Intel Core i7-6950X im Test: Mehr Kerne für mehr Euros

Computex 2016

Intels neues CPU-Topmodell für Spielerechner und kleine Workstations ist ein Decacore mit einem speziellen Turbo, der ihn noch schneller macht. Allerdings kostet er ein Vermögen und gerade Übertakter können den Broadwell -Chip links liegen lassen.

31. Mai 2016 um 08:01 Uhr / Von Marc Sauter

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Qualification Sample des Core i7-6950X (Bild: Martin Wolf/Golem.de) — Qualification Sample des Core i7-6950X Bild: Martin Wolf/Golem.de

Passend zu Nvidias kürzlich vorgestellter Geforce GTX 1080 hat Intel auf der Hardware-Messe Computex 2016 neue High-End-Prozessoren für Spieler veröffentlicht. Die intern als Broadwell-E bezeichneten Chips passen in die gleichen Mainboards wie ihre Vorgänger, größter Unterschied ist die Anzahl der CPU-Kerne und der verwendete Speicher. Wir haben uns den Core i7-6950X, Intels neues Prozessor-Topmodell und zugleich erster offizieller Zehnkerner für Desktop-Systeme, vorab genauer angeschaut.

Bild 1/36: Asus X99-AII, Asus Z170-Deluxe, 4x4 GByte DDR4-2133/-2400, Geforce GTX 980 Ti, Seasonic 520W Platinum Fanless; Win10 x64

Bild 16/36: QS des Core i7-6950X (Foto: Martin Wolf/Golem.de)

Bild 17/36: Der 6950X ist der erste Desktop-10-Kerner (Bild: Intel)

Bild 18/36: Er basiert auf einem 10-Core-Die (Bild: Intel)

Bild 19/36: Alle 10 Kerne zusammen nutzen 25 MByte L3-Cache (Bild: Intel)

Bild 20/36: Überblick zu Broadwell-E (Bild: Intel)

Bild 21/36: Spezifikationen der Broadwell-E (Bild: Intel)

Bild 22/36: Der Turbo v3 ist exklusiv für die Desktop-SKUs (Bild: Intel)

Bild 23/36: Bei Broadwell-E sind Kerne einzeln für AVX-Code taktbar (Bild: Intel)

Bild 24/36: BDW-E und X99 als Plattform (Bild: Intel)

Bild 25/36: Asus X99-AII (Foto: Martin Wolf/Golem.de)

Bild 26/36: Ashes of the Singularity lastet den 6950X zu gut 50 % aus (Bild: Intel)

Bild 27/36: Ashes of the Singularity plus 7-Zip erzeugen Volllast (Bild: Intel)

Bild 28/36: Der Turbo v3 wird per Tool konfiguriert (Bild: Intel)

Bild 29/36: Erweiterte Optionen (Bild: Intel)

Bild 30/36: 35 fps in TESO one Turbo v3 ... (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Bild 31/36: ... und 40 fps in TESO mit Turbo v3 (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Bild 32/36: Der AVX-Takt ist wird per Offset eingestellt (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Bild 33/36: 6950X auf 4,4 GHz übertaktet (Screenshot: Marc Sauter/Golem.de)

Bild 34/36: Geköpfter Core i7-6950X (Foto: Roman 'der8auer' Hartung/Caseking.de)

Bild 35/36: 6950X samt Delid Die Mate Extrem (Foto: Roman 'der8auer' Hartung/Caseking.de)

Bild 36/36: 5960X links und 6950X rechts (Foto: Roman 'der8auer' Hartung/Caseking.de)

Der erste offizielle Zehnkerner ist das Modell deshalb, weil es bereits seit 2013 die Möglichkeit gibt, Server-CPUs vom Typ Xeon E5-2600 v2 mit bis zu zwölf Kernen in Desktop-Mainboards zu verbauen. Unter dem i7-Brand hat Intel jedoch bisher maximal acht Kerne in Form des bisherigen Topmodells Core i7-5960X verkauft. Mit der neuen Broadwell-E-Generation veröffentlicht der Hersteller erstmals vier statt drei Prozessoren, was für mehr Auswahl sorgt. Praktisch kosten die drei kleinen Modelle aber so viel wie ihre Vorgänger, und das vierte Modell, der Core i7-6950X, legt die Messlatte mit einem Listenpreis von satten 1.723 US-Dollar weit nach oben. Seit Jahren kostete der flotteste Core-i7-Chip "nur" 999 US-Dollar.

