Potvrzeno: Ivy Bridge jde taktovat hůře než Sandy Bridge
V první polovině ledna jsme hovořili o tom, že Ivy Bridge možná půjde taktovat hůře než Sandy Bridge. Dnes už je to jisté ..
Na úvod si připomeňme naši zprávu z 15.ledna: Procesory architektury Sandy Bridge jdou skvěle taktovat, kdy frekvence 4,8-5,0 GHz nebývají s dobrým chlazením problém pro téměř žádný Core i7-2600K nebo podobný čip. Náš testovací Core i7-2600K zvládá při napětí 1,44V takt 5,1 GHz. Ti šťastnější dosáhnou podobné frekvence při reálném napětí pod 1.4V což značí eklusivní kousek CPU. Intel za pár dnů uvede jejich nástupce Ivy Bridge. Nejde pouze o tradiční die-shrink ale o kompletně nový výrobní proces. Klasické planární tranzistory byly vyměněny za nové 3D prvky, společně s 22nm výrobou jde o ohromný technologický skok kupředu.
S každou změnou výrobního procesu se téměř vždy sníží společně s napájecím napětím také spotřeba/vyzařované teplo. Platí to hlavně u čipů jež zůstaly vlastně nezměněné uvnitř, jen se zmenšily. Což pro Ivy Bridge platí. Jádra, cache i další části čipu jsou stejné. Došlo k několika úpravám grafiky a video enginu. Tedy nenarostl ani počet výpočetních jader, ani se nezvětšila cache. Z hlediska spotřeby jde tedy o výrazný pokles (20W na default). Menší napětí = menší vyzařované teplo = větší potenciál k taktování. To vše by mohlo platit ... ale je tu jiný problém (možná jich je i víc) ...
Abych mohl onen problém uvést, musím začít krapet zeširoka a pohledem na starší čipy. Na prvním obrázku se díváme na jádro Nehalem (Clarksfield) procesoru vyrobeném na 45nm technologii. Jádro se čtyřmi jádry (a PCI-E sběrnicí) má rozměr 263 mm čtverečních. Už na první pohled je jasné, že Sandy Bridge jádro uprostřed se čtyřmi jádry a grafikou je menší. Celkově je rozměr 216 mm čtverečních, kdy procesorová část zabírá +/- 166 mm čtverečních. Podívejme se ale na Ivy Bridge na třetí fotografii. Opět je na první pohled zřejmé, že jádro je menší. Prostým změřením dojdeme k číslu 160 mm čtverečních. Jde o jádro se čtyřmi jádry a integrovanou grafikou. Procesorová část zabírá plochu pouhých 106 mm čtverečních. To je o 35 procent menší plocha než u Sandy Bridge. A to je právě možná onen problém. Objevila se totiž zajímavá domněnka potvrzená i praktickými testy, že die procesorové části je tak malé, že není po přetaktování schopné předat větší množství tepla do heat-spreaderu na procesoru.
Teorie hovoří, že vyzařované teplo tedy bude +/- podobné, ale plocha kterou se teplo předává do heat-spreaderu je o 35 procent menší a to je hodně velký rozdíl. Několik neoficiálních zdrojů hovoří o situaci, kdy se takto přetaktovaný procesor plně zatíží (všechna jádra) v náročné aplikaci, teplota procesoru stoupne tak radikálně, že jej chladič nestačí odvést a procesor začně "trottlovat" tedy snižovat takt a napětí. Eliminovat tento problém se nepodařilo ani vodním chlazením, ani suchým ledem s teplotou hluboko pod bodem mrazu.
Potenciálních problémů může být několik. V prvé řadě můžeme být skutečně na limitu kdy plocha čipu není dostatečná k odvedení takového množství tepla, což se mi jeví nepravděpodobné. Procesory Core 2 Duo se 45nm jádrem Woldale měly plochu stejnou (107 mm) a také s odvedením tepla neměly problém. A to mají mnohem vyšší napětí a hřejí podstatně více. Zde už ale není žádné řešení jak potenciální problém opravit. Jako mnohem pravděpodobnější se jeví špatná spojovací vrstva mezi čipem a heat-sdpreaderem. Jádro může být špatně přiletováno nebo může být pájka nekvalitní a díky vysokému tepelnému odporu se zkrátka teplo nedostane ven všechno a dostatečně rychle. Zde může Intel ještě zasáhnout a problém napravit. V tuto chvíli ale již probíhá masová výroba, tedy zde také není mnoho prostoru k opravě.
Třetím možným problémem je samotný výrobní proces a chování 3D tranzistorů jež možná se zvýšeným napětím hřejí mnohem víc než současné planární. O tom svědčí i maximální hodnota Tcase jež je u Ivy Bridge 105 C a u Sandy Bridge pouze 73 C!
Máme to vyzkoušené, a je to tak!
První revize QS samplů (E0) tímto problémem trpí spíše sporadicky, najdou se čipy jež jdou taktovat skvěle a jiné trpí výše popsaným problémem. Já mám dva E0 čipy a pouze jeden z nich dosáhne na 5,3 GHz. Abychom si mohli potvrdit výše popsaný fenomén, potřebovali jsme více času a více statistických vzorků. V tuto chvíli máme sami odzkoušené čtyři procesory revize E1 (prodejní) a všechny trpí extrémním zahříváním a nemožností čip uchladit. Dále máme k dispozici zprávy od dalších recenzentů jěž toto potvrzují. Jak zvýšíte napětí nad určitou úroveň, je konec a procesor neuchladíte ani extrémním vodním kitem. Teplota během vteřiny stoupne ze 60C na 105C a procesor začne zpomalovat. Zde pomáhá jedině kapalný dusík. Stejný neduh jsem zaznamenal jako u nejvyššího modelu, tak u levnějšího bez HT. Tam kde Sandy Bridge vesele škáluje nad 5 GHz a stále jej uchladíte, může Ivy Bridge jen smutně koukat. Sice s nižším napětím, ale ohromnými teplotami jádra. Teplovodivý spoj mezi jádry a chladičem musí být nějak kazový a teplo se prostě nedostane do HeatSpreaderu a poté do chladiče. Jádro totiž ukazuje 105C ale chladič je pouze vlažný ... a jsem si jistý, že sedí naprosto dokonale.
Co tedy říci? - Počkáme na recenze a pak budeme mít jistotu, ale v této chvíli vypadá, že bude lepší si dobré Sandy Bridge 5 GHz+ raději schovat, na vzduchu se dají taktovat lépe. Pro extrémy je ale Ivy Bridge zázrak, netrpí žádnými problémy s podchlazením a skvěle škáluje s teplotou. Čím víc jej ochladíte, tím vás pustí výše. Více si povíme v recenzi a po ní ...
zdroj: Chen Shang Information + vlastní
