Форум
Мы уже привыкли к тому, что десктопных процессоров в каждом поколении не один и не два, а временами с десяток. Они различаются по числу ядер, частотам, объемам кэша, интегрированной графике и многим другим параметрам, что наталкивает на мысль о том, что производители вынуждены создавать для каждого CPU отдельную производственную линию, что дорого и достаточно трудно.
Однако на деле, как бы удивительно это не звучало, но все современные процессоры Intel или AMD производятся из одинаковых кристаллов. Да, физически 8-ядерный Core i9 и 6-ядерный Core i5 максимально близки. Даже Apple поступает аналогично. Но как и зачем производители так делают? Давайте разбираться.
Все начинается с кремниевых вафель
Путь большинства привычных нам процессоров начинается со стандартной 300-миллиметровой кремниевой пластины, которая называется wafer (вафля). Она изготавливается из высокоочищенного кремния, так что на их производстве все работники носят не только маски, но и специальные костюмы, дабы как можно меньше загрязнять помещение.
В дальнейшем на таких пластинах при помощи лазеров и масок вытравливаются слои металлизации, изоляции и, собственно, самих полупроводников — так и появляются красивые кремниевые вафли, которые мы временами видим на презентациях:
Стоимость одной такой вафли просто баснословная и нередко составляет несколько сотен тысяч долларов, а сам процесс ее производства может занимать месяцы. На такой пластине могут быть вытравлены сотни процессоров, которые в дальнейшем из нее вырезаются и продаются. Однако на деле все сложнее.
Как минимум часть пластины (5-15%) сразу идут в утиль: как мы помним, кристаллы CPU прямоугольные или квадратные, а вот вафля круглая. Сделать ее квадратной не получится — технологический процесс ее производства предполагает создание именно цилиндров с пирамидками на торцах:
Вот и получается, что какая-то часть пластины гарантированно не содержит в себе CPU и сразу же уходит на переработку.
Окей, но остальную-то вафлю уж точно можно разрезать на отдельные процессорные кристаллы, посадить их на подложки и продать? На деле опять же нет.
Наш мир не совершенен
Как бы инженеры ни старались, сделать идеальную пластину и идеально «выжечь» на ней процессоры не получится. Всегда будет брак — где-то из-за неоднородностей кремния, где-то из-за пыли на поверхности пластины при работе лазера.
Поэтому пластины после производства тестируются на брак различными методами, и в итоге какая-то часть вафель помечается для дальнейшего анализа — биннинга (binning). Да, дословно это можно перевести как «копание в мусорке», и на деле это недалеко от истины.
Вернемся, например, к тем же Rocket Lake. Топовый представитель этой линейки, Core i9-11900K, имеет 8 ядер, кэши трех уровней, различные контроллеры и интегрированную графику:
8 прямоугольников в центре — ядра, кэш расположен между ними, темная область слева — интегрированная графика.
Именно такие кристаллы должны получаться в идеале. Но что делать, если дефектоскоп обнаружил, что в каком-то процессорном кристалле не работает одно ядро? Самый простой вариант — после нарезки лазерным резаком вафли на отдельные кристаллы просто выкинуть такой брак.
Но, как мы помним, стоят такие пластины очень дорого и производятся долго, поэтому инженерам еще несколько десятилетий назад пришла в голову простая идея: а давайте мы будем отключать бракованные блоки и создавать из таких кристаллов более дешевые процессоры.
Брак в интегрированной графике? Отключим ее и пометим такой процессор индексом F — он все еще будет работать, но для вывода изображения потребуется дискретная видеокарта. Барахлит одно-два ядра? Отключим их вместе с кэшем, и назовем такого франкенштейна уже Core i5, а не Core i7 или Core i9.
Вот и получается, что такое «копание в мусорке» приносит свои плоды — действительно выкидываются лишь те кристаллы, которым совсем не повезло: например, у них бракованный общий для всех ядер кэш L3 или кольцевая шина. А остальные урезаются и пускаются в продажу по принципу «отходы в доходы».
