Przeglądanie procesorów może być dość złożone. Zanim przystąpisz do testów wydajności, musisz zapoznać się z wieloma terminami, takimi jak krzem, matryca, pakiet, IHS oraz sTIM. To spora dawka żargonu, która wymaga wyjaśnienia. W tym artykule zdefiniujemy najważniejsze elementy procesora, które są często omawiane przez entuzjastów komputerowych.
Warto podkreślić, że ten materiał nie jest dogłębną analizą, lecz raczej wprowadzeniem do powszechnie używanej terminologii, skierowanym do nowicjuszy w świecie procesorów.
Krzem jako fundament
Już ponad dekadę temu Intel ujawnił podstawy produkcji procesorów, zaczynając od surowców aż po gotowy produkt. Wykorzystamy ten proces jako przewodnik, koncentrując się na kluczowym elemencie procesora: kości.
Pierwszym krokiem w produkcji procesora jest wykorzystanie krzemu. Ten pierwiastek chemiczny jest najczęściej spotykanym składnikiem piasku. Intel rozpoczyna proces od wlewka krzemowego, który następnie jest cięty na cienkie krążki zwane waflami.
Wafle są polerowane do uzyskania „lustrzanej, gładkiej powierzchni”, po czym rozpoczyna się właściwa praca. Krzem przekształca się z surowca w elektroniczną potęgę.
Na waflach stosuje się fotomaski, które następnie są naświetlane światłem UV, trawione i pokrywane kolejną warstwą fotorezystu. Ostatecznie są one pokrywane jonami miedzi i polerowane, a następnie dodawane są warstwy metalu, aby połączyć wszystkie miniaturowe tranzystory obecne na waflu. (Jak wspomniano, omówimy jedynie podstawowe aspekty procesu).
Na tym etapie wafle są testowane pod kątem funkcjonalności. Te, które przejdą testy, są cięte na małe prostokątne fragmenty zwane matrycami. Każda matryca może zawierać wiele rdzeni przetwarzających, pamięć podręczną oraz inne elementy procesora. Po pokrojeniu matryce są ponownie testowane, a te, które przejdą, trafiają na półki sklepowe.
Krzemowa matryca procesora Intel Core dziesiątej generacji.
To, czym jest kość, to niewielki kawałek krzemu wypełniony tranzystorami, stanowiący serce każdego procesora. Pozostałe fizyczne komponenty wspierają tę jednostkę w wykonywaniu jej zadań.
Nie ma prostego sposobu, aby jednoznacznie określić, czy dany procesor ma jedną matrycę, czy więcej. To zależy od producenta.
Intel jest znany z używania pojedynczej matrycy w swoich procesorach konsumenckich, co nazywane jest projektem monolitycznym. Główną zaletą monolitycznej konstrukcji jest wyższa wydajność, ponieważ wszystkie komponenty są umieszczone na tej samej matrycy, co minimalizuje opóźnienia w komunikacji.
Jednak tworzenie coraz mniejszych tranzystorów w ramach jednego rozmiaru krzemu staje się coraz trudniejsze. Również produkcja pojedynczych matryc działających z wieloma rdzeniami, zwłaszcza w przypadku ośmiu lub dziesięciu rdzeni, jest wyzwaniem.
Układ procesora AMD Threadripper korzystający z wielu CCX.
Sytuacja wygląda inaczej w przypadku AMD. Chociaż firma produkuje kilka procesorów monolitycznych, linia komputerów stacjonarnych Ryzen 3000 korzysta z mniejszych chipów krzemowych, z których każdy zawiera cztery rdzenie. Te chipy nazywane są kompleksem rdzeniowym lub CCX. Są one łączone, aby stworzyć większą matrycę zwaną CCD (Chiplet Die). CCD stanowi to, co w żargonie AMD określa się jako kostka, czyli kilka małych chipletów krzemowych połączonych w działający procesor.
Procesory AMD posiadają również matrycę krzemową oddzieloną od CCD, znaną jako matryca I/O. Nie będziemy wchodzić w szczegóły, ale więcej informacji można znaleźć w artykule TechPowerUp z czerwca 2019 r..
Ze względu na złożoność produkcji działających matryc krzemowych, łatwiej jest wytworzyć mniejszą jednostkę z czterema rdzeniami niż pojedynczą matrycę z dziesięcioma rdzeniami.
Pakowanie CPU
Gdy kość jest gotowa, potrzebuje wsparcia, aby mogła komunikować się z resztą systemu komputerowego. Proces ten zazwyczaj zaczyna się od niewielkiej, zielonej płytki, często określanej jako podłoże.
Po odwróceniu gotowego procesora, spód zielonej płytki jest pokryty złotymi stykami (lub pinami, w zależności od producenta). Te styki pasują do gniazda płyty głównej, umożliwiając procesorowi komunikację z pozostałymi elementami systemu.
Wracając do naszego procesora, nie omówiliśmy jeszcze silikonowej matrycy. Kluczowym elementem jest materiał interfejsu termicznego, znany jako TIM. TIM poprawia przewodność cieplną, co jest istotne dla efektywnego chłodzenia procesora. Zazwyczaj występuje w postaci pasty termicznej lub sTIM (materiał lutowany).
Rodzaj TIM może się różnić w zależności od generacji procesorów danego producenta. Nie zawsze wiadomo, co jest stosowane w danym procesorze, chyba że samodzielnie zapoznasz się z informacjami na jego temat lub zdecydujesz się na „delid” gotowego procesora. Na przykład Intel stosował pastę termiczną od 2012 do 2018 roku, a potem przeszedł na sTIM w wyższych modelach Core dziewiątej generacji.
Podsumowując, elementy składające się na opakowanie to: matryca, podłoże i TIM.
Render procesora AMD Ryzen. Nazwa marki jest widoczna na IHS.
Na koniec, na górze opakowania znajduje się zintegrowany rozpraszacz ciepła, znany jako IHS. IHS rozprowadza ciepło z procesora na większej powierzchni, co pomaga w obniżeniu jego temperatury. Wentylator procesora lub system chłodzenia cieczą odprowadza ciepło zgromadzone na IHS. Zazwyczaj IHS wykonany jest z niklowanej miedzi, a nazwa procesora jest na nim umieszczona, jak pokazano powyżej.
To kończy naszą krótką podróż po procesorach. Podsumowując, kostka to kawałek krzemu zawierający rdzenie procesora, pamięci podręczne i inne elementy. Pakowanie składa się z matrycy, podłoża oraz TIM, a na koniec mamy IHS. Istnieje znacznie więcej szczegółów, ale te podstawowe informacje opierają się na wiadomościach i recenzjach dotyczących procesorów.
newsblog.pl