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为什么intel的7nm工艺的处理器没有像amd的那样积热那么严重?

2022-10-28数码

首先intel那个不叫7nm,叫intel 7工艺

intel 7工艺是原10nm工艺,并不是真正的7nm,真正的7nm处理器还没量产

真正的intel 7nm现在改名叫intel 4

然后积热这个问题主要是一个 热量无法很好的传递 的问题

比如说Zen2时代我记得有人探察到风冷散热塔热量传递有大问题,那图我是找了半天没找到,差不多就是同功耗的intel CPU,散热塔的热量明显要比3700X的多,就是用那种测温设备拍的

那种情况说明3700X的热量没有很好的传递到散热塔上来,从风冷散热器的散热原理来看就是需要将CPU的热量传递到尽可能大的面积上,然后用风吹走

所以风冷散热器才会堆那么多的鳍片,热管内有特殊的液体,底部加热蒸发液体,液体上升的过程中将热量分摊给鳍片,到顶部之后冷凝成液体再流下来,这样一套体系如果出现底部导热效率不佳,那鳍片被分到的热量就会变少,在测温设备里就会看到鳍片温度不高,最终提现出来就是整体散热表现就会大打折扣

造成热量无法很好传递从目前的已知的信息里有一些不可忽视的细节

比如说封装

关于封装问题这个估计很多人都有看到过,就比如说这次的Zen4,如果开盖让核心直触就可以显著降低温度,这说明这个封装方式是落后于产品本身的进步了,应该研发更先进的封装来适应现在的产品

而且以前intel还是硅脂夹心的时候,可以通过开盖换液金的方式显著提高导热效率,这也是封装层面上的进步。

然后是散热压力问题,这个就关系到Die面积了,也就是CPU的核心

更大的CPU Die面积可以更好地散热

我自己以前都做过实验,拿11600K和10600KF做对比,用同样的AS120散热器,相同室温下,10600KF跑160W已经压不住了直接上100度,但是11600K跑160W温度就要低10度以上,这就是Die大带来的散热优势(276mm²对206mm²)

可能有小白不知道Die是什么,其实就是下面这种中间的核心

Ryzen系列从Zen2开始,非APU版还单独带IO Die

上方小一点的那个就是CPU Die,下面这个面积大的是IO Die

CPU的Die面积也是影响散热的,而且我记得之前看过一个散热压力指标,就是1cm²——150W

意思是当每1cm² 的Die面积要释放150W功耗的时候,散热问题将会变得严峻,越接近散热压力就会越大。 这是一个散热指标,可以用来判断处理器对散热器的需求

那我们可以用这个比例来算一算这几代intel和AMD产品的散热压力

10900K:206mm²的Die面积,单烤FPU功耗为200W,意味着每1cm² 的功耗可达97W
11900K:276mm²的Die面积,单烤FPU功耗为298W,意味着每1cm² 的功耗可达107W
12900K:208mm²的Die面积,单烤FPU功耗为221W,意味着每1cm² 的功耗可达106W
13900K:257mm²的Die面积,单烤FPU功耗为310W,意味着每1cm² 的功耗可达120W

AMD这边双CCD版本散热压力好于单CCD,那就看看单CCD的产品,然后因为IO Die面积较大而且功耗不高,所以忽略计算

R7 3800X: 单CCD 面积为70.7mm², 全核4.25GHz单烤FPU的CCD功耗约为102W,意味着每1cm² 的功耗可达144W
R7 5800X: 单CCD 面积为80.7mm², 全核4.7GHz单烤FPU的CCD功耗约为120W,意味着每1cm² 的功耗可达148W。全核4.5GHz单烤FPU的CCD功耗约为100W,意味着每1cm² 的功耗可达123W。
R7 7700X:单CCD 面积为70mm²,全核5.15GHz单烤FPU的CCD功耗约为110W,意味着每1cm² 的功耗可达157W

以上结果可以片面的反应出一款处理器对散热器的需求程度,散热压力越大的处理器越需要好的散热器,这也是我当初看见Rapheal的Die面积变小会说散热压力变大的原因

同时可以看到虽然单CCD的这几款产品本身功耗都不高,单烤FPU时CCD的功耗也都是一百瓦出头,但是对于它们这个面积的CCD来说,这个功耗已经是一个严峻的问题了

我不知道还有多少人记得那个结论——「150W的5800X无任何常规散热可以压住」

你们可以算算这个情况下58X的散热压力已经到什么程度了,虽然150W在intel这边洒洒水就跑上去了,而且压得轻轻松松,但是让单CCD的Ryzen来跑那简直是噩梦

而之所以前面说这一数据只能片面的反应散热压力,是因为散热器本身性能也是有上限的,并不是说你不接近那个散热指标无脑拉功耗就绝对压得住,

像13900K那个310W的功耗,很多360水冷都压不住跑FPU,所以那个指标并不是压不压得住问题绝对的评判依据,只能片面的反映一些问题。

但是对于同一个系列而言,这个指标是很有参考价值的,比如说intel和intel比,AMD和AMD比,这是很有参考价值的。

而13900K的这个压不住通常是不说积热的,一般都是说功耗太高了,压不住。这也可以反映现在关于「积热」的判定还是在CCD面积小的Ryzen身上。

要解决这个积热问题可以降低功耗、升级更先进封装和增加CCD面积

关于降低功耗,要么是单纯的降压或者降频,要么是降压降频一起做,这个对于发烧友来说不难,调一调就行了,降低功耗可以有效降低 CPU温度。

增加CCD的面积会提高厂商的成本,而且也需要架构配合,这个也是玩家无法掌控的,暂且不谈。