Не гнушается этим даже Apple: так, компания продает свою SoC M1 в двух версиях, с 7 и 8 ядрами GPU. На деле с физической точки зрения кристаллы в обоих версиях, конечно же, одинаковы, просто компания не хочет пускать в утиль почти рабочие SoC. С учетом того, что высокая графическая производительность нужна далеко не всем, такое решение имеет смысл:
Полубрак тоже можно продать
Казалось бы, теперь все стало на свои места: более простые линейки CPU являются отбраковкой от более старших. А как быть, например, с Core i7 и Core i9 в последнем поколении процессоров Intel? Тот же Core i7-11700K отличается от Core i9-11900K только частотами, ровно как и Core i5-11500 и Core i5-11600K:
Как так получается? Все просто: есть такое понятие, как чистота кремния: чем ближе вырезанный из вафли кристалл к ее центру, чем чище в нем будет кремний. Это влияет на так называемые токи утечки: чем они меньше, тем слабее будет греться процессор, но и тем хуже он будет разгоняться.
Поэтому компании отбирают кристаллы с высокими токами утечки для создания высокочастотных CPU: да, они будут больше греться, но и возьмут более высокие частоты. Ну а для простых решений, особенно без разгона, можно взять и кристаллы с низкими токами утечки, что заодно и энергопотребление таких CPU снизит.
Велика ли реальная разница в достижимых частотах между такими CPU? С отлаженными техпроцессами, такими как 14 или 7 нанометров, нет: так, если Core i9-11900K в среднем разгоняется до 5.1 ГГц, то Core i7-11700K останавливается около 4.8-4.9 ГГц. Разница в 200 МГц при таких частотах дает меньше 5% реальной производительности.
Брак поневоле
Нет, это не то, о чем вы подумали. Ни для кого не секрет, что младшие линейки процессоров, такие как Core i3 или Core i5, продаются активнее старших Core i7 и тем более Core i9. Но ведь первые — это брак, скажете вы. Неужели при производстве кристаллов больше половины из них бракованы?!
Разумеется нет. Точных цифр производители обычно не раскрывают, но на деле доля бракованных вафель вряд ли превышает 10-15%. Откуда же тогда берется большая часть представителей базовых линеек CPU?
Из полноценных Core i7 или Core i9. Да, производители программно или аппаратно отключают полноценно работающие ядра или интегрированную графику, и маркируют такие процессоры как Core i3 и Core i5. Но в чем тогда выгода? Ведь представители старших линеек стоят дороже базовых, то есть компании сами себя лишают прибыли?
Из-за ошибок при урезании бывает и так: 4-ядерный Ryzen 3 1200 получил все 8 ядер.
Разумеется нет. Тут в игру вступает экономика. Допустим, один кристалл из вафли обходится Intel в 50 долларов. Продать его как Core i9 можно за 400 долларов, урезав до Core i5 — уже только за 200.
Но при этом Core i5 продаются, допустим, в 5 раз лучше, чем Core i9. То есть, продав одного представителя старшей линейки, компания заработает только 350 долларов. Поэтому выгоднее продать 5 представителей среднеуровневой линейки и заработать на каждом из них лишь 150 долларов, но суммарно уже 750.
Магия разблокировки
И это, возможно, уже натолкнуло часть пользователей на мысль: раз AMD и Intel нередко блокируют абсолютно рабочие ядра, то почему бы не попытаться их разблокировать?
И временами это действительно удается. Так, больше десяти лет назад компания AMD выпускала двухядерные Athlon и трех- и четырехядерные Phenom. И нередко прямо в BIOS можно было попробовать разблокировать Athlon до Phenom, то есть получить процессор с вдвое большим количеством ядер за те же деньги. Конечно, удавалось это не всегда, но счастливчиков в интернете тоже хватает.
Athlon превращается... превращается Athlon... в полноценный Phenom!
Или, например, не так давно, около 5 лет назад, из-за ошибки Intel на платах с чипсетом Z170 получалось разгонять по шине процессоры 6-ого поколения с заблокированным множителем. В итоге базовый Core i5-6400 с частотой всего около 3 ГГц можно было «раскочегарить» до 4 ГГц и временами даже выше. Конечно, изначально поддерживающий разгон Core i5-6600K брал частоты выше — все дело, как мы уже поняли, в токах утечки — но все еще бесплатный бонус в производительности до 30% лишним не бывает.
Предвещая вопросы — нет, «разблокировать» AMD Ryzen и последние поколения Intel Core не получится. Компании стали умнее, и теперь в кристаллах изначально создаются специальные перемычки, которые при «насильной» отбраковке перерезаются. Так что программно активировать отключенные ядра больше не получится никак.
Подведем итоги
Что же в результате? Компании никогда не упустят свою прибыль, и они буквально будут выжимать из кремния все соки, временами продавая чипы, где отключена чуть ли не половина вычислительных блоков. С другой стороны, нам же лучше: чем активнее идет биннинг, тем меньше денег компании теряют на браке, и тем ниже стоимость чипов для нас.
