Alles über den Takt

Intels Desktop-Modelle Comet Lake-S stellen sich vor

Heute fällt offiziell der Startschuss für die 10. Generation der Core-Prozessoren auf dem Desktop alias Comet Lake-S. Damit folgen die Desktop-Prozessoren den mobilen Varianten Comet Lake-H, die sich in vielen Punkten sehr ähnlich sind. Da wäre der maximale Boost-Takt von 5,3 GHz, den Intel vor allem im Hinblick auf die Spieleleistung für sich proklamiert. Aber es gibt auch noch einige weitere Details, auf die wir zur heutigen Vorstellung eingehen werden.

Unsere Leser werden es schon gemerkt haben: Heute stellt Intel die Comet-Lake-S-Prozessoren nur offiziell vor. Einen Test wird es zum aktuellen Zeitpunkt nicht geben. Den Vorverkauffstart sieht Intel am 6. Mai vor. Ab dem 20. Mai werden die neuen Prozessoren sowie die dazugehörigen Z490-Mainboards dann ausgeliefert. Im Grunde startet Intel seine Produktpalette vollumfänglich neu.

Zum 20. Mai starten die folgenden Modelle: i9-10900K, i9-10900KF, i7-10700K, i7-10700KF, i5-10600K, i5-10600KF, i5-10400, i5-10400F und die Mainboards mit Z490-Chipsatz.

Zum 27. Mai folgen dann: i9-10900, i9-10900T, i9-10900F, i7-10700, i7-10700T, i7-10700F, i5-10600, i5-10600T, i5-10500, i5-10500T, i5-10400T, i3-10320, i3-10300, i3-10300T, i3-10100, i3-10100T, G6600, G6500, G6500T, G6400, G6400T, G5920, G5900, G5900T sowie die Chipästze H470, B460 und H410.

Zu Beginn stellen wir einfach die neuen Modelle vor. Die Produktpalette ersetzt die aktuelle Coffee-Lake-Serie und ist daher auch recht umfangreich.

Bei den Core-Prozessoren reicht das Angebot von den i3-, über die i5- und i7- bis zu den i9-Modellen. Anhand der vorhandenen Kerne macht Intel hier die Unterscheidung. Alle Core i9-Prozessoren verfügen über zehn Kerne, die Core-i7-Prozessoren über acht Kerne, mit Core i5 gibt es den Sprung auf sechs Kerne und die Core-i3-Prozessoren verfügen über vier Kerne. Alle Comet-Lake-S-Prozessoren können doppelt so viele Threads verarbeiten, wie sie Kerne haben – das Hyperthreading ist also immer aktiv.

Die K- und KF-Modelle haben eine Thermal Design Power von 125 W. Gegenüber den vorherigen Core-i9-Prozessoren hat man die TDP also von 95 auf 125 W angehoben. Der Core i9-9900KS kam schon auf 127 W, ist aber als Sondermodell eher nicht vergleichbar. Die F-Modelle und solche ohne Buchstabenzusatz kommen mit 65 W aus. Eine weitere Unterscheidung macht Intel bei der Speicherunterstützung. DDR4-2933 gibt es auf dem Papier nur für die Core-i7- und Core-i9-Modelle. Alle anderen müssen mit DDR4-2666 auskommen. Intel begründet die Wahl zu DDR4-2933 und nicht DDR4-3200 mit der notwendigen Validierung für den schnelleren Standard. Dies gilt bei den kleineren Modellen auch für das Festhalten an DDR4-2666.

Neu für Comet Lake-S ist der Einsatz der Turbo Boost Max Technology 3.0 (TBMT). Eingeführt wurde die TBMT 3.0 in 2016 mit den Broadwell-E-Prozessoren. Mit der Skylake-Architektur ermöglichte Intel der Technik zwei anstatt nur einen Kern noch einmal deutlich höher zu takten. Mit den Cascade-Lake-X-Prozessoren brachte Intel die Turbo Boost Max Technology auf eine neue Stufe. Vier anstatt zwei Kerne werden als "superior cores" ausgewählt und arbeiten mit den höchsten Boost-Taktraten. Für Comet Lake-S spricht der TBMT 3.0 zwei Kerne an.

Der Thermal Velocity Boost macht einen zusätzlichen Boost möglich, der für zwei Kerne angelegt wird. Allerdings gibt es bei Comet Lake-S nur einen Schritt von +100 MHz, wenn die CPU-Temperatur unterhalb von 70 °C liegt. Darüber liegt kein zusätzlicher Boost an. Bei Comet Lake-H machte Intel noch einen weiteren Schritt von +200 MHz bei Temperaturen von 65 °C und weniger. Zwischen 65 und 85 °C lagen die zusätzliche 100 MHz an und über 85 °C wird kein Thermal Velocity Boost angelegt. Intel setzt für Comet Lake-S einfach den Max Turbo 3.0 etwas höher, sodass die +100 MHz des Thermal Velocity Boost ausreichen, um auf das gleiche Niveau zu kommen.

