Die Rakete mit Fehlstart: Core i5-11600K, Core i7-11700K und Core i9-11900K im Test

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intel-rkl-s-packageDer durchaus etwas unorthodoxe Start de 11. Core-Generation für den Desktop findet heute sein Ende – aus Sicht der Käufer ist dies der Anfang, denn ab sofort werden die Prozessoren offiziell ausgeliefert und in Form des Core i5-11600K, Core i7-11700K und Core i9-11900K schauen wir uns die drei typischsten Modellvarianten dieser Serie an. Was leistet die Sunny-Cove-Architektur im Cypress-Cove-Gewand, gefertigt in 14 nm? In welchen Segmenten kann sich Intel gegen AMDs Ryzen-5000-Serie durchsetzen? Welche Neuerungen bietet der überarbeitete Speichercontroller? Auf all diese Fragen versuchen wir eine Antwort zu finden.

Unorthodox ist der Start daher, weil es nicht oft verkommt, dass ein Prozessor-Hersteller bzw. die Mainboard-Partner die neuen Platinen bereits gut zwei Monate vor dem Start der neuen Prozessoren verkaufen. Wohlgemerkt sprechen wir von neuen Platinen einer bereits bestehenden Plattform, die zu den Rocket-Lake-Prozessoren und deren Vorgängern kompatibel ist. Noch etwas wirrer wird dies, da ein Händler ein Modell, den Core i7-11700K, bereits vor dem offizielle Startschuss verkaufte und wir so unter anderem einen Vorab-Test präsentieren konnten. Allerdings basierten die ersten Benchmarks auf noch recht frühen Microcode-Versionen. Für den erwähnten Core i7-11700K sind die Änderungen zum aktuellen Stand aber gering bis gar nicht mehr vorhanden. Der Core i9-11900K dürfte aber vor allem durch die Einführung der Adaptive Boost Technology profitieren. Insofern werfen wir heute einen frischen Blick auf den Stand der Dinge.

Aber fangen wir von vorne an: Mit der Cypress-Cove-Architektur präsentiert Intel eine neue Mikroarchitektur. So neu ist diese aber eigentlich gar nicht, denn bei Cypress Cove handelt es sich um eine auf 14 nm adaptierte Version von Sunny Cove, die Mitte 2019 für die mobilen Ice-Lake-Prozessoren vorgestellt wurde. Diese hat maximal vier Kerne und hier zeigte sich dann bereits, dass Intel große Probleme mit der Fertigung in 10 nm hat, denn Ice Lake-H für Notebooks mit mehr als vier Kernen oder Ice Lake-S für den Desktop hat es nie gegeben.

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Cypress Cove existiert nur, weil Intel große Probleme mit der Einführung der Fertigung in 10 nm hatte. Komplett überwunden sind diese noch immer nicht, denn die Auswirkungen für Intel als Integrated Device Manufacturer (IDM), der die Entwicklung der Chips und die Fertigung unter einem Dach ausführt, sind enorm. Ice Lake sollte in 10 nm extrem breit aufgestellt werden. Geschafft hat man dies nur für wenige Notebook-Chips. Gerüchte, Intel würde gar keine Desktop-Prozessoren in 10 nm fertigen, haben daher niemanden mehr verwundert. Als Enhanced 10nm SuperFin werden alle Prozessoren ab Ende 2021 bzw. Anfang 2022 in 10 nm erwartet.

Erst kürzlich verkündete Intel seine Zukunftsvisionen für die Fertigung. Darin bekräftigt das Unternehmen bis 2023/24 wieder eine Vorreiterrolle einnehmen zu wollen. Mit der Fertigung in 7 nm will man wieder auf Augenhöhe mit den anderen Halbleiterherstellern sein und die mehrjährigen Probleme, die sich kaum besser als in den Rocket-Lake-Prozessoren ausdrücken lassen, überwunden haben.

