Der Weg zu 9 GHz

Overclockers erläutern möglichen Pfad zu 10 GHz

In den vergangenen zwei Jahren konnten Overclocker wieder neue Taktrekorde erreichen. Nach mehr als acht Jahren schaffte es ein Core i9-13900K (Alder Lake) auf 8.812,85 MHz – der bisherige Rekord lag bei 8.722,78 MHz und wurde im August 2014 mit einem AMD FX-8370 aufgestellt. Die 9-GHz-Marke wurde dann mit Raptor Lake und einer verbesserten Fertigung ("Intel 7 Ultra") aufgestellt. Ein Core i9-13900KS brachte es auf 9.008,82 MHz. Schlussendlich erreichte ein Core i9-14900KS sogar 9.117,75 MHz.

Das Team hinter den Rekorden war zuletzt Overclocker Elmor zusammen mit dem OC-Team von ASUS. Diese haben nun bei Intel eine Präsentation zu den Rekorden gehalten, die auch per Video geteilt wurde. Zusammen mit der dazugehörigen Präsentation ergeben sich daraus ein paar interessante Erkenntnisse.

So zeigt sich sehr deutlich, dass es in den frühen 2000er Jahren ein Takt-Rennen gab. Ausgehend von den späten 1990er Jahren und wenigen hundert Megahertz erreichten die Prozessoren 2005 bereits mehr als 7 GHz. Bei diesen CPUs handelte es sich aber um Single-Core-Prozessoren. Mit der Einleitung der Multi-Core-Ära stagnierte das Frequenz-Wettrennen, die 8 GHz wurden dennoch 2007 geknackt und fünf Jahre später wurden die 8.722,78 MHz des AMD FX-8370 erreicht.

Bei Intel waren es Sandy Bridge (32 nm) und Broadwell (14 nm), die keine höheren Taktraten zuließen, auch Kaby Lake konnte mit einer verbesserten Fertigung in 14 nm+ daran wenig ändern. Erst mit Alder Lake (Intel 7 bzw. 10ESF) ging es dann wieder bergauf.

Ähnlich sah es bei AMD aus. Piledriver (32 nm) bis Excavator (28 nm) waren nicht besonders taktfreudig. Mit den Zen-Generationen ging es dann wieder bergauf, wenngleich AMD seine Prozessoren hinsichtlich des Performance-Designs der Prozessoren offenbar nicht auf extreme Taktraten auslegt (der AMD FX-8370 bildet offenbar eine Ausnahme) und dies somit eine Domäne von Intel bleibt.

"Intel 7 Ultra" und Helium verhalfen zum Durchbruch

Neben den zahlreichen Optimierungen der Fertigung in 10 nm und der entsprechenden Auslegung im Design verhilft auch die Kühlung den Overclockern zu immer höheren Ergebnissen.

Kommt zumeist eine Kühlung mittels flüssigem Stickstoff zum Einsatz, wird für die absoluten Taktrekorde flüssiges Helium verwendet. Dieses ist mit 4,2 K (- 269 °C) noch einmal deutlich kühler als der sonst verwendete flüssige Stickstoff mit 77,4 K (-196 °C). Für einen Versuch einen neuen Taktrekord aufzustellen benötigt man allerdings etwa 100 l an flüssigem Helium für eine Stunde und dieses kostet 5.000 US-Dollar.

Aber natürlich ist nicht jeder Prozessor oder jedes Modell eines Core i9-14900K(S) in der Lage solche Rekorde aufzustellen. Per Selektion bzw. Binning, die Overclocker selbst sagen vermutlich einer aus 10.000 oder mehr, wird der beste Prozessor ausgewählt. Dieser muss ausreichend OC-Potential bieten, aber auch mit den extrem niedrigen Temperaturen zurechtkommen. Auch die Skalierung in Spannung und Temperatur muss stimmen.

Aber es reicht auch nicht einen vermeintlich neuen Rekord aufzustellen. Dieser muss verifiziert werden und es ist nicht ganz einfach sicherzustellen, dass der Prozessor diesen Takt auch tatsächlich eingehalten hat. Die modernen Prozessoren wechseln ihre Taktraten extrem schnell und es gab auch bereits Fehler, die dafür sorgten, dass zu hohe Taktraten ausgelesen wurden, was so mancher Mainboard-Hersteller dann auch für sein Marketing nutzen wollte.

Sind die 10 GHz möglich?

Ob die 10 GHz bald erreicht werden können, hängt von vielen Faktoren ab. Diese sind eine Mischung aus Auslegung des Designs (Chiplet-Design, Packaging, etc.), Fortschritte in der Fertigung, thermisches Interface des Prozessors und vieles mehr. Welchen Weg Intel hier mit Arrow Lake einlegen wird, lässt sich aktuell kaum absehen. Der Raptor-Lake-Refresh bildet vorerst einen höchstmöglichen Abschluss in der Fertigung in Intel 7. Ob dies mit Arrow Lake und einer Fertigung in Intel 20A wiederholt werden kann, wird sich zeigen müssen.

Neben dem Video gibt es auch noch einen Blog-Beitrag von SkatterBencher zu diesem Thema.