Core-i7/i9-Generationenvergleich: Wir haben alle 14-nm-CPUs von Intel getestet

Sieben Jahre, eine Fertigung: Mit 14 nm geht bei Intel eine Ära zu Ende - wir blicken zurück, Benchmarks aller Mainstream-Topmodelle inklusive.

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Wir haben 14-nm-CPUs gesammelt ... und einen 10-nm-Wafer darüber gelegt ;-)
Wir haben 14-nm-CPUs gesammelt ... und einen 10-nm-Wafer darüber gelegt ;-) (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Kaum ein Herstellungsprozess war für Intel so prägend wie 14 nm - nie wurden mehr Chips mit einem Node gefertigt, kein anderes Verfahren schaffte bis heute derart hohe Taktraten. Wir schauen uns die Entwicklung von 14 nm und den darauf basierenden CPUs an, gefolgt von Benchmarks der einzelnen Generationen, und geben abschließend einen Ausblick auf 10 nm.

Inhalt:
  1. Core-i7/i9-Generationenvergleich: Wir haben alle 14-nm-CPUs von Intel getestet
  2. 14-nm-Node: Frequenzen und Kerne fordern Tribut
  3. Benchmarks aller Intel-Core-i7/i9-Topmodelle

Zehn Jahre ist es nun her, dass Intel es mit 22 nm als erster Hersteller schaffte, dreidimensionale statt planare Transistoren zu entwickeln, sogenannte FinFets. Das Desktop-Topmodell mit Ivy-Bridge-Architektur, der Core i7-3770K, erreichte 2012 immerhin 3,9 GHz und erfreute sich dank geringer Leistungsaufnahme großer Beliebtheit.

Der nachfolgende Core i7-4770K mit Haswell-Technik lief 2013 mit der gleichen Spitzenfrequenz, aber höherer Leistung pro Takt. Zu diesem Zeitpunkt war Intel bereits klar, dass 14 nm nicht mehr 2013 fertig werden und weder die Geschwindigkeit noch die Chip-Ausbeute (Yield) von 22 nm erreichen würde.

  • 14 nm stellte das letzte Tock dar. (Bild: Intel)
  • 2013 war die Yield-Rate von 14 nm weit unter der von 22 nm. (Bild: Intel)
  • Erst 2014 näherten sich beide langsam an. (Bild: Intel)
  • Broadwell war das erste 14-nm-Design. (Bild: Intel)
  • Als Besonderheit gab es auch im Desktop-Segment einen L4-Cache. (Bild: Intel)
  • Die 128 MByte EDRAM - hier unten - sind ein spezieller Puffer, ... (Bild: 3DNews.ru)
  • ... welcher von den CPU-Kernen und der iGPU genutzt werden kann. (Bild: Intel)
  • Skylake sollte ab 2015 die dominierende Architektur werden. (Bild: Intel)
  • Hier der Die-Shot des Quadcore-Modells. (Bild: Intel)
  • Skylake brachte neben einer neuen uArch noch DDR4-Speicher mit. (Bild: Intel)
  • Verglichen mit Haswell/Broadwell wurde das Design breiter, ... (Bild: Intel)
  • ... auch Caches und Hyperthreading erhielten Verbesserungen. (Bild: Intel)
  • Dank 14+ stiegen die Taktraten, ... (Bild: Intel)
  • ... weil der Stromfluss höher ausfiel. (Bild: Intel)
  • Kaby Lake war die einzige Generation mit 14+ nm. (Bild: Intel)
  • Die Prozessoren takteten schneller hoch ... (Bild: Intel)
  • ... und hatten eine Hardware-Beschleunigung für H.265 sowie VP9. (Bild: Intel)
  • Mit 14++ folgte die zweite Iteration für einen noch höheren Stromfluss.  (Bild: Intel)
  • 2017 sah sich Intel deutlich vor der Konkurrenz, ... (Bild: Intel)
  • ... da deren 16/14 nm bei der Dichte der Logik-Transistoren... (Bild: Intel)
  • ... und der Dichte der SRAM-Zellen schelchter abschnitten. (Bild: Intel)
  • Mit Coffee Lake wurde 14++ für sechs Kerne genutzt. (Bild: Intel)
  • Der Core i7-8700K stellt den größten Sprung aller 14-nm-Designs dar. (Bild: Intel)
  • Allerdings erforderten die Chips mit dem LGA 1151 v2 einen neuen Sockel. (Bild: Intel)
  • Beim Coffee Lake Refresh legte Intel mit acht Kernen nach ... (Bild: Intel)
  • ... und verlötete erstmals seit Sandy Bridge wieder den Heatspreader. (Bild: Intel)
  • Der Z390 unterstützt USB 3.2 Gen2, damals noch USB 3.1 Gen2 genannt. (Bild: Intel)
  • Mit Comet Lake gab es 14+++ und zehn Skylake-basierte Kerne. (Bild: Intel)
  • Bei Rocket Lake erfolgte ein Rückschritt auf acht Cores, ... (Bild: Intel)
  • ... jedoch mit neuer Cypress-Cove-Architektur für eine höhere IPC. (Bild: Intel)
  • Überdies wurde die integrierte Grafik endlich aktualisiert ... (Bild: Intel)
  • ... und USB 3.2 Gen2x2 eingeführt. (Bild: Intel)
14 nm stellte das letzte Tock dar. (Bild: Intel)