Um später die Ergebnisse besser einordnen zu können schauen wir uns die drei Testkandidaten einmal gesondert an, bevor wir dann einen Blick auf die gesamte Modellpalette werfen.

Gegenüberstellung der Rocket-Lake-S-Prozessoren
Modell Kerne Basis-TaktTurbo 2.0Turbo 3.0TVBABTAll-Core-TurboTDPPL1/PL2
Core i9-11900K 8 3,5 GHz5,1 GHz5,2 GHz5,3 / 4,8 GHz5,1 GHz4,7 GHz125 W125/251 W
Core i7-11700K 8 3,6 GHz4,9 GHz5,0 GHz--4,6 GHz125 W125/251 W
Core i5-11600K 6 3,9 GHz4,9 GHz---4,6 GHz125 W125/251 W

Das Fehlen eines 10-Kern-Modells fällt hier besonders deutlich auf, denn sowohl der Core i7-11700K als auch der Core i9-11900K besitzen acht Kerne Doch in der Taktung gibt es einige Unterschiede, denn sowohl der Thermal Velocity Boost (TVB) als auch die Adaptive Boost Technology (ABT) werden dem Core-i9-Modell vorbehalten bleiben. Nominell haben all die hier aufgeführten Prozessoren ein PL1 von 125 W und ein PL2 von 251 W. Nach 56 s fallen die Prozessoren vom PL2 auf das PL1 zurück, wenn denn das BIOS alle Limits korrekt setzt. Die Adaptive Boost Technology wird eine optionale Funktion bleiben, die standardmäßig nicht aktiviert ist. In den Benchmarks werden wir den Core i9-11900K daher sowohl mit als auch ohne ABT sowie mit und ohne Power-Limits testen.

Auch wenn die Rocket-Lake-Prozessoren mit der bestehenden LGA1200-Plattform kompatibel sind, so gibt es dennoch ein paar Unterschiede in der Versorgung.

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Intel vergleicht die neuen Comet-Lake-Prozessoren (hellblau) mit den neuen Rocket-Lake-Modellen (dunkelblau) und nennt vor allem Ströme und Leistung in jeweils einem Performance- und einem Basis-Profil. Den meisten am geläufigsten dürften das Performance-Profil sein, das Basisprofil ist vor allem für OEM-Hersteller interessant, die die Prozessoren in Systemen einsetzen, in denen die Versorgung und Kühlung in gewisser Weise eingeschränkt ist.

Für die Rocket-Lake-Prozessoren mit acht Kernen und bei 125 W sieht Intel für das Basis-Profil ein höheres PL2-Limit vor. Das Performance-Profil ist weitestgehend identisch. Für zehn bzw. acht Kerne bei 65 W sieht Intel im Basis-Profil eine geringere PL2-Leistungsaufnahme vor. Bei 65 W mit jeweils sechs Kernen ist das PL2 für das Performance-Profil höher angesetzt, das Basis-Profil aber mit einer geringeren Leistungsaufnahme. Für die sparsamen 35-W-Modelle reduziert Intel das PL2 für Rocket Lake geringfügig.

Es gibt also einige geringfügige Verschiebungen innerhalb der einzelnen Modelle. Besonders die für uns interessanten 125-W-Modelle sind aber nahezu identisch ausgelegt. Schon anders sieht dies für die Modelle mit 65 und 35 W aus.

Die Anforderungen an den Sockel LGA1200 sind aus Sicht der Mainboards identisch, schließlich sollen die Rocket-Lake-Prozessoren auf Mainboards mit 400-Series-Chipsatz ebenso laufen wie die alten Comet-Lake-Modelle auf den neuen Mainboards mit 500-Series-Chipsatz. Bis auf die PCI-Express-4.0-Lanes, vereinzelt auch einen an den Prozessor angebundenen M.2-Steckplatz sowie einige weitere Kleinigkeiten, sind die Unterschiede in der Plattform nicht sonderlich groß.