Так что, покупая в будущем Core i5, знайте — в душе он мечтал быть Core i9.
Просто ему не повезло.
Однако на деле, как бы удивительно это не звучало, но все современные процессоры Intel или AMD производятся из одинаковых кристаллов. Да, физически 8-ядерный Core i9 и 6-ядерный Core i5 максимально близки. Даже Apple поступает аналогично. Но как и зачем производители так делают? Давайте разбираться.
Все начинается с кремниевых вафель
Путь большинства привычных нам процессоров начинается со стандартной 300-миллиметровой кремниевой пластины, которая называется wafer (вафля). Она изготавливается из высокоочищенного кремния, так что на их производстве все работники носят не только маски, но и специальные костюмы, дабы как можно меньше загрязнять помещение.
В дальнейшем на таких пластинах при помощи лазеров и масок вытравливаются слои металлизации, изоляции и, собственно, самих полупроводников — так и появляются красивые кремниевые вафли, которые мы временами видим на презентациях:
Стоимость одной такой вафли просто баснословная и нередко составляет несколько сотен тысяч долларов, а сам процесс ее производства может занимать месяцы. На такой пластине могут быть вытравлены сотни процессоров, которые в дальнейшем из нее вырезаются и продаются. Однако на деле все сложнее.
Как минимум часть пластины (5-15%) сразу идут в утиль: как мы помним, кристаллы CPU прямоугольные или квадратные, а вот вафля круглая. Сделать ее квадратной не получится — технологический процесс ее производства предполагает создание именно цилиндров с пирамидками на торцах:
Вот и получается, что какая-то часть пластины гарантированно не содержит в себе CPU и сразу же уходит на переработку.
Окей, но остальную-то вафлю уж точно можно разрезать на отдельные процессорные кристаллы, посадить их на подложки и продать? На деле опять же нет.
Наш мир не совершенен
Как бы инженеры ни старались, сделать идеальную пластину и идеально «выжечь» на ней процессоры не получится. Всегда будет брак — где-то из-за неоднородностей кремния, где-то из-за пыли на поверхности пластины при работе лазера.
Поэтому пластины после производства тестируются на брак различными методами, и в итоге какая-то часть вафель помечается для дальнейшего анализа — биннинга (binning). Да, дословно это можно перевести как «копание в мусорке», и на деле это недалеко от истины.
Вернемся, например, к тем же Rocket Lake. Топовый представитель этой линейки, Core i9-11900K, имеет 8 ядер, кэши трех уровней, различные контроллеры и интегрированную графику:
8 прямоугольников в центре — ядра, кэш расположен между ними, темная область слева — интегрированная графика.
Именно такие кристаллы должны получаться в идеале. Но что делать, если дефектоскоп обнаружил, что в каком-то процессорном кристалле не работает одно ядро? Самый простой вариант — после нарезки лазерным резаком вафли на отдельные кристаллы просто выкинуть такой брак.
Но, как мы помним, стоят такие пластины очень дорого и производятся долго, поэтому инженерам еще несколько десятилетий назад пришла в голову простая идея: а давайте мы будем отключать бракованные блоки и создавать из таких кристаллов более дешевые процессоры.
Брак в интегрированной графике? Отключим ее и пометим такой процессор индексом F — он все еще будет работать, но для вывода изображения потребуется дискретная видеокарта. Барахлит одно-два ядра? Отключим их вместе с кэшем, и назовем такого франкенштейна уже Core i5, а не Core i7 или Core i9.
Вот и получается, что такое «копание в мусорке» приносит свои плоды — действительно выкидываются лишь те кристаллы, которым совсем не повезло: например, у них бракованный общий для всех ядер кэш L3 или кольцевая шина. А остальные урезаются и пускаются в продажу по принципу «отходы в доходы».
Не гнушается этим даже Apple: так, компания продает свою SoC M1 в двух версиях, с 7 и 8 ядрами GPU. На деле с физической точки зрения кристаллы в обоих версиях, конечно же, одинаковы, просто компания не хочет пускать в утиль почти рабочие SoC. С учетом того, что высокая графическая производительность нужна далеко не всем, такое решение имеет смысл:
Полубрак тоже можно продать
Казалось бы, теперь все стало на свои места: более простые линейки CPU являются отбраковкой от более старших. А как быть, например, с Core i7 и Core i9 в последнем поколении процессоров Intel? Тот же Core i7-11700K отличается от Core i9-11900K только частотами, ровно как и Core i5-11500 и Core i5-11600K:
Как так получается? Все просто: есть такое понятие, как чистота кремния: чем ближе вырезанный из вафли кристалл к ее центру, чем чище в нем будет кремний. Это влияет на так называемые токи утечки: чем они меньше, тем слабее будет греться процессор, но и тем хуже он будет разгоняться.
