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Ohne Verlöten geht es nicht

Rein architektonisch hat sich bei Comet Lake S seit Skylake S von 2015 nichts geändert, denn die Skylake-Technik ist im wortwörtlichen Kern nahezu identisch. Das Frontend und das Backend bleiben wie sie sind, auch die Cache-Stufen wurden nicht angefasst, einzig der L3-Puffer skaliert typisch mit der Anzahl der Cores. Diese sind per einfachem Ringbus verbunden, Intel verwendet kein Mesh wie bei den CPUs mit 18 oder mehr Kernen.

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Im Vergleich zum originalen Skylake-Design hat Intel über die Jahre hinweg Änderungen vorgenommen, die gegen Sicherheitslücken helfen sollen: Comet Lake S hat ein Microcode-Update gegen Rogue System Register Read (Spectre V3a) und einen Hardware-Fix gegen Speculative Store Bypass (Spectre V4). Schon in älteren CPUs gab es Hardware-Mitigationen gegen L1 Terminal Fault und Rogue Data Cache Load (Meltdown V3), zudem wird Branch Target Injection (Spectre V2) per Firmware und Bounds Check Bypass (Spectre V1) per Betriebsystem-Patches angegangen.

Die Basis für Comet Lake S bilden zwei Chips, einer mit nativ zehn Kernen (Stepping Q0) und einer mit sechs Kernen (Stepping G1). Zu Die-Size und Transistor-Count äußerte sich Intel wie erwartet auch auf Nachfrage nicht, wir schätzen den größeren Prozessor allerdings auf knapp 200 mm². Um den Wärmedurchgang zu optimieren, hat Intel das 10-Core-Die von 800 µm auf 500 µm abgeflacht (Thinning). Hintergrund ist, dass Silizium einen vergleichsweise schlechten Wärmekoeffizienten hat, weshalb ein dünner geschliffener Wafer hilft, die Hitze schneller abzugeben.

  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
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  • X570, Z490, Z390, Z270, RTX 2080 Ti, 32GB, Win10 v1909 (Bild: Golem.de)
  • Retail-Boxen der 10th Gen (Bild: Intel)
  • Core i9-10900K im Sockel LGA 1200 (Bild: Golem.de)
  • Die-Shot eines Comet Lake S mit 10C (Bild: Intel)
  • Das Die wird abgeflacht, der Heatspreader etwas dicker. (Bild: Intel)
  • Ein EWMA beeinflusst TAU und PL2. (Bild: Intel)
  • Viele Mainboards ignorieren Intels Empfehlungen. (Bild: Golem.de)
  • Asus lässt Nutzer beim ersten Boot-Vorgang wählen, Gigabyte und MSI setzen die Power-Limits direkt außer Kraft. (Bild: Golem.de)
Das Die wird abgeflacht, der Heatspreader etwas dicker. (Bild: Intel)

Alle CPUs, die auf dem 10C-Die basieren, werden von Intel überdies erneut verlötet. Das eigentliche Siliziumplättchen muss hierzu aufwendig mit mehreren Metallen beschichtet werden, darunter Nickel und Titan. Der oberste Layer besteht aus Gold, das gilt auch für die unterste Schicht des weitestgehend aus Kupfer bestehenden Metalldeckels auf dem Prozessor (Heatspreader). Denn nur zwischen den beiden Gold-Layern haftet Indium, das als Lot und Wärmeleitmaterial dient. Wie sehr ein von Intel verlöteter Heatspreader verglichen mit Paste die Temperatur reduziert, ist schwer festzustellen.

Eine niedrige Temperatur spielt bei den Comet Lake S erstmals ein wichtige Rolle: Intel hat den aus dem Mobile-Segment bekannten Thermal Velocity Boost integriert. Die i9-Modelle takten bei unter 70 Celsius eine Multiplikatorstufe höher als wenn sie heißer laufen. Beim Core i9-10900K steigt der Turbo auf allen Kernen von 4,8 GHz auf 4,9 GHz und der Boost auf zwei Kernen von 5,2 GHz auf 5,3 GHz. Praktisch liegen diese Frequenzen jedoch nur an, wenn Anwendungen gestartet werden - sobald dauerhaft Last ist, fallen die Taktraten.

Kerne /ThreadsDie-BasisSteppingIHS
Core i9-10900K(F)10C/20T10CQ0verlötet
Core i9-10900(F)10C/20T10CQ0verlötet
Core i7-10700K(F)8C/16T10CQ0verlötet
Core i7-10700(F)8C/16T10CQ0verlötet
Core i5-10600K(F)6C/12T10CQ0verlötet
Core i5-106006C/12T6CG1Paste
Core i5-105006C/12T6CG1Paste
Core i5-10400(F)6C/12T10C oder 6CQ0 oder G1verlötet oder Paste
Core i3-103204C/8T6CG1Paste
Core i3-103004C/8T6CG1Paste
Core i3-101004C/8T6CG1Paste
Comet Lake S - IHS und Revision

Generell hat Intel für Comet Lake S erneut starkes Binning betrieben, also per Vorabselektion die entsprechenden Chips sortiert. Die initialen P1272-Verfahren, also 14 nm und 14+ nm, waren für geringere Frequenzen ausgelegt. Mit 14++ nm wurde der Transistor-Gate-Pitch gestreckt, so konnte Intel auf Kosten einer größeren Chipfläche noch höhere Taktraten einsetzen. Dauerhaft und auf allen Kernen klappt das allerdings nicht, da die Frequenz der Prozessoren durch die thermische Verlustleistung begrenzt wird.

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Achranon 25. Mai 2020

Diese angeblich "produktiven" Einsatzgebiete scheinen weitgehend auf das Starten des...

wurstdings 25. Mai 2020

Muss überhaupt nicht, es ist nur ein sehr komplexes Problem und multithreaded Code in...

yumiko 22. Mai 2020

"I'm afraid the "Rocket" in Rocket Lake only refers to the boot temperatures, not the...

yumiko 22. Mai 2020

Das ich dies noch erleben durfte *sniff* :D


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