Ein weiterer Boost: Adaptive Boost Technology

Zusammen mit den neuen Rocket-Lake-S-Prozessoren führt Intel einen weiteren Boost-Mechanismus ein. Die Adaptive Boost Technology (ABT) ist standardmäßig im BIOS deaktiviert und funktioniert auch nur beim Core i9-11900K und Core i9-11900KF. Zum Turbo Boost 2.0 und 3.0 sowie dem schon bekannten Thermal Velocity Boost (TVB) gesellt sich nun noch ein Adaptive Boost Technology (ABT), der auf alle Kerne angewendet wird, wenn die Spannungsversorgung und Voraussetzungen der Kühlung dies ermöglichen.

Die Core-i9-Prozessoren erreichen bei einer Temperatur von weniger als 70 °C einen Thermal Velocity Boost von 5,3 GHz auf zwei Kernen. 5,2 GHz sind es ohne TVB und mit Turbo Boost 3.0. Werkeln mehr als zwei Kerne, sind maximal 5,1 GHz möglich, via TVB bisher jedoch nur für bis zu vier Kerne.

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Hier kommt nun der Adaptive Boost ins Spiel: Geben die Spannungsversorgung und Kühlung es her, arbeiten alle acht Kerne auf 5,1 GHz. Für bis zu vier Kerne liegt man weiterhin auf Niveau des TVB, für mehr als vier Kerne überschreiten die bis zu 5,1 GHz aber bei weitem die bisherigen Vorgabe von 4,9 bzw. 4,8 GHz. Wir haben den Core i9-11900K einmal mit allen Power-Limits und einmal ohne diese und mit ABT getestet, um den Unterschied aufzeigen zu können.

Wie alle automatischen Boost-Mechanismen fällt auch der Adaptive Boost in die von Intel vorgesehenen Spezifikationen und wird daher nicht als Overclocking angesehen. Daher bleibt natürlich auch die Garantie bestehen.

Die gesamte Rocket Lake-S Modellpalette

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Schauen wir uns nun die gesamte Modellplatte der 11. Core-Generation für den Desktop an:

Gegenüberstellung der Rocket-Lake-S-Prozessoren
Modell Kerne Basis-TaktTurbo 2.0Turbo 3.0TVBAll-Core-TurboTDPSpeicheriGPUPreis
Core i9-11900K 8 3,5 GHz5,1 GHz5,2 GHz5,3 / 4,8 GHz4,7 GHz125 WDDR4-3200UHD 750539 USD
Core i9-11900KF 8 3,5 GHz5,1 GHz5,2 GHz5,3 / 4,8 GHz4,7 GHz125 WDDR4-3200-513 USD
Core i9-11900 8 2,5 GHz5,0 GHz5,1 GHz5,2 / 4,7 GHz4,6 GHz65 WDDR4-3200UHD 750439 USD
Core i9-11900F 8 2,5 GHz5,0 GHz5,1 GHz-4,6 GHz65 WDDR4-3200-422 USD
Core i9-10900T 8 1,5 GHz4,8 GHz4,9 GHz-3,7 GHz35 WDDR4-3200UHD 750439 USD
Core i7-11700K 8 3,6 GHz4,9 GHz5,0 GHz-4,6 GHz125 WDDR4-3200UHD 750399 USD
Core i7-11700KF 8 3,6 GHz4,9 GHz5,0 GHz-4,6 GHz125 WDDR4-3200-374 USD
Core i7-11700F 8 2,5 GHz4,8 GHz4,9 GHz-4,4 GHz65 WDDR4-3200-323 USD
Core i7-11700 8 2,5 GHz4,8 GHz4,9 GHz-4,4 GHz65 WDDR4-3200UHD 750298 USD
Core i7-11700T 8 1,4 GHz4,5 GHz4,6 GHz-3,6 GHz35 WDDR4-3200UHD 750323 USD
Core i5-11600K 6 3,9 GHz4,9 GHz--4,6 GHz125 WDDR4-3200UHD 750262 USD
Core i5-11600KF 6 3,9 GHz4,9 GHz--4,6 GHz125 WDDR4-3200-237 USD
Core i5-11600 6 2,8 GHz4,8 GHz--4,3 GHz65 WDDR4-3200UHD 750213 USD
Core i5-11600T 6 1,7 GHz4,1 GHz--3,5 GHz35 WDDR4-3200UHD 750213 USD
Core i5-11500 6 2,7 GHz4,6 GHz--4,2 GHz65 WDDR4-3200UHD 750192 USD
Core i5-11500T 6 1,5 GHz3,9 GHz--3,4 GHz35 WDDR4-3200UHD 750192 USD
Core i5-11400 6 2,6 GHz4,4 GHz--4,2 GHz65 WDDR4-3200UHD 750182 USD
Core i5-11400F 6 2,6 GHz4,4 GHz--4,2 GHz65 WDDR4-3200-157 USD
Core i5-11400T 6 1,3 GHz3,7 GHz--3,3 GHz35 WDDR4-3200UHD 750182 USD

