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Les résultats de l’overclocking montrent que nous atteignons les limites fondamentales du silicium

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Mise à jour (30/04/20) : Le dévoilement officiel de la famille Intel Core i9 de 10e génération est une excellente occasion de revenir sur les points soulevés dans cet article de novembre 2019. Au moment d’écrire ces lignes – environ cinq mois plus tard – Silicon Lottery n’a plus de puces de 9e génération et attend l’arrivée des processeurs Comet Lake. La poignée de processeurs AMD 7 nm présente des modèles très similaires à ceux que nous avons identifiés en novembre. Un 3950X à 4 GHz ne coûte que 750 $, mais un 4,1 GHz tout cœur coûte 850 $ et une puce à 4,15 GHz coûte 999 $.

Désormais, avec son Comet Lake de 10e génération, Intel a adopté des stratégies telles que le rodage et l’ajout de cuivre à son IHS pour améliorer le transfert thermique hors du cœur, tout en permettant des niveaux de consommation d’énergie beaucoup plus élevés. Ce n’est pas qu’il y ait quelque chose qui ne va pas avec les pièces de l’une ou l’autre des sociétés – les fabricants n’ont de plus en plus aucune puissance de feu supplémentaire à laisser sur la table pour que les passionnés puissent en profiter.

Histoire originale ci-dessous :

Silicon Lottery, un site Web spécialisé dans la vente de pièces Intel et AMD overclockées, propose à la vente des puces 9900KS. La société propose un 9900KS vérifié à 5,1 GHz pour 749 $ et un 9900KS vérifié à 5,2 GHz pour 1199 $. Ce qui nous intéresse le plus, c’est le nombre de puces qui se qualifient à chaque fréquence. Trente et un pour cent des puces Intel 9900KS peuvent atteindre 5,1 GHz, tandis que seulement 3 % peuvent atteindre 5,2 GHz. L’option 5,2 GHz était disponible plus tôt le 11/4 mais est répertoriée comme épuisée au moment de la rédaction de cet article.

Le 9900KS est une variante optimisée du 9900K d’Intel. Le 9900K est le processeur haut de gamme actuel d’Intel. Compte tenu des difficultés rencontrées par Intel pour passer au 10 nm et du besoin de l’entreprise de maintenir sa position concurrentielle face à un AMD nouvellement renaissant, il est prudent de supposer qu’Intel a optimisé son processus 14 nm ++ à moins d’un pouce de sa durée de vie. Le fait qu’Intel puisse expédier une puce à environ 4% de son horloge maximale apparente dans un volume suffisant pour la lancer en dit long sur le contrôle qualité de l’entreprise et l’état de sa ligne de traitement 14 nm.

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Ce que je trouve intéressant dans le Résultats de la loterie Silicon c’est ce qu’ils disent (ou ont dit, en novembre 2019) à propos de l’état général des fréquences d’horloge dans les microprocesseurs de bureau hautes performances. AMD n’a guère plus de facilité. Alors que les nouvelles versions d’AGESA ont amélioré la synchronisation globale sur les puces 7 nm, les ingénieurs d’AMD nous ont dit qu’ils étaient surpris de voir des améliorations d’horloge sur la famille Ryzen 7 3000, en raison des caractéristiques attendues du nœud 7 nm.

AMD et Intel ont continué à affiner les systèmes de synchronisation et de gestion thermique qu’ils utilisent et à extraire plus de marge de manœuvre du silicium qu’ils ne monétisaient pas auparavant, mais l’un des résultats de cela a été la perte progressive de l’overclocking haut de gamme. Le processus 10 nm d’Intel est maintenant en pleine production, ce qui nous donne une idée de la trajectoire du nœud. Les horloges sur les pièces mobiles ont fortement baissé par rapport au 14nm++. Les améliorations de l’IPC ont aidé à compenser la perte de performances, mais Intel a quand même poussé les TDP jusqu’à 25 W dans certaines des comparaisons de processeurs mobiles qu’il a faites.

Je pense que nous pouvons généralement nous attendre à ce qu’Intel améliore les horloges 10 nm avec 10 nm + et 10 nm ++ lorsque ces nœuds sont prêts. De même, AMD peut être en mesure de tirer parti des améliorations du nœud 7 nm de TSMC pour certains petits gains de fréquence lui-même. Il est même possible qu’Intel et TSMC résolvent les problèmes qui les empêchent actuellement d’atteindre des horloges CPU légèrement plus élevées. Le 10 nm d’Intel a connu de graves difficultés de croissance et TSMC n’a jamais construit de processeurs x86 à gros cœurs comme les puces Ryzen et Epyc qu’il propose actuellement. Je n’essaie pas de laisser entendre que les horloges du processeur ont littéralement culminé à 5 GHz et ne s’amélioreront jamais, jamais. Mais la portée des gains au-delà de 5 GHz semble en effet limitée, et la fréquence maximale de 5,3 GHz sur Comet Lake ne change pas vraiment cela.

Puissance par unité de surface par rapport au débit (c’est-à-dire le nombre d’opérations ALU 32 bits par unité de temps et d’unité de surface, en unités d’opérations téra-entier par seconde ; TIOPS) pour les appareils CMOS et au-delà de CMOS. La contrainte d’une densité de puissance non supérieure à 10 W cm2
est mise en œuvre, si nécessaire, en insérant une zone vide dans les circuits disposés de manière optimale. Légende de l’article original d’Intel.

L’avènement de l’apprentissage automatique, de l’IA et de l’IoT ont collectivement assuré que l’industrie informatique au sens large ne ressentira aucune douleur de ces changements, mais ceux d’entre nous qui appréciaient la vitesse d’horloge et les performances à un seul thread devront peut-être trouver d’autres aspects de l’informatique pour se concentrer. sur le long terme. La seule architecture que j’ai vue proposée en remplacement du CMOS est une approche spintronique qu’Intel recherche. MÉSO — c’est le nom de la nouvelle architecture – pourrait ouvrir de nouvelles options en matière de densité de puissance et d’efficacité de calcul. Ces deux objectifs sont essentiels en soi, mais jusqu’à présent, ce que nous savons de MESO suggère qu’il serait plus utile pour le calcul à faible consommation plutôt que pour pousser l’enveloppe de haute puissance, bien qu’il puisse avoir une certaine utilité à cet égard. à l’heure. L’une des choses frustrantes à propos d’être un fan de calcul haute performance ces jours-ci est le peu d’options pour améliorer le thread unique qui semblent exister.

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Cela peut sembler un peu grossier à écrire en 2020. Après tout, nous avons vu plus de mouvement sur le marché des CPU au cours des 3 dernières années, depuis qu’AMD a lancé Ryzen, qu’au cours des six précédentes. AMD et Intel ont apporté des changements majeurs à leurs familles de produits et introduit de nouveaux processeurs avec des performances plus élevées et des horloges plus rapides. Les améliorations de densité aux futurs nœuds garantissent que les deux sociétés seront en mesure d’introduire des processeurs avec plus de cœurs que les modèles précédents, si elles choisissent de le faire. Seront-ils capables de continuer à faire monter les horloges? C’est une question très différente. Jusqu’à présent, les preuves ne sont pas encourageantes.

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