241 Watt sind der neue Standard

Bedingt durch das sich verzögernde 10-nm-Verfahren musste Intel vom Core i7-6700K bis zum Core i9-11900K auf die alte 14-nm-Technik und die Skylake-Architektur setzen, dabei aber immer mehr Kerne bei immer höherem Takt verbauen. Nominell stieg die thermische Verlustleistung (Thermal Design Power, TDP) nur von 91 Watt auf 125 Watt - praktisch jedoch hat sie sich mehr als verdoppelt.

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In der Theorie unterscheidet Intel bis heute (siehe PDF auf Seite #76) zwischen der TDP, auch als dauerhaftes PL1 (Power Limit #1) bezeichnet, und einem kurzfristigen Boost, dem PL2. Dieses gestattet eine signifikant höhere Verlustleistung für mehr Takt, zuletzt bis zu 251 Watt bei Rocket Lake. Das klappt deshalb, weil die thermische Trägheit dafür sorgt, dass der Prozessor samt Kühler in dieser kurzen Zeit nicht überhitzt, weil sich Wärme langsam ausbreitet.

Die Spanne des PL2 wird zudem durch den TAU (Turbo Time Parameter) begrenzt, welchen Intel von einst 28 auf 56 Sekunden erweitert hat. Praktisch aber reduziert ein EWMA (Exponentially Weighted Moving Average), also ein exponentiell gewichteter gleitender Mittelwert, dieses Zeitfenster - denn je häufiger die CPU unter Last läuft, desto kürzer wird das TAU, damit das PL1 im Durchschnitt erhalten bleibt.

Maximum Turbo Power aka "It's over 9000!"

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Nur: Bei 125 Watt erreichen Intels Prozessoren nicht ansatzweise die beworbenen Taktraten auf allen Kernen, hierfür ist mehr Energie nötig. Nahezu jedes Highend-Mainboard der vergangenen Jahre hat daher PL1 und TAU ignoriert, stattdessen wurde das PL2 ohne zeitliche Beschränkung angelegt. Bei Chips bis einschließlich dem Core i9-9900K und deren Leistungsaufnahme (95 Watt PL1 x 1,25 = 119 Watt PL2) war das kein Problem, bei den satten 250 Watt seit Comet Lake alias Core i9-10900K hingegen schon.

  • Der Core i9-12900K ist die schnellste Gaming-CPU am Markt. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Links das Asus-Board für DDR5-Speicher, rechts das für DDR4 (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Der Sockel LGA 1700 ist für DDR5 und PCIe Gen5 unabdinglich. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Blockdiagramm von Alder Lake S und Z690 (Bild: Intel)
  • HSIO-Lanes und Ports des Z690 im Überblick (Bild: Intel)
  • Ein DDR5-Speicher-Kit von Gskill (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein Hybrid-Design, quasi das beste aus beiden Welten (Bild: Intel)
  • Alder Lake kombiniert acht P-Cores mit acht E-Cores ... (Bild: Intel)
  • ... die sich hinsichtlich Leistung, Strombedarf und Fläche stark unterscheiden. (Bild: Intel)
  • Die P-Cores basieren auf der Golden-Cove-Technik. (Bild: Intel)
  • Intel verspricht eine 19 Prozent höhere IPC. (Bild: Intel)
  • Die E-Cores basieren auf der Gracemont-Architektur. (Bild: Intel) (Bild: Intel)
  • Die-Shot von Alder Lake S als 8+8+32 Konfiguration (Bild: Intel)
  • Gut zu erkennen: Die E-Cores sind geradezu winzig. (Bild: Locuza)
  • Der Thread Director teilt Workloads in verschiedene Klassen ein ... (Bild: Intel)
  • ... und gibt dem Scheduler des OS dann entsprechende Informationen. (Bild: Intel)
  • Intel macht das bisher kurzfristige PL2 zum neuen PL1. (Bild: Intel)
  • Die Mainboard-Partner stellen daher 241 Watt als Standard ein. (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
  • In der technischen Dokumentation finden sich noch die konservativeren Werte. (Bild: Intel)
  • Heatspreader, Lot und Die-Höhe wurden verbessert. (Bild: Intel)
  • Der Anpressdruck mit neuem Retention-Kit stimmt. (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
Intel macht das bisher kurzfristige PL2 zum neuen PL1. (Bild: Intel)

Intel hat dieses Vorgehen seit jeher stillschweigend toleriert und argumentiert, ein die TDP übersteigendes höheres Power-Limit sei ja kein Overclocking wie das Anheben der CPU-Frequenzen über die Spezifikationen hinaus. Mit Alder Lake macht Intel keinen Hehl mehr aus der Brechstange, stattdessen wird damit sogar auch noch geworben.