Oben aufgeführte Prozessoren basieren auf dem Rocket-Lake-S-Chip. Alle neuen Prozessoren basieren auf dem gleichen Chip, der dann mit sechs oder acht Kernen ein konkretes Produkt wird. Wie bei der vorherigen Generation gibt es K-Modelle (offener Multiplikator und mit integrierte Grafikeinheit), ein KF-Modell (offener Multiplikator ohne integrierte Grafikeinheit), F-Modelle (ohne integierte Grafikeinheit), ohne jeglichen Zusatz (mit deutlich reduziertem Power-Limit und reduzierten Taktraten) und T-Modelle, die über eine TDP von nur 35 W verfügen. Nur die drei Core-i9-Spitzenmodelle unterstützen den Thermal Velocity Boost mit einem Takt von bis zu 5,3 GHz. Der Core i9-11900K soll unter guten Bedingungen sogar 4,8 GHz auf allen Kernen erreichen.

Die Core-i7- und Core-i5-Modelle ordnen sich dann entsprechend ihrer Platzierung in der Produktpalette ein. Allesamt unterstützen sie DDR4-3200 und die integrierte Grafikeinheit (bis auf die F-Modelle) mit 36 EUs.

Preislich steht der Core i9-11900K mit einem Preis von 539 US-Dollar ganz oben in der Tabelle – stellt aber auch das Spitzenmodell dar. Euro-Preise kennen wir noch nicht. Ein AMD Ryzen 7 5800X kostet derzeit 429 Euro und ist ab sofort verfügbar. Es deutet sich allerdings an, dass gerade die Core-i9-Modelle zu teuer sind. Der von uns vorab getestete Core i7-11700K soll 399 US-Dollar kosten, was im Vergleich auch noch etwas zu viel sein dürfte. Schon besser sieht es für die kleineren Modelle aus. Ein Core i5-11600K für 262 US-Dollar ist im Vergleich zum Ryzen 5 5600X, der aktuell 330 Euro kostet, ganz gut positioniert.

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Darüber hinaus gibt es noch einige weitere Modelle, bei denen es sich um einen Refresh der Comet-Lake-S-Prozessoren handelt.