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Technische Basis der Broadwell-E bilden die bereits für den Server-Markt verfügbaren Xeon E5-2600 v4 alias Broadwell-EP. Das Hardware-controlled Power Management, was Speed Shifting ähnelt, ist bei den Desktop-Chips allerdings deaktiviert. Der Core i7-6950X mit zehn Kernen dürfte aus dem LCC-Die (Low Core Count) mit zehn Kernen hergestellt werden. Die kleineren Modelle Core i7-6900K (acht Kerne), Core i7-6850K und i7-6800K (jeweils sechs Kerne) sollten ebenfalls auf dem LCC-Die basieren. Intel wollte diese naheliegenden Vermutungen nicht jedoch bestätigen.

Die Chips werden im 14FF- statt im 22FF-Verfahren gefertigt, was mehr Kerne und höhere Taktraten bei einer thermischen Verlustleistung von 140 Watt ermöglicht. Alle vier neuen Prozessoren passen in den Sockel 2011-3 und nutzen vier Speicherkanäle. Verglichen mit der Vorgänger-Generation steigt die Geschwindigkeit von DDR4-2133 auf DDR4-2400. Das X-Suffix aller Chips zeigt an, dass die Multiplikatoren für die CPU-Kerne, den Ringbus und den DRAM nach oben hin offen sind, was eine Übertaktung ziemlich erleichtert.

Abseits der CPU-Kerne samt L3-Cache und der Taktraten differenziert Intel bei den Broadwell-E erneut über die Anzahl der PCIe-3.0-Lanes: Die drei schnelleren Modelle nutzen 40 Bahnen für Grafikkarten, NICs oder SSDs. Beim Core i7-6800K hingegen sind nur 28 Lanes freigeschaltet, was aber in den meisten Spieler-Systemen keine Nachteile bedeutet. Nvidia hat für die Geforce GTX 1080/1070 ohnehin SLI-Brücken mit höherer Geschwindigkeit entworfen.

Für Mainboard-Hersteller stellt die Veröffentlichung der Broadwell-E indes eine willkommene Gelegenheit dar, neue Platinen zu veröffentlichen. Einige der Sockel-2011-3-Boards weisen interessante Details auf.

Alter Chipsatz, neue Platinen

Kein Neuling hingegen ist der X99-Chip, denn der Platform Controller Hub wird seit August 2014 für Boards mit Sockel 2011-3 verwendet. Der X99 wird im vergleichsweise alten 32-nm-Verfahren gefertigt und weist laut Intel eine TDP von 6,5 Watt auf. Der Chip verfügt nativ über sechs USB-3.0-, acht USB-2.0- und zehn Sata-6-GBit/s-Ports sowie Gigabit-Ethernet, weitere Anschlüsse müssen Mainboard-Hersteller über die acht PCIe-2.0-Lanes anbinden. Wir haben für unseren Artikel das Asus X99-AII verwendet, den Nachfolger des Asus X99-A aus dem Zauberwürfel , unserer Grafikkarten-Testplattform.

Asus nutzt vier PCIe-3.0-Lanes des Prozessors für M.2- oder U.2-Anschluss, an den besonders schnelle Flash-Drives wie Intels SSD 750 , Toshibas OCZ RD400 oder Samsungs 950 Pro gehängt werden können. Der Nutzer muss sich aber für M.2 oder U.2 entscheiden: Beide Ports parallel zu nutzen ist nicht möglich. Am X99-Chip hängt ein weiterer PCIe-x16-Steckplatz, der aber mit nur zwei oder vier 2.0-Lanes angeschlossen ist. Werden alle Leiterbahnen verwendet, liegt der Asmedia-USB-3.1-Controller allerdings brach. Außerdem per PCIe angehängte Funktionen sind weitere USB-3.0-Ports und Sata Express.