Ergo schob Intel erstmal den Core i7-4790K alias Devil's Canyon hinterher, der 2014 mit für damalige Verhältnisse satten 4,5 GHz Boost und gar 4 GHz auf allen vier Kernen antrat. Erst Ende des Jahres erschienen nach monatelanger Verzögerung endlich die ersten 14-nm-Chips, genannt Broadwell: Die Core M für passiv gekühlte Geräte waren mit 4,5 Watt und maximal 2,9 GHz wenig leistungsstark.

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Hierzu sei angemerkt, dass der initiale 14-nm-Prozess alias P1272 für höhere Taktraten ausgelegt war, diese Frequenzen zu Beginn aber nicht erreicht wurden. Modelle wie der Core i7-5557U für Ultrabooks schafften immerhin 3,4 GHz - was aber noch immer 1 GHz weniger war als bei 22 nm. Auch die Yield-Rate lag unterhalb des älteren Fertigungsverfahrens, weshalb die Desktop-CPUs lange auf sich warten ließen.

So kam es, dass im Sommer 2015 der Core i7-5775C unter schlechten Voraussetzungen startete: viel später als gedacht, mit deutlich niedrigeren Taktraten als der Vorgänger und obendrein noch für eine auslaufende DDR3-Plattform. Doch Intel gab dem Broadwell-Chip eine Besonderheit mit auf den Weg, die es bis heute im Desktop-Segment nicht mehr gegeben hat.

  • 14 nm stellte das letzte Tock dar. (Bild: Intel)
  • 2013 war die Yield-Rate von 14 nm weit unter der von 22 nm. (Bild: Intel)
  • Erst 2014 näherten sich beide langsam an. (Bild: Intel)
  • Broadwell war das erste 14-nm-Design. (Bild: Intel)
  • Als Besonderheit gab es auch im Desktop-Segment einen L4-Cache. (Bild: Intel)
  • Die 128 MByte EDRAM - hier unten - sind ein spezieller Puffer, ... (Bild: 3DNews.ru)
  • ... welcher von den CPU-Kernen und der iGPU genutzt werden kann. (Bild: Intel)
  • Skylake sollte ab 2015 die dominierende Architektur werden. (Bild: Intel)
  • Hier der Die-Shot des Quadcore-Modells. (Bild: Intel)
  • Skylake brachte neben einer neuen uArch noch DDR4-Speicher mit. (Bild: Intel)
  • Verglichen mit Haswell/Broadwell wurde das Design breiter, ... (Bild: Intel)
  • ... auch Caches und Hyperthreading erhielten Verbesserungen. (Bild: Intel)
  • Dank 14+ stiegen die Taktraten, ... (Bild: Intel)
  • ... weil der Stromfluss höher ausfiel. (Bild: Intel)
  • Kaby Lake war die einzige Generation mit 14+ nm. (Bild: Intel)
  • Die Prozessoren takteten schneller hoch ... (Bild: Intel)
  • ... und hatten eine Hardware-Beschleunigung für H.265 sowie VP9. (Bild: Intel)
  • Mit 14++ folgte die zweite Iteration für einen noch höheren Stromfluss.  (Bild: Intel)
  • 2017 sah sich Intel deutlich vor der Konkurrenz, ... (Bild: Intel)
  • ... da deren 16/14 nm bei der Dichte der Logik-Transistoren... (Bild: Intel)
  • ... und der Dichte der SRAM-Zellen schelchter abschnitten. (Bild: Intel)
  • Mit Coffee Lake wurde 14++ für sechs Kerne genutzt. (Bild: Intel)
  • Der Core i7-8700K stellt den größten Sprung aller 14-nm-Designs dar. (Bild: Intel)
  • Allerdings erforderten die Chips mit dem LGA 1151 v2 einen neuen Sockel. (Bild: Intel)
  • Beim Coffee Lake Refresh legte Intel mit acht Kernen nach ... (Bild: Intel)
  • ... und verlötete erstmals seit Sandy Bridge wieder den Heatspreader. (Bild: Intel)
  • Der Z390 unterstützt USB 3.2 Gen2, damals noch USB 3.1 Gen2 genannt. (Bild: Intel)
  • Mit Comet Lake gab es 14+++ und zehn Skylake-basierte Kerne. (Bild: Intel)
  • Bei Rocket Lake erfolgte ein Rückschritt auf acht Cores, ... (Bild: Intel)
  • ... jedoch mit neuer Cypress-Cove-Architektur für eine höhere IPC. (Bild: Intel)
  • Überdies wurde die integrierte Grafik endlich aktualisiert ... (Bild: Intel)
  • ... und USB 3.2 Gen2x2 eingeführt. (Bild: Intel)
Als Besonderheit gab es auch im Desktop-Segment einen L4-Cache. (Bild: Intel)