Gegenüberstellung der Comet-Lake-S-Refresh
Modell Kerne Basis-TaktTurbo 2.0Turbo 3.0All-Core-TurboTDPSpeicheriGPUPreis
Core i3-10325 4 3,9 GHz4,7 GHz-4,5 GHz65 WDDR4-2666UHD 630154 USD
Core i3-10305 4 3,8 GHz4,5 GHz-4,3 GHz65 WDDR4-2666UHD 630143 USD
Core i3-10305T 4 3,0 GHz4,0 GHz-3,7 GHz35 WDDR4-2666UHD 630143 USD
Core i3-10105 4 3,7 GHz4,4 GHz-4,2 GHz65 WDDR4-2666UHD 630122 USD
Core i3-10105F 4 3,7 GHz4,4 GHz-4,2 GHz65 WDDR4-2666UHD 63097 USD
Core i3-10105T 4 3,0 GHz3,9 GHz-3,6 GHz35 WDDR4-2666UHD 630122 USD
Pentium Gold G6605 2 4,3 GHz---65 WDDR4-2666UHD 63086 USD
Pentium Gold G6505 2 4,2 GHz---65 WDDR4-2666UHD 63075 USD
Pentium Gold G6505T 2 3,6 GHz---35 WDDR4-2666UHD 63075 USD
Pentium Gold G6405 2 4,1 GHz---65 WDDR4-2666UHD 63064 USD
Pentium Gold G6405T 2 3,5 GHz---35 WDDR4-2666UHD 63064 USD

Nun schauen wir uns die Änderungen der Rocket-Lake-Prozessoren an und was sie von den bisher auf dem Desktop allgegenwärtigen Skylake-Derivaten unterscheidet.


Die Sunny-Cove-Architektur bedeutete für Intel die erste grundlegende Neustrukturierung einer Prozessor-Mikroarchitektur seit Skylake aus dem Jahre 2015. Das, was wir als Comet Lake-S aktuell noch auf dem Desktop sehen, basiert eben noch auf Skylake. Erst mit Rocket Lake-S findet nun ein Wechsel statt, der aber von dem Umstand begleitet wird, dass die Prozessoren weiterhin in 14 nm gefertigt werden. Bis heute, also Frühjahr 2021, hat es Intel also nicht geschafft, die Fertigung in 10 nm in den Griff zu bekommen.

Sunny Cove ist gleichzeitig nur der erste Schritt gewesen. Denn mit Willow Cove und den Tiger-Lake-Prozessoren ist Intel im mobilen Segment schon den nächsten Schritt gegangen und hat gleichzeitig die Fertigung in 10 nm derart verbessert, dass nun zumindest eben diese Mobilprozessoren gefertigt werden können. Die Ausbeute soll trotz 10 nm dank der "10nm SuperFin Technology" zwar noch nicht an einem Punkt sein, den sich Intel gewünscht hat, zumindest aber die mobilen Prozessoren können in dieser Form ihre Leistungsziele erreichen.

Doch Cypress Cove bringt nun den Wechsel auf eine völlig neue Architektur. Diese besitzt ein breiteres Front-End und ein tieferes Back-End.

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Intel führt mit Cypress Cove eine 5-Wide-Out-of-Order-Architektur-Pipeline ein. Hier gibt es nun vier Unified Reservation Station (RS), was es Intel ermöglicht, die Instruktionen paralleler einfließen zu lassen, als bei Skylake. Womöglich auch um den Spectre-Mitigierungen entgegen zu wirken, hat Intel der AGU (Address Generation Unit) vier feste Ports zugewiesen. Jeweils zwei AGUs wird eine Load/Store-Unit zugewiesen. Für VEC- und INT-Berechnungen gibt es nun weitere Recheneinheiten in den jeweiligen Ports. All diese Maßnahmen sollen zur Beschleunigung der Architektur beitragen.

Weiterhin wird Cypress Cove neue ISA-Befehlssätze unterstützen. Dazu gehören Vector-AES und SHA-NI, aber auch AVX512. Bei den beiden erstgenannten handelt es sich um Algorithmen zur Hardwarebeschleunigung von Ver- und Entschlüsselungen. Generell soll der Fokus auf der Beschleunigung von Krypthografie-Algorithmen liegen, was wiederum die von Intel angesprochenen Optimierungen bei den speziellen Anwendungen betrifft.

Besonders die AVX512-Erweiterungen stehen bei Rocket Lake-S im Fokus, denn hier kann die ein oder andere Anwendung durchaus umfangreich profitieren:

Im Rahmen des Vorab-Tests des Core i7-11700K war die Unterstützung von AVX512 besonders im Y-Cruncher-Benchmark zu erkennen.