Neben dem X99-AII bietet Asus weitere X99-Platinen an: Das ROG Strix X99 Gaming (320 Euro) richtet sich explizit an Spieler, das X99-Deluxe II (430 Euro) ist mit ac-3x3-WLAN, Dual-Gigabit-Ethernet sowie Thunder-3-Steckkarte besonders gut ausgestattet, und das X99-E (240 Euro) als Einstiegsmodell vergleichsweise günstig. Alle Boards nutzen einen dedizierten Steckplatz für den Anschluss einer Wasserkühlungspumpe und verfügen über eine Aura genannte Beleuchtung mit RGB-LEDs. Obendrein ist bei jeder Platine ein USB-3.1-Type-C-Port verbaut.

Generell sind in Millionen Farben erstrahlende Platinen ein Trend, dem viele Hersteller folgen: Auch Gigabytes X99 Designare EX, X99 SLI Phoenix und X99 Ultra Gaming sowie MSIs X99A Pro Gaming Carbon blinken auf Wunsch munter vor sich hin. Hinzu kommen ein neues Titanium-Modell und von EVGA das X99 FTW K sowie das X99 Micro2 im Micro-ATX-Formfaktor. Weitere Platinen, auch von anderen Intel-Partnern, dürften auf der Computex angekündigt werden – etwa ein neues Rampage oder Boards von Asrock.

Wer ein älteres X99-Board besitzt, sollte für Broadwell-E das UEFI auf die neue Version flashen. Bei unserem bisherigen Asus X99-A startete der Core i7-6950X zwar ohne Murren, der neue Turbo v3 funktioniert aber ohne entsprechende Bios-Implementierung nicht. Zuvor widmen wir uns aber erst einmal den Benchmarks mit dem Turbo v2, wie er von bisherigen CPUs bekannt ist.

Zehn Kerne für Multitasking

Als Testsystem für den Core i7-6950X nutzen wir Asus' X99-AII mit 4 x 4 GByte DDR4-2400 (CL16) von Crucial. Auf der gleichen Platine läuft der Core i7-5960X mit 16 GByte Speicher, jedoch mit der von Intel spezifizierten Frequenz von DDR4-2133 (CL15). Als weiteres Vergleichsmodell testen wir den Core i7-6700K , den bis dato schnellsten Chip für den Sockel 1155, auf einem Asus Z170-Deluxe mit. Beide Systeme werden von einem Seasonic 520W Platinum Fanless mit Energie versorgt, die Grafikausgabe übernimmt eine Gainward Geforce GTX 980 Ti Phoenix Golden Sample. Windows 10 x64 sowie Anwendungen und Spiele sind auf zwei SSDs vom Typ Crucial MX200 installiert.

Gehen wir die Messwerte alphabetisch durch: In 7-Zip mit Ultra-LZMA2-Komprimierung schneidet der Core i7-6950X trotz zehn statt acht Kernen überraschenderweise und vor allem reproduzierbar langsamer ab als der Core i7-5960X. Die höheren DDR4-Latenzen dürften nicht für das Resultat verantwortlich sein, da 7-Zip viel stärker auf mehr Transferrate reagiert. Um etwaige Fehlerquellen auszuschließen, haben wir die 7-Zip-Messungen zudem auf der SSD 950 Pro ausgeführt, was die Werte aber nicht veränderte. Denkbar ist ein spezifisches Problem mit der CPU-Firmware des 6950X.

Im Cinebench (Singlecore) liegt der 6950X im Rahmen der Architektur-Verbesserungen von Broadwell verglichen mit Haswell vorne. Gegen den 6700K mit Skylake-Technik und über 4 GHz haben beide Chips keine Chance: Er ist ein Viertel schneller. Beim Multicore-Test wendet sich das Blatt, der 5960X und der 6950X erreichen weit mehr Punkte als der 6700K. Auffällig ist der überproportionale Vorsprung von +40 Prozent des 6950X auf den 5960X, zumal nur +25 Prozent mehr CPU-Kerne vorhanden sind. Schon der Test des Core i7-5775C zeigte, dass der Cinebench der Broadwell-Architektur entgegenkommt.