Da der Core i7-5775C faktisch ein Mobile-Design im LGA-Package war, hatte er den gleichen Aufbau: Neben vier Kernen integrierte der Prozessor eine flotte Iris-Plus-Grafik (GT3e) und wurde mit einem zusätzlichen 22-nm-Chip auf dem Träger ausgeliefert. Dieser bestand aus 128 MByte EDRAM, der als schneller L4-Cache fungierte.

Intel-Prozessoren

Gegen den wenige Wochen später erschienenen Core i7-6700K mit Skylake-Architektur konnte sich der Core i7-5775C trotz nur 3,7 GHz daher gut behaupten: Der Nachfolger litt ebenfalls unter der initialen 14-nm-Fertigung und trat mit 4,2 GHz an. Die niedrigere Leistung pro Takt (IPC) und den DDR4-Speicher machte der L4-Cache des Broadwell-Designs wett, insbesondere in Spielen schaffte der Core i7-6700K einen Gleichstand.

In den nächsten Monaten verbesserte Intel das Verfahren jedoch und brachte mit 14+ nm eine weitere Iteration - ein Trend, der Tradition werden sollte.

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14-nm-Node: Frequenzen und Kerne fordern Tribut 
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CPUs von Intel, Comet-Lake - von PCGH getestet

ProduktnameIntel Core i9-10900KIntel Core i9-10850KIntel Core i7-10700KIntel Core i9-10900Intel Core i5-10400FIntel Core i5-10600K
HerstellerIntelIntelIntelIntelIntelIntel
Weitere Daten anzeigen ...
Leistung**88,8 %/58,5 %88,5 %/58,6 %83,6 %/47,6 %87,0 %/42,7 %72,0 %/31,6 %75,3 %/35,6 %
Stromverbrauch66/86/58 Watt65/86/59 Watt10/66/65/71 Watt58/65/53 Watt30/35/28 Watt43/54/39 Watt
Kerne10c/20t10c/20t8c/16t10c/20t6c/12t,6c/12t
GrafikComet Lake GT2Comet Lake GT2Comet Lake GT2Comet Lake GT2-Comet Lake GT2
Basistakt3,7 GHz + Turbo3,6 GHz (4,8-5,2 GHz)3,8 GHz + Turbo2,8 GHz (4,3-5,2 GHz)2,9 GHz (4-4,3 GHz)4,1 GHz (4,5-4,8 GHz)
Prozess14 nm14 nm14 nm14 nm14 nm14 nm
RAM (max.)2× DDR4-29332× DDR4-29332× DDR4-29332× DDR4-29332× DDR4-26662× DDR4-2666
Sockel120012001200120012001200
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thrust26 29. Jun 2021

Ja, aber außer für Gaming und einige perfomancehungrigen Anwendungen braucht man das...

xPandamon 24. Apr 2021

Dann vergleicht man vernünftig mit sowas wie einem 5800X, der weniger kostet und kaum...

Vögelchen 24. Apr 2021

Genau gar nichts. Und abgesehen davon habe ich die gegen bessere getauscht und weiter...

Smolo 16. Apr 2021

Von welchen CE Geräten sprichst du denn? Die PocketPCs mit WinCE haben die Software...

ms (Golem.de) 16. Apr 2021

Im Text steht's, in den Charts nicht (die sind mit Intel-Spec entstanden) ... der Fokus...



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