Aufgrund der Erweiterung des Linear Adress Space auf 57 Bit, bzw. des Physical Adress Space auf 52 Bit wird ein Prozessor auf Basis der Cypress-Cove-Architektur bis zu 4 TB an Arbeitsspeicher pro Sockel ansprechen können. Diese Anleite der Sunny-Cove-Architektur wird allerdings nur bei den Xeon-Prozessoren (Ice Lake-SP) eine Rolle spielen.

Änderungen gibt es auch in der Cache-Hierarchie. Der L1-Data-Cache wird um 50 % von 32 auf 48 kB vergrößert. Der L2-Cache gar auf 512 kB pro Kern verdoppelt. Der Translation Lookaside Buffer (TLB) wächst ebenfalls an, bietet zudem die Möglichkeit, größere Adresstabellen anzulegen. Auch der µOP-Cache wächst an.

Gegenüberstellung der Prozessoren
  Skylake Sunny Cove Cypress Cove Willow Cove
L1-Data Cache 32 KByte pro Kern 48 KByte pro Kern 48 KByte pro Kern 48 KByte pro Kern
L1-Instruction Cache 32 KByte pro Kern 32 KByte pro Kern 32 KByte pro Kern 32 KByte pro Kern
L2-Cache 256 kByte pro Kern 512 kByte pro Kern 512 kByte pro Kern 1.280 kByte pro Kern
L2-Cache TLB 1.536 2.048 2.048 2.048
L3-Cache 20 MB bei 10 Kernen 8 MB bei 4 Kernen 16 MB bei 8 Kernen 12 MB bei 4 Kernen
µOp-Cache 1.500K µOps 2.250K µOps 2.250K µOps -
OoO Window 224 352 352 -
In-Flight Loads 72 128 128 128
In-Flight Stores 56 72 72 72
Speichercontroller DDR4-2933 DDR4-3200
LPDDR4-3744
DDR4-3200 DDR4-3200
LPDDR4-3744
LPDDR5-5400

Von Skylake zu Sunny Cove zeigen sich deutliche Veränderungen in der Größe des L1-Data- und des L2-Cache. Dessen Kapazität hat sich pro Kern in diesem Schritt verdoppelt – beim L1-Data-Cache um 50 % erhöht. Die Kapazität des L3-Cache hat sich hingegen nicht verändert. Alle Angaben zu den Caches können von Sunny Cove zu Cypress Cove übernommen werden.

Mit den Tiger-Lake-Prozessoren hat Intel in der Willow-Cove-Architektur einen weiteren Schritt gemacht, den wir aber erst gegen Ende des Jahres mit Alder Lake außerhalb des ultramobilen Bereichs sehen werden – sprich auch auf dem Desktop. Hier wurde die Größe des L2-Caches mehr als verdoppelt (im Vergleich zu Cypress/Sunny Cove). Pro Kerne wächst der L3-Cache um 50 % an.

Außerdem hat Intel die Branche Prediction hinsichtlich der Genauigkeit verbessert – interessanterweise ist genau hier (mindestens) eine der Lücken in der Skylake-Architektur vorhanden gewesen, die zu den Side-Channel-Attacken geführt hat.

Rocket Lake-S und die Fertigung in 14 nm

Intel fertigt die Rocket-Lake-S-Prozessoren also weiterhin in 14 nm. Anders als beim Comet-Lake-S-Vorgänger fertigt Intel nur noch einen Chip, der immer acht Kerne plus eine integrierte Grafikeinheit vorzuweisen hat. Die Unterscheidung eines 10-Kern-Chip und eines 6-Kern-Chips gibt es bei Intel hinsichtlich der Fertigung von Rocket Lake-S also nicht.