Im Luxmark, einem OpenCL-Renderer mit Fokus auf Float-Leistung, und im x264 HD Benchmark, einem Integer-lastigen Encoder, zeigt der 6950X zu erwartende Resultate: Er ist 25 bis 32 Prozent flotter als der 5960X, kann also die zusätzlichen Kerne, den größeren L3-Cache und den aggressiveren Turbo ausspielen. Allerdings nutzen viele Path-Tracer und Video-Encoder heutzutage GPUs zur Beschleunigung, weshalb der Vorsprung in der Praxis geringer ausfallen kann. Ein Kurztest mit einem unserer in 1080p zu exportierenden Wochenrückblicke und Adobe Premiere zeigte ein Plus von nur 10 Prozent.

Ganz anders sieht es in Spielen aus: Im D3D12-Titel Ashes of the Singularity, in Rockstars GTA 5 und in Skyrim kann sich der neue Chip gerade so weit absetzen, dass es nicht mehr unter Messungenauigkeit fällt. In The Division protokollieren wir ordentliche +13 Prozent, das skaliert aber besser mit mehr Kernen und läuft noch unter dem weniger breit skalierenden D3D11-API.

Also haben wir den dreiminütigen Benchmark von Ashes of the Singularity in Schleife laufen lassen und parallel 5 GByte an Daten per 7-Zip mit Ultra-LZMA2 komprimiert. Der 6700K bricht von 86 auf 67 fps ein, das Packen dauert quälende lange 33 statt 7 Minuten. Der 5960X erreicht noch 73 statt 81 fps, der Komprimierungsvorgang benötigt 13 statt 5 Minuten. Dem 6950X liegt das Multitasking noch besser: Er zeigt sich mit 79 statt 83 fps eher unbeeindruckt, 7-Zip stellt das Archiv in immerhin 11 statt 6 Minuten fertig.

Wem diese Leistung nicht ausreicht, der sollte einen Blick auf den neuen Turbo v3 werfen oder manuell übertakten. Beides hat Vor- und Nachteile.

Den neuen Turbo v3 ausprobiert

Eine der Neuerungen von Broadwell-E ist der Turbo Boost Max v3: Der setzt neben einem UEFI samt Microcode-Firmware und einer Aktivierung im BIOS einen Treiber für Windows 7 x64 oder neuer voraus; Linux wird nicht unterstützt. Intel legt dem Treiber ein kleines Tool zur Turbo-v3-Konfiguration bei, Board-Partner haben eigene Programme im Angebot. Sind alle drei Komponenten installiert, muss der Boost v3 eingerichtet werden: Per Klick fügen wir Anwendungen oder Spiele hinzu und bestimmen deren Priorität mithilfe einer konfigurierbaren Liste. Voreingestellt ist, dass das aktive Fenster bevorzugt behandelt wird.

Der Algorithmus prüft die anliegende Last, etwa The Elder Scrolls Online im Vollbild-Modus, und packt sie auf einen einzelnen CPU-Kern, statt das den Windows-Scheduler erledigen zu lassen. Obendrein erhöht der Boost die Taktrate, um zusätzliche Leistung zu generieren. Im Falle von TESO läuft unser 6950X statt mit bis zu 3,5 GHz mit bis zu 4 GHz. Tools wie Asus' AI Suite III und Mainboards anderer Hersteller bestätigen das, da ein Multiplikator von 40 für einen Kern hinterlegt ist. Der Turbo v3 kann auf Wunsch Threads auf den vorderen Kern verteilen und Windows die restlichen Kerne ansprechen lassen oder auf Anwendungen in der konfigurierten Liste beschränkt werden.

Bedingt durch die höhere Frequenz und die Chip-interne Lastverteilung läuft TESO durch den Turbo v3 auf dem 6950X ohne weitere Handgriffe messbar flotter: In der Stadt Velyn Harbor in der Region Malabal Tor erreichen wir 40 statt 35 fps, ein Plus von 14 Prozent. Der Singlecore-Test des Cinebench R15 legt um 11 Prozent zu. Kurz vor der Veröffentlichung dieses Artikels sagte uns Intel, dass der Turbo v3 innerhalb der Garantie verwendet werden kann. Taktrate, Spannung und Leistungsaufnahme eines Kerns steigen über das Niveau des Turbo 2.0, was einer Auto-Übertaktung entspricht.

