Bem, consegui corrigir o problema desativando algumas configurações de overclock.
Eu estava confiante de que a CPU não estava com overclock, já que eu tinha deixado todas as configurações da BIOS no padrão (Auto). No entanto, isso acabou sendo falso. Depois de executar a Ferramenta de diagnóstico do processador Intel , descobri que a CPU pode ir até 5.1+ GHz. Observe que o IPDT relatou o resultado do teste como "Pass" e emitiu apenas um aviso de frequência (para ver qual você deve inspecionar o log de teste).
Meu palpite é que a configuração padrão desta placa-mãe vem com o overclock da CPU quando necessário. Quando eu executo um teste de estresse, a voltagem é aumentada para suportar freqüências mais altas, mas por uma das várias razões habituais (sem resfriamento líquido, a fonte de alimentação não suporta, chip ruim), a CPU não aguenta a voltagem e eu pegue um acidente.
Depois de entrar no BIOS da minha placa-mãe e desativar o Turbo Boost, consegui colocar meu processador em carga máxima sem problemas (temperatura em torno de 70-75C, freqüência 4,0 GHz). Depois de selecionar o perfil OC "aumento de desempenho de 20%" do BIOS, ele ainda era capaz de tolerar carga total (95-100C, ~ 4,3 GHz). Eu não busquei mais opções de overclock, já que não tenho a configuração para isso.
Portanto, parece que a Gigabyte não tomou cuidado suficiente ao selecionar as configurações padrão para a minha CPU, e permitiu uma configuração que é propensa a instabilidade, embora seja representada como o "padrão seguro".
Em geral, com hardware orientado a OC, se o sistema estiver instável em carga máxima e a temperatura não for a causa, é razoável suspeitar de um problema de voltagem da CPU.