Bei den Preisen kennen wir bisher nur die Angaben von Intel in US-Dollar. Diese sind immer ohne Steuern und lassen sich nicht so einfach in Euro-Preise umrechnen. Der Core i9-10900K dürfte bei etwa 500 Euro landen.

Zu den Core-Prozessoren gesellen sich auch noch ein paar Pentium- und Celeron-Modelle:

Alle Pentium- und Celeron-Modelle verfügen über zwei Kerne und können vier Threads verarbeiten. Der Basis-Takt ist bis zu 4,2 GHz vergleichsweise hoch angesetzt. Einen Turbo-Takt gibt es bei diesen Modelle nicht. Die TDP liegt bei 58 W und an Arbeitsspeicher spricht Intel von DDR4-2666.

Zuletzt gibt es auch noch die Sondermodelle der T-Serie, die sich durch eine besonders niedrige Leistungsaufnahme auszeichnen:

Die T-Modelle kommen alle mit einer TDP von 35 W aus. Dementsprechend niedrig ist der Basis-Takt der Modelle mit vielen Kernen. So kommt der Core i9-10900T bei zehn Kernen auf gerade einmal 1,9 GHz. Einzelne Kerne kommen dann auf einen Takt von bis zu 4,6 GHz. Je weniger Kerne die T-Modelle haben, desto höher takten diese im Basis-Takt.

Keine Änderungen der integrierten Grafikeinheit und Fertigung

Keinerlei Änderungen gibt es bei der integrierten Grafikeinheit. Diese basiert noch immer auf der Gen9.5-Architektur. Fast alle neuen Prozessoren verwenden die UHD Graphics 630 mit einem Basistakt von 350 MHz und einem Boost-Takt von 1,2 GHz. Bei den kleineren Modellen (Celeron G5920, G5900 sowie dem Pentium Gold G6400T und G5900T) kommt die UHD Graphics 610 zum Einsatz.

Wie bereits angesprochen fertigt Intel die Comet-Lake-S-Prozessoren weiterhin in 14 nm. Allerdings verändert sich der Aufbau des Chips leicht, da nun Varianten mit bis zu zehn Kernen verfügbar sein werden. Dies hat unter anderem zur Folge, dass der L3-Cache von 16 auf 20 MB anwächst – 2 MB pro Kern sind hier vorhanden. Da es sich noch immer um die Skylake-Architektur handelt, ändert sich an der Cache-Hierarchie nichts. Wir haben also noch immer 256 kB an L2-Cache pro Kern und jeweils 32 kB an L1-I/D-Cache (Data und Instruction) pro Kern.

Intel macht keinerlei Angaben dazu, ob es sich um eine weitere Verbesserung des 14-nm-Prozesses handelt. Im Rahmen der Präsentation sprach man von kleineren Optimierungen, es handelt sich aber offenbar nicht um ein 14nm+++ – 14nm++ kamen für Coffee Lake Refresh zum Einsatz.

Ebenfalls keinerlei Angaben macht Intel zur Chipgröße und der Anzahl an Transistoren. Für die Coffee-Lake-Prozessoren gab es drei verschiedenen Dies – Quad-Core, Hexa-Core und Octa-Core. Somit dürfte es dieses mal noch einen zusätzlichen Deka-Core geben, der um 24 mm² größer also die vorherige Octa-Core-Variante. Die Chipfläche des Deka-Cores dürfte sich also auf 198 mm² belaufen.

Intel bestätigte Hardwareluxx gegenüber, dass die Zehn- und Achtkerner den gleichen Die verwenden und alle darunter positionierten Prozessoren ab sechs Kernen ebenfalls auf dem gleichen Chip basieren – hier werden entsprechend zwei oder vier Kerne deaktiviert. Einen Octa-Core-Die gäbe es demnach nicht mehr. Wir sind aber noch mit Intel in Gesprächen, ob dies so auch wirklich zutrifft.

LGA1200: Die neue Plattform

Die Core-Prozessoren der 10. Generation alias Comet Lake-S setzen eine neue Plattform voraus. Diese besteht aus den Mainboards mit Sockel LGA1200 und den dazugehörigen Chipsätzen Z490, H470, H410 und B460.

Der Comet-Lake-S-Prozessor stellt 16 PCI-Express-3.0-Lanes zur Verfügung. Diese können als 1x x16, 2x x8 oder 1x x8 + 2x x4 ausgeführt werden. Der Chipsatz ist per DMI 3.0 und damit bietet die Anbindung eine Datenrate von 8 GT/s pro Lane für eine Bandbreite von insgesamt 3,93 GB/s.