Während in der technischen Dokumentation die TDP alias PL1 nun als PBP (Processor Base Power) bezeichnet wird, taucht im Marketing-Material erstmals der Begriff der MTP (Maximum Turbo Power) auf. Gemeint ist damit schlicht ein dauerhaftes PL2 ohne Zeitbeschränkung - der neue Standard laut Intel, was die Partner dankend annehmen und als Voreinstellung in die Firmware ihrer Hauptplatinen programmiert haben.

Intel® Core i9-12900K, Prozessor

Die Brechstange für AMDs Ryzen 9 5950X

Alle uns vorliegenden Platinen verwenden 241 Watt ohne Rückfrage, was eine sehr starke Kühllösung voraussetzt. Faktisch wird aus einem als 125-Watt-Chip beworbenen Prozessor eine 209-mm²-Heizplatte mit doppelt so hoher thermischer Verlustleistung, was sich einzig in den Tiefen des Mainboard-BIOS ändern lässt.

  • Der Core i9-12900K ist die schnellste Gaming-CPU am Markt. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Links das Asus-Board für DDR5-Speicher, rechts das für DDR4 (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Der Sockel LGA 1700 ist für DDR5 und PCIe Gen5 unabdinglich. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Blockdiagramm von Alder Lake S und Z690 (Bild: Intel)
  • HSIO-Lanes und Ports des Z690 im Überblick (Bild: Intel)
  • Ein DDR5-Speicher-Kit von Gskill (Bild: Martin Wolf/Golem.de)
  • Ein Hybrid-Design, quasi das beste aus beiden Welten (Bild: Intel)
  • Alder Lake kombiniert acht P-Cores mit acht E-Cores ... (Bild: Intel)
  • ... die sich hinsichtlich Leistung, Strombedarf und Fläche stark unterscheiden. (Bild: Intel)
  • Die P-Cores basieren auf der Golden-Cove-Technik. (Bild: Intel)
  • Intel verspricht eine 19 Prozent höhere IPC. (Bild: Intel)
  • Die E-Cores basieren auf der Gracemont-Architektur. (Bild: Intel) (Bild: Intel)
  • Die-Shot von Alder Lake S als 8+8+32 Konfiguration (Bild: Intel)
  • Gut zu erkennen: Die E-Cores sind geradezu winzig. (Bild: Locuza)
  • Der Thread Director teilt Workloads in verschiedene Klassen ein ... (Bild: Intel)
  • ... und gibt dem Scheduler des OS dann entsprechende Informationen. (Bild: Intel)
  • Intel macht das bisher kurzfristige PL2 zum neuen PL1. (Bild: Intel)
  • Die Mainboard-Partner stellen daher 241 Watt als Standard ein. (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
  • In der technischen Dokumentation finden sich noch die konservativeren Werte. (Bild: Intel)
  • Heatspreader, Lot und Die-Höhe wurden verbessert. (Bild: Intel)
  • Der Anpressdruck mit neuem Retention-Kit stimmt. (Bild: Marc Sauter/Golem.de)
Heatspreader, Lot und Die-Höhe wurden verbessert. (Bild: Intel)

So erreichen wir mit einem Noctua NH-D15S und geprüft korrektem Anpressdruck nach 15 Minuten in Blender nicht nur besagte 241 Watt als Package Power, sondern auch eine Temperatur von 93 Grad. Mit Prime95 und AVX2 sind es 270 Watt ohne künstliches Limit - hier braucht es eine Wasserkühlung. Nur gut, dass Intel den verlöteten Heatspreader (IHS) dicker als zuvor gemacht hat, das Lot (STIM) und das Silizium-Die selbst aber flacher (Thinning), was insgesamt den Wärmedurchgang verbessert.

Die 241 Watt täuschen darüber hinweg, dass Alder Lake seine Performance schon bei 125 Watt weitestgehend voll abrufen kann - es fehlen dann aber einige Prozentpunkte, um zu AMDs Ryzen 9 5950X aufzuschließen. Womit wir bei den Benchmarks wären!

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 Thread Director zur LastverteilungIn Anwendungen sehr flott 
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ms (Golem.de) 17. Nov 2021 / Themenstart

Ist typisch für Apple die Kühlung auf 100C einzustellen, damit eben vorher viel...

superdachs 08. Nov 2021 / Themenstart

Und das ist ein Trugschluss. Parallelisierung geht IMMER auch mit einem enormen Overhead...

thrust26 07. Nov 2021 / Themenstart

OK, U-Bahn ginge mobil evtl. (ist aber oft zu voll) Was ist mit der Bahn? Da kann ich...

ms (Golem.de) 06. Nov 2021 / Themenstart

Bisher hat Intel keine solchen Pläne.

jonasz 06. Nov 2021 / Themenstart

Ich will mir jetzt den Begriff sparen, aber man kann schon alles durch eine Applebrille...

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