Wer manuelles Overclocking betreiben möchte, der hat dank der offenen Multiplikatoren für die CPU-Kerne, des Ringbus und den DRAM sowie BCLK-Straps (125, 167 sowie 250 statt 100 MHz) viele Optionen. Neu sind für den Chip thermisch stärker belastende Berechnungen mit AVX-Code eigene Offset-Werte, die unter dem non-AVX-Takt liegen. Wer möchte, kann durch diese Änderungen Kerne unabhängig voneinander übertakten – praktisch.

Trotz verlötetem Heatspreader nur wenig Overclocking-Potenzial

Besonders übertaktungsfreudig ist unser Broadwell-E ohnehin nicht: Unser 5960X erreicht 4,4 GHz bei satten 1,40 statt 1,0 Volt und läuft damit meist stabil. Längere Render-Vorgänge oder Prime95-Quälerei erfordert (schädlich) hohe 1,425 Volt oder eine auf 4,3 GHz reduzierte Frequenz. Verglichen mit einem Haswell-E wie dem 5960X ist das ein schlechter Wert – aktuelle Modelle schaffen bei 0,1 Volt weniger oft 4,5 bis 4,7 GHz oder noch mehr. Hintergrund ist die auf das Mobile-Segment ausgelegte Broadwell-Architektur.

Interessante Details zeigt das Video des Profi-Übertakters Roman 'der8auer' Hartung von Caseking, welches erklärt, wie der Chip mit dem sogenannten Delid Die Mate Extreme geköpft werden kann: Intel nutzt bei den Broadwell-E wie dem 6950X ein anderes Package und einen anderen Heatspreader als bei den vom Die her identischen Broadwell-EP alias Xeon E5 v4.

Der Träger besteht aus einer unteren Ebene und einer kompakteren oberen, in welche das eigentliche Die quasi versenkt ist. Das untere Package besteht aus genauso vielen Layern wie das deutlich dickere eines Haswell-E, beide zusammen samt Chip sind etwas höher als beim Vorgänger.

Der Heatspreder (IHS) von Broadwell-P ist ergo einen Tick flacher als der von Haswell-E, was einen schnelleren Wärmeübergang bewirken dürfte. Das Die misst mit 246 qmm jedoch viel weniger als das des Vorgängers (354 qmm), weshalb sich die Hitze auf einer geringeren Fläche konzentriert und so wahrscheinlich schlechter abtransportiert werden kann. Der mit Flügelchen versehene Heatspreader des Core-i7-6950X ist per Indium(öffnet im neuen Fenster) mit dem Die verlötet, es kommt keine Wärmeleitpaste wie bei den Sockel-1151-Modellen zum Einsatz.

Durch 4,4 GHz statt Turbo 2.0 mit bis zu 3,5 GHz steigt die Geschwindigkeit des 6950X deutlich: Der Cinebench R15 (Multicore) gibt 2.251 statt 1.858 Punkte (+22 %) aus. Dank Coolermasters Seidon 120 v2, einer AiO-Kompakt-Wasserkühlung, stellt die CPU-Temperatur mit 72 Grad Celsius nach mehreren Durchläufen keinen limitierenden Faktor dar. Die Leistungsaufnahme explodiert allerdings förmlich: Das gesamte System zieht immense 287 statt 164 Watt.

Ohne Overclocking steigt die Effizienz des 6950X verglichen mit dem 5960X dank des 14FF-Prozesses leicht, wie unsere Messwerte aufzeigen.

Die Effizienz steigt dank 14FF

Wie eingangs erwähnt wird der Core i7-6950X wie alle Broadwell-E (und -EP) in Intels eigenem 14-nm-FinFET-Verfahren gefertigt. Der Shrink verringert verglichen mit dem 22-nm-FinFET-Verfahren der Haswell-E(P) nicht nur die Die-Fläche der Chips, sondern reduziert auch die Leistungsaufnahme: Die Spannungen unter Last sinken und die Leckströme verringern sich.

Zumindest in unserem Testsystem ist der Core i7-6950X im Leerlauf ein paar Watt sparsamer als der Core i7-5960X. Das ist ein wenig überraschend, da die meisten Funktionsblöcke per Power Gating deaktiviert sind und die Differenz daher geringer ausfallen sollte. Eventuell ändert sich die Leistungsaufnahme im Leerlauf noch mit kommenden UEFI-Versionen. So oder so: Selbst eine durchschnittlich ausgestattete X99-Platine wie das Asus X99-AII benötigt in den meisten Fällen mehr Energie als ein vollgepacktes Z170-Board.