Der Z490-Chipsatz bietet 24 PCI-Express-Lanes, beim H470 sind es 20 und beim H410 6. Für den B460 liegen uns derzeit keinerlei Informationen für die Anzahl an PCI-Express-Lanes vor. Am Chipsatz angebunden sind beispielsweise 6x USB 3.2 Gen 2x1, 10x USB 3.2 Gen 1x1, 14x USB 2.0, 6x SATA und ein integriertes Gigabit-Ethernet. (diese Angaben gelten für den Z490). Per entsprechendem Controller und PHY können die Mainboards auch mit Intels Ethernet-Controller I225 (Codename Foxville) ausgestattet werden, der nicht mehr über den Interpacket-Gap-Fehler verfügt.

Die Mainboards mit H470, H410 und B460-Chipsatz verzichten neben einigen wenigen PCI-Express-Lanes auch auf so manchen USB-Anschluss.

Mit dem heutigen Tage können die Mainboardhersteller ihre Modelle der LGA1200-Plattform vorstellen. Entsprechend empfehlen wir einen Blick in die Mainboard-News zu werfen, wo wir einige der neuen Modelle vorstellen werden.

Neue Overclocking Funktionen per Software

Das Overclocking scheint für Intel bei den Comet-Lake-S-Prozessoren eine große Rolle zu spielen. Dazu bietet man auch neue Funktionen bzw. vereinfacht den Zugriff auf bestimmte Einstellungen. Der Intel Performance Maximizer wird ebenso aktualisiert wie das Extreme Tuning Utility (XTU).

Bei den Comet-Lake-S-Prozessoren wird es möglich sein, pro Kern zu entscheiden, ob das Hyperthreading aktiv ist oder nicht. Zudem wandert ein PCI-Express- und DMI-Overclocking in das XTU. Beides war bisher allerdings schon über andere Wege möglich.

Wohl wichtigster Punkt ist die Einführung einer Spannungs/Takt-Kurve, die genau festlegt, welche Spannung bei welchem Takt anliegen soll. Bei den GPUs von AMD und NVIDIA kennen wir dies bereits, bei den Prozessoren ist eine solche Möglichkeit allerdings neu. Die Spannungs/Takt-Kurve wird nicht nur im Intel-eigenen XTU zur Verfügung gestellt, sondern per API auch anderer Software zugänglich gemacht werden. Dies gilt außerdem für eine mögliche Kontrolle über das BIOS der Mainboards. Zumindest von ASUS ist uns bekannt, dass man die Spannungs/Takt-Kurve per Software wird anpassen können.

Thin STIM: Der Chip wird dünner

Zweiter Punkt beim Overclocking ist ein besserer Wärmeübergang im CPU-Package. Nicht alle Comet-Lake-S-Prozessoren verfügen über ein STIM – Soldered Thermal Interface Material. Sie sind also teilweise verlötet, wie dies bei den Coffee-Lake-Prozessoren schon der Fall ist. Alle Core-i9, i7- und i5-Prozessoren der 10. Generation haben einen verlöteten Heatspreader. Einzige Ausnahme bilden die Modelle Core i5-10400 und Core i5-10400F, die mal verlötet und mal mit  Wärmeleitpaste bzw. Polymer Thermal Interface Material (PTIM) auskommen müssen. Intel begründet dies mit Abhängigkeiten in der Fertigung dieser Modelle.

Am STIM ändert sich also nichts, dafür aber an der Dicke des Chips selbst. Auf einem Substrat sitzt der eigentliche Chip aus Silizium und dieser ist bei den Comet-Lake-S-Prozessoren etwas dünner. Bei Coffee-Lake-Chips beträgt die Dicke des Siliziums 800 µm, mit Comet Lake-S sollen es nur noch 500 µm sein. 0,3 mm weniger Material verwendet Intel hier also. Da Silizium kein guter Wärmeleiter ist, verspricht sich Intel hier eine bessere Wärmeableitung über einen dickeren Heatspreader. Dieser gleicht die fehlenden 0,3 mm wiederum aus und besteht weiterhin aus Kupfer. Dies spielt natürlich nicht nur für das Overclocking eine Rolle, sondern sollte sich auch positiv auf die Temperaturen im Normalbetrieb auswirken.

Den eigentlichen Chip um 0,3 mm dünner zu machen, stellt aus technischer Sicht kein großes Problem dar. Ein Core i7-8700K unter dem Rasterelektronenmikroskop offenbart, dass die Backend-of-Line (BEOL) einen wesentlichen Anteil an der Dicke eines Chips einnehmen, während die eigentlichen Transistoren Frontend-of-Line (FEOL) in einer nur sehr dünnen Schicht eingebracht sind.

