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為什麽intel的7nm工藝的處理器沒有像amd的那樣積熱那麽嚴重?

2022-10-28數位

首先intel那個不叫7nm,叫intel 7工藝

intel 7工藝是原10nm工藝,並不是真正的7nm,真正的7nm處理器還沒量產

真正的intel 7nm現在改名叫intel 4

然後積熱這個問題主要是一個 熱量無法很好的傳遞 的問題

比如說Zen2時代我記得有人探察到風冷散熱塔熱量傳遞有大問題,那圖我是找了半天沒找到,差不多就是同功耗的intel CPU,散熱塔的熱量明顯要比3700X的多,就是用那種測溫裝置拍的

那種情況說明3700X的熱量沒有很好的傳遞到散熱塔上來,從風冷散熱器的散熱原理來看就是需要將CPU的熱量傳遞到盡可能大的面積上,然後用風吹走

所以風冷散熱器才會堆那麽多的鰭片,熱管內有特殊的液體,底部加熱蒸發液體,液體上升的過程中將熱量分攤給鰭片,到頂部之後冷凝成液體再流下來,這樣一套體系如果出現底部導熱效率不佳,那鰭片被分到的熱量就會變少,在測溫裝置裏就會看到鰭片溫度不高,最終提現出來就是整體散熱表現就會大打折扣

造成熱量無法很好傳遞從目前的已知的資訊裏有一些不可忽視的細節

比如說封裝

關於封裝問題這個估計很多人都有看到過,就比如說這次的Zen4,如果開蓋讓核心直觸就可以顯著降低溫度,這說明這個封裝方式是落後於產品本身的進步了,應該研發更先進的封裝來適應現在的產品

而且以前intel還是矽脂夾心的時候,可以透過開蓋換液金的方式顯著提高導熱效率,這也是封裝層面上的進步。

然後是散熱壓力問題,這個就關系到Die面積了,也就是CPU的核心

更大的CPU Die面積可以更好地散熱

我自己以前都做過實驗,拿11600K和10600KF做對比,用同樣的AS120散熱器,相同室溫下,10600KF跑160W已經壓不住了直接上100度,但是11600K跑160W溫度就要低10度以上,這就是Die大帶來的散熱優勢(276mm²對206mm²)

可能有小白不知道Die是什麽,其實就是下面這種中間的核心

Ryzen系列從Zen2開始,非APU版還單獨帶IO Die

上方小一點的那個就是CPU Die,下面這個面積大的是IO Die

CPU的Die面積也是影響散熱的,而且我記得之前看過一個散熱壓力指標,就是1cm²——150W

意思是當每1cm² 的Die面積要釋放150W功耗的時候,散熱問題將會變得嚴峻,越接近散熱壓力就會越大。 這是一個散熱指標,可以用來判斷處理器對散熱器的需求

那我們可以用這個比例來算一算這幾代intel和AMD產品的散熱壓力

10900K:206mm²的Die面積,單烤FPU功耗為200W,意味著每1cm² 的功耗可達97W
11900K:276mm²的Die面積,單烤FPU功耗為298W,意味著每1cm² 的功耗可達107W
12900K:208mm²的Die面積,單烤FPU功耗為221W,意味著每1cm² 的功耗可達106W
13900K:257mm²的Die面積,單烤FPU功耗為310W,意味著每1cm² 的功耗可達120W

AMD這邊雙CCD版本散熱壓力好於單CCD,那就看看單CCD的產品,然後因為IO Die面積較大而且功耗不高,所以忽略計算

R7 3800X: 單CCD 面積為70.7mm², 全核4.25GHz單烤FPU的CCD功耗約為102W,意味著每1cm² 的功耗可達144W
R7 5800X: 單CCD 面積為80.7mm², 全核4.7GHz單烤FPU的CCD功耗約為120W,意味著每1cm² 的功耗可達148W。全核4.5GHz單烤FPU的CCD功耗約為100W,意味著每1cm² 的功耗可達123W。
R7 7700X:單CCD 面積為70mm²,全核5.15GHz單烤FPU的CCD功耗約為110W,意味著每1cm² 的功耗可達157W

以上結果可以片面的反應出一款處理器對散熱器的需求程度,散熱壓力越大的處理器越需要好的散熱器,這也是我當初看見Rapheal的Die面積變小會說散熱壓力變大的原因

同時可以看到雖然單CCD的這幾款產品本身功耗都不高,單烤FPU時CCD的功耗也都是一百瓦出頭,但是對於它們這個面積的CCD來說,這個功耗已經是一個嚴峻的問題了

我不知道還有多少人記得那個結論——「150W的5800X無任何常規散熱可以壓住」

你們可以算算這個情況下58X的散熱壓力已經到什麽程度了,雖然150W在intel這邊灑灑水就跑上去了,而且壓得輕輕松松,但是讓單CCD的Ryzen來跑那簡直是噩夢

而之所以前面說這一數據只能片面的反應散熱壓力,是因為散熱器本身效能也是有上限的,並不是說你不接近那個散熱指標無腦拉功耗就絕對壓得住,

像13900K那個310W的功耗,很多360水冷都壓不住跑FPU,所以那個指標並不是壓不壓得住問題絕對的評判依據,只能片面的反映一些問題。

但是對於同一個系列而言,這個指標是很有參考價值的,比如說intel和intel比,AMD和AMD比,這是很有參考價值的。

而13900K的這個壓不住通常是不說積熱的,一般都是說功耗太高了,壓不住。這也可以反映現在關於「積熱」的判定還是在CCD面積小的Ryzen身上。

要解決這個積熱問題可以降低功耗、升級更先進封裝和增加CCD面積

關於降低功耗,要麽是單純的降壓或者降頻,要麽是降壓降頻一起做,這個對於發燒友來說不難,調一調就行了,降低功耗可以有效降低 CPU溫度。

增加CCD的面積會提高廠商的成本,而且也需要架構配合,這個也是玩家無法掌控的,暫且不談。