Unter Last, die vor allem von den Gleitkomma-Einheiten getragen wird, zieht der Core i7-6950X einen Hauch mehr Leistung aus der Steckdose als der Core i7-5960X: Im Luxmark v3 messen wir 167 statt 165 Watt für das gesamte System. Der neue Broadwell-E schafft jedoch 959 statt 757 Punkte, was +27 Prozent entspricht. Die Effizienz steigt ergo deutlich an, da mehr Leistung pro Watt abrufbar ist. Im Integer-lastigen x264 HD Benchmark steht es 192 zu 186 Watt bei einer Leistungsdifferenz von +33 Prozent zugunsten des Core i7-6950X.

Noch ein paar Worte zum Energiekonsum: Unser Testsystem ist mit einem recht sparsamen Board versehen. Modelle mit RGB-LEDs und zusätzlichen Ethernet-, Thunderbolt- oder WiFi-Controllern benötigen mehr Leistung. Obendrein verwenden wir zwei moderne SSDs statt 3,5-Zoll-Festplatten und das Netzteil ist sehr effizient. Das Seasonic 520W Platinum Fanless erreicht bei einer Auslastung von 50 Prozent einen Wirkungsgrad von hohen 93 Prozent.

Verfügbarkeit und Fazit

Alle vier Broadwell-E sollen ab heute verfügbar sein. Die US-Listenpreise für den Core i7-6950X, Core i7-6900K, Core i7-6850K und Core i7-6800K belaufen sich auf 1.723, 1.089, 617 sowie 434 Dollar. Das Topmodell führten diverse Online-Shops vor dem NDA-Fall bereits für stolze 1.800 bis 1.850 Euro.

Fazit

Intel legt mit dem Core i7-6950X die Messlatte weit nach oben: Zehn Broadwell-Kerne in einem Desktop-Chip liefern bei parallelisierten Anwendungen eine unschlagbar hohe Leistung. Der bisher schnellste Xtreme-Prozessor, der Core i7-5960X mit acht Kernen, wird um rund 25 bis 33 Prozent abgehängt. Als Multithreading-Alternative zum Core i7-6950X bietet sich der E5-2680 v4 an, er nutzt 14 Kerne mit 2,5 bis 3,5 GHz.

Was ihm aber fehlt, ist der neue Turbo v3: Mit installiertem Treiber und Tool taktet der Core i7-6950X einen Kern auf bis zu 4 GHz, was ihn in den meisten Fällen nahezu auf das Niveau eines Core i7-6700K mit modernerer Skylake-Technik beschleunigt. Schade übrigens, dass Intel die Idee mit dem Turbo v3 nicht schon früher für die Topmodelle seiner CPUs entwickelt hat.

Wem die enorm hohe Grundleistung des Core i7-6950X trotz Turbo v3 nicht ausreicht, hat nur eingeschränkt Luft nach oben. Das Overclocking-Potenzial fällt mit realistisch 4,2 bis 4,3 GHz bei halbwegs vertretbaren Spannungen sehr gering aus. Ein Haswell-E wie der Core i7-5960X ist viel weiter übertaktbar, was an der weniger auf das Mobile-Segment ausgerichteten Architektur liegt. Von der Effizienz her betrachtet steht der Core i7-6950X besser da als der Core i7-5960X, mit Overclocking explodiert die Leistungsaufnahme allerdings.

An der X99-Plattform samt Sockel 2011-3 ändert der Core i7-6950X nichts. Die Mainboard-Hersteller nutzen die neue Prozessor-Generation jedoch für neue Platinen mit RGB-LEDs oder mehr M.2- oder U.2-Ports. Abseits des Core i7-6950X finden wir den Core i7-6800K spannend: Dessen sechs Kerne laufen mit bis zu 3,6 GHz, per Turbo v4 läuft einer mit bis zu 3,8 GHz. Die 28 statt 40 PCIe-Lanes sollten den meisten Nutzern zudem völlig ausreichen.

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