電力は423W、スパイク値は457Wにもなります。
「Core i9 13900K」は最上位ながらもHEDTではなくコンシューマー向けのCPUです。
第8世代Coreシリーズ以降はコア数を増やしたことにより性能は確実に上がっていますが、特にここ近年の消費電力の増え方は異常なほど増えています。
ただライバルであるAMDに遅れを取らせないための”意地”を感じさせます。

バラック状態ではありますが、空冷でもCinebench R23 Multiのスコアは39000オーバーを叩き出します。
もちろんサーマルスロットリングは早くに発動し、Pコアは時々5.2GHzになりますが、5.3GHzの時間が長くなります。

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	418W	1.278V	40016pts	101℃
-0.050V	407W	1.258V	40169pts	100℃
-0.075V			エラー

Autoの計測結果と異なりこちらはCinebench R23 3分完走のテストなので、4万オーバーのスコアが記録できたと思います。
筆者の個体はあまり良くないのかマージンが0.05Vしかありませんでした。

Vcore 0.9V / 1.0V / 1.1V / 1.2 固定

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
4.4GHz	3.6GHz	0.900V	0.904V	35.3W	167W	32641pts	59℃
4.8GHz	3.9GHz	1.000V	1.006V	37.0W	214W	34301pts	67℃
5.1GHz	4.2GHz	1.100V	1.106V	38.2W	282W	37218pts	81℃
5.4GHz	4.3GHz	1.200V	1.206V	40.0W	367W	39037pts	98℃

0.9Vが一番効率が良く、1.2Vと比較してCinebenchスコアは83%ですが電力は45%で200Wの差が出ます。

固定電圧はギリギリを探るためBSoDやフリーズを多く経験するので、心臓に悪いのと実用的な値ではないので今後は測定から除外する予定です。

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。
XTUにてTurbo Boost Short Power Max Enableを[Disable]に変更したのですが、Applyボタンを押しても[Enable]に戻ってしまいました。
よってTurbo Boost Short Power MaxとTurbo Boost Power Maxを同じ値にしました。

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	5.3-5.5GHz	4.1-4.3GHz	1.344V	432W	39070pts	100℃	90.44
253W	5.0-5.1GHz	3.9-4.0GHz	1.218V	328W	36911pts	85℃	112.53
245W	5.0-5.1GHz	3.9-4.0GHz	1.180V	314W	36695pts	84℃	116.86
235W	4.9-5.0	3.9GHz	1.168V	306W	36303pts	83℃	118.64
225W	4.8-5.0GHz	3.8GHz	1.154V	294W	35874pts	82℃	122.02
215W	4.8-4.9GHz	3.8GHz	1.140V	284W	35523pts	81℃	125.08
205W	4.7-4.8GHz	3.7GHz	1.120V	274W	34940pts	80℃	127.52
195W	4.7-4.8GHz	3.7GHz	1.110V	262W	34581pts	76℃	131.99
185W	4.5-4.7GHz	3.7GHz	1.096V	249W	34020pts	75℃	136.63
175W	4.5-4.6GHz	3.6GHz	1.078V	241W	33501pts	72℃	139.01
165W	4.5GHz	3.5GHz	1.062V	226W	32926pts	71℃	145.69
155W	4.4GHz	3.4GHz	1.046V	216W	32320pts	68℃	149.63
145W	4.3-4.4GHz	3.4GHz	1.048V	208W	31776pts	67℃	152.77
135W	4.1-4.2GHz	3.3GHz	1.030V	196W	30880pts	64℃	157.55
125W	4.0-4.1GHz	3.3GHz	0.986V	182W	30182pts	60℃	165.84
115W	3.9GHz	3.2GHz	0.964V	169W	29107pts	59℃	172.23
105W	3.6-3.7GHz	3.1GHz	0.942V	159W	28011pts	56℃	176.17
95W	3.5-3.6GHz	3.0GHz	0.920V	145W	26714pts	55℃	184.23
85W	3.3GHz	2.9GHz	0.896V	134W	25275pts	54℃	188.62
75W	3.0-3.1GHz	2.7GHz	0.874V	125W	23812pts	48℃	190.50
65W	2.8-2.9GHz	2.5GHz	0.848V	112W	22009pts	46℃	196.51
55W	2.5-2.6GHz	2.2-2.3GHz	0.830V	98.7W	19972pts	43℃	202.35
45W	2.1-2.2GHz	2.0GHz	0.798V	85.8W	17318pts	41℃	201.84
35W	1.5-1.8GHz	1.7GHz	0.786V	76.5W	13739pts	38℃	179.59
25W	1.1-1.2GHz	1.0-1.1GHz	0.786V	64.9W	9333pts	37℃	143.81
15W	0.8GHz	0.8GHz	0.792V	58.5W	5641pts	34℃	96.43
5W	0.8GHz	0.8GHz	0.796V	57.0W	5315pts	33℃	93.25

Cinebench R23 Single

MTP45Wでも5.8GHzを記録し、2208ptsとなりました。
マルチは抑えてもシングル全開で行きたい場合はMTP45W以上設定すればよさそうです。

Cinebench R23 Multi

無制限は効率が悪く使い勝手が良くないです。
排熱のバランスを見てMTP設定を指定したするのが良いでしょう。

一番効率良いのはMTP45～65W付近というのは「Core i5 13600K」「Core i7 13700K」と傾向が変わりません。

MTP253Wの「Core i7 13700K」がCPU温度100℃に対して「Core i9 13900K」は85℃に収まっています。
2つのCPUで消費電力を同じにした場合は、コア数が多い「Core i9 13900K」は「Core i7 13700K」より低クロックかつ低電圧にで動作します。
それとダイサイズが大きいことにより熱源の分散がされたと考えられます。
「Core i5 13600K」と比較しても高MTPでは「Core i9 13900K」の方が温度的に有利となります。

よって空冷運用は高めのMTPでも「Core i5 13600K」や「Core i7 13700K」より温度が低く、運用がし易いです。

低発熱で静音、そこそこのマルチスコアのMTP65Wあたりで贅沢に制限させてしまうのもありですが、MTP125Wや185Wあたりもおすすめです。

雑感

計測してみて「Core i9 13900K」が空冷運用で「Core i5 13600K」「Core i7 13700K」よりも有利なのは意外でした。
単純に空冷環境でMTP無制限設定させると、Raptor LakeのアンロックCPUはどれも100℃になるので、その場合の扱いにくさは変わりません。
「Core i9 13900K」はOCして限界を探るのもロマンがありますが、効率重視や静音派にはMTPを指定すると強みが大きく出るので、そういうチューニングのやり方もありだと思います。