Поэтому компании отбирают кристаллы с высокими токами утечки для создания высокочастотных CPU: да, они будут больше греться, но и возьмут более высокие частоты. Ну а для простых решений, особенно без разгона, можно взять и кристаллы с низкими токами утечки, что заодно и энергопотребление таких CPU снизит.
Велика ли реальная разница в достижимых частотах между такими CPU? С отлаженными техпроцессами, такими как 14 или 7 нанометров, нет: так, если Core i9-11900K в среднем разгоняется до 5.1 ГГц, то Core i7-11700K останавливается около 4.8-4.9 ГГц. Разница в 200 МГц при таких частотах дает меньше 5% реальной производительности.
Брак поневоле
Нет, это не то, о чем вы подумали. Ни для кого не секрет, что младшие линейки процессоров, такие как Core i3 или Core i5, продаются активнее старших Core i7 и тем более Core i9. Но ведь первые — это брак, скажете вы. Неужели при производстве кристаллов больше половины из них бракованы?!
Разумеется нет. Точных цифр производители обычно не раскрывают, но на деле доля бракованных вафель вряд ли превышает 10-15%. Откуда же тогда берется большая часть представителей базовых линеек CPU?
Из полноценных Core i7 или Core i9. Да, производители программно или аппаратно отключают полноценно работающие ядра или интегрированную графику, и маркируют такие процессоры как Core i3 и Core i5. Но в чем тогда выгода? Ведь представители старших линеек стоят дороже базовых, то есть компании сами себя лишают прибыли?
Из-за ошибок при урезании бывает и так: 4-ядерный Ryzen 3 1200 получил все 8 ядер.
Разумеется нет. Тут в игру вступает экономика. Допустим, один кристалл из вафли обходится Intel в 50 долларов. Продать его как Core i9 можно за 400 долларов, урезав до Core i5 — уже только за 200.
Но при этом Core i5 продаются, допустим, в 5 раз лучше, чем Core i9. То есть, продав одного представителя старшей линейки, компания заработает только 350 долларов. Поэтому выгоднее продать 5 представителей среднеуровневой линейки и заработать на каждом из них лишь 150 долларов, но суммарно уже 750.
Магия разблокировки
И это, возможно, уже натолкнуло часть пользователей на мысль: раз AMD и Intel нередко блокируют абсолютно рабочие ядра, то почему бы не попытаться их разблокировать?
И временами это действительно удается. Так, больше десяти лет назад компания AMD выпускала двухядерные Athlon и трех- и четырехядерные Phenom. И нередко прямо в BIOS можно было попробовать разблокировать Athlon до Phenom, то есть получить процессор с вдвое большим количеством ядер за те же деньги. Конечно, удавалось это не всегда, но счастливчиков в интернете тоже хватает.
Athlon превращается... превращается Athlon... в полноценный Phenom!
Или, например, не так давно, около 5 лет назад, из-за ошибки Intel на платах с чипсетом Z170 получалось разгонять по шине процессоры 6-ого поколения с заблокированным множителем. В итоге базовый Core i5-6400 с частотой всего около 3 ГГц можно было «раскочегарить» до 4 ГГц и временами даже выше. Конечно, изначально поддерживающий разгон Core i5-6600K брал частоты выше — все дело, как мы уже поняли, в токах утечки — но все еще бесплатный бонус в производительности до 30% лишним не бывает.
Предвещая вопросы — нет, «разблокировать» AMD Ryzen и последние поколения Intel Core не получится. Компании стали умнее, и теперь в кристаллах изначально создаются специальные перемычки, которые при «насильной» отбраковке перерезаются. Так что программно активировать отключенные ядра больше не получится никак.
Подведем итоги
Что же в результате? Компании никогда не упустят свою прибыль, и они буквально будут выжимать из кремния все соки, временами продавая чипы, где отключена чуть ли не половина вычислительных блоков. С другой стороны, нам же лучше: чем активнее идет биннинг, тем меньше денег компании теряют на браке, и тем ниже стоимость чипов для нас.
Так что, покупая в будущем Core i5, знайте — в душе он мечтал быть Core i9.
Просто ему не повезло.