Der Pfeil zur FEOL zeigt auf die Ebene, in der sich die Transistoren befinden ("eigentlicher Chip mit den Transistoren"). Die Transistoren befinden sich in einer nur sehr dünnen Schicht zwischen diesem Bereich und dem darüber liegenden Substrat. Hier werden die Größenordnungen deutlich, in denen wir uns bewegen.

Die schnellen K-Modelle im Fokus

Wir haben noch ein paar Zusatzinformationen zu den schnellen K-Modellen. Dies betrifft vor allem die Vorgaben zum Short Duration Power Limit (PL2) und der Zeit, wie lange dieses maximal anliegt.

Intel gibt diese Angaben aktuell nur für den Core i9-10900K, Core i7-10700K und Core i5-10600K heraus. Die TDP/PL1 liegt bei allen neuen Modellen bei 125 W. Der Core i9-9900K kam noch mit 95 W aus, der Core i9-9900KS benötigte schon den Schub auf 127 W.

Den größten Sprung aber macht das Short Duration Power Limit (PL2). 250 W genehmigt sich der Core i9-10900K für bis zu 56 s. Beim Core i7-10700K sind es 229 W und beim Core i5-10600K 182 W - für jeweils 56 s. Das PL2 wird um 100, 83 und 46 % gegenüber dem PL1 erhöht. Beim Core i9-9900K(S) sprachen wir noch von +25 %. Außerdem lag der Boost-Takt hier in den Standardeinstellungen nur für 28 s an. Allerdings erlauben die Mainboardhersteller meist Änderungen des PL1, PL2 und für Tau. Dies wird auch für Comet Lake-S der Fall sein.

Für die übrigen Modelle kennen wir die Angaben zu PL2 und Tau nicht. Intel dürfte aber bald die technische Dokumentation für die Core-Prozessoren der 10. Generation veröffentlichen und darin werden dann auch diese Informationen enthalten sein.

Eine erste Einschätzung und worüber Intel nicht spricht

Wir kennen nun die technischen Daten zu Comet Lake-S. Mit den Tests müssen wir allerdings noch etwas warten. Intel fokussiert sich stark auf das Gaming und das Overclocking – hier dürften die Stärken dieser Serie liegen. Sind die bisherigen Coffee-Lake-Prozessoren in Spielen meist noch etwas schneller als die Ryzen-Konkurrenz, dürfte sich dieser Vorsprung mit Comet Lake-S wieder etwas vergrößern. Auch beim Overclocking zeigt sich Intels Architektur und Fertigung etwas einfacher zugänglich. Welche Rolle diese für den Käufer spielt, steht auf einem anderen Blatt.

Viel interessanter ist aber, worüber Intel nicht spricht. So spielt PCI-Express 4.0 für Comet Lake-S keine Rolle, wenngleich einige Mainboard-Hersteller von einem "PCIe 4.0 Hardware Design" sprechen. Hier scheint man also zumindest eine entsprechende Kompatibilität vorzubereiten. Diese Auslegung scheint sich jedoch ausschließlich auf das PCB-Design und die verbauten Komponenten zu beziehen. Gigabyte spricht zum Beispiel von der Impedanz, also dem Wechselstromwiderstand, externen Taktgeneratoren, PCI-Express-Switches und Re-Drivern, um die Signalintegrität auch auf längeren Signalwegen aufrecht zu erhalten, um das "PCIe 4.0 Hardware Design" aufrecht zu erhalten.

Genau wie Gigabyte hat auch MSI offiziell die Unterstützung für PCI-Express 4.0 auf den CPU-seitigen Steckplätzen bestätigt. Mithilfe von entsprechend Lane-Switches, Re-Driver und Clock-Generator sind die MSI-Z490-Mainboards für PCI-Express 4.0 vorbereitet. ASRock spricht ebenfalls von einer PCIe-4.0-Vorbereitung mit den nachfolgenden Rocket-Lake-S-Prozessoren. Dies gilt jedoch nicht nur für den PEG-Slot, sondern auch für einen M.2-Steckplatz, sodass dann auch NVMe-SSDs mit PCIe-4.0-x4-Anbindung verwendet werden können und ihre vier Lanes von der Rocket-Lake-S-CPU erhalten (PCIe 4.0 16 + 4).

Intel wollte sich zu diesem Thema nicht weiter äußern. Hier verweist man auf den Mainboard-Hersteller und will dessen Motivation dahinter nicht weiter kommentieren.

Bisherigen Leaks zufolge wird die LGA1200-Plattform auch noch für die Rocket-Lake-S-Prozessoren zum Einsatz kommen. Rocket Lake-S soll PCI-Express 4.0 über die Lanes des Prozessors unterstützen. Eben darauf scheint Gigabyte seine Mainboards auszulegen.