Hinsichtlich der Fertigung stellt sich die Frage, warum Intel von Comet Lake-S mit bis zu zehn Kernen nun bei Rocket Lake-S mit maximal acht Kernen einen Schritt zurück macht. Auf unsere Nachfrage hin erbrachte die Antwort das zu erwartende Ergebnis: Durch die größeren Caches und die angewachsene GPU ist es Intel nicht möglich, mehr als acht Kerne auf dem Chip unterzubringen. Die CPU- und GPU-Architektur war auf eine Fertigung in 10 nm hin ausgelegt und ist in 14 nm eben deutlich größer geworden, sodass es wirtschaftlich für Intel sinnvoller war, auf acht Kerne zu limitieren.

Auf die Frage hin ob es nicht denkbar gewesen wäre, die integrierte Grafikeinheit wegzulassen und somit einen Chip mit zehn oder gar zwölf Cypress-Cove-Kernen zu realisieren, verwies Intel auf die Abwägung in der weiteren Nutzung der Rocket-Lake-S-Prozessoren. So sei die integrierte Grafikeinheit für die meisten Spieler zwar nicht wichtig, im OEM-Geschäft hingegen schon und die RKL-S-Dies kommen eben nicht nur im Gaming-Segment zum Einsatz. Insofern hat man sich in der Auslegung des Chips auf acht Kerne plus integrierte Grafikeinheit festgelegt.

Intel macht üblicherweise keinerlei Angaben zur Größe seiner Chips. Da auch schon der erste Core i7-11700K geköpft wurde, können wir dessen Größe nun anderweitig ermitteln. Das gesamte LGA1200-Package mit Abmessungen von 37,5 x 37,5 mm herangezogen, kommt der Chip auf eine Größe von 11,37 mm x 23,71 mm und damit eine Gesamtfläche von 269,58 mm².

Gegenüberstellung der Chipgrößen
  Größe Maximale Anzahl KerneAnzahl Transistoren
Rocket Lake-S 269,6 mm² 8≈ 6 Milliarden
Comet Lake-S 206,1 mm² 10-
Coffee Lake-S (Refresh) 180,3 mm² 8≈ 4 Milliarden
Coffee Lake-S 153,6 mm² 6-
Ryzen 5000 (2x CCD + IOD) 286,4 mm² 1610,39 Milliarden

Vergleicht man dies mit dem Vorgänger Comet Lake-S, der auf 206,1 mm² kommt, wächst der neuen Chip mit acht Cypress-Cove-Kernen um etwa 30 % an. Noch einmal sei erwähnt, dass die 11. Core-Generation nur acht Kerne anzubieten hat, der Vorgänger allerdings derer zehn und dennoch wird der Chip größer. Dies ist der Grund dafür, warum wir letztendlich keine 10-Kern-Modelle der Rocket-Lake-S-Prozessoren sehen. Die Chips wären einfach zu groß geworden und die Fertigung weniger wirtschaftlich.

Überraschenderweise nannte Intel die Anzahl der Transistoren und gab diese mit etwa 6 Milliarden an. Ein Ryzen 5800X mit acht Kernen, also einem CCD und einem IOD, kommt auf 6,24 Milliarden Transistoren. Der doppelte CCD-Ausbau bringt es auf 10,4 Milliarden Transistoren und eine Gesamtfläche von 286,4 mm².

Gegenüberstellung der Fertigungsgrößen
  Transistordichte
TSMC 16 nm 28,2 MT/mm²
TSMC 14 nm 52,5 MT/mm²
TSMC 7 nm 91 MT/mm²
TSMC 5 nm ≈ 170 MT/mm²
TSMC 3 nm ≈ 300 MT/mm²
Intel 14 nm 37,5 MT/mm²
Intel 10 nm 101 MT/mm²
Intel 7 nm ≈ 200 bis 250  MT/mm²

Da Intel nun zum gefühlt x-ten Mal auf die Fertigung in 14 nm setzt, stellt sich natürlich die Frage wie schlagkräftig Intel damit im Vergleich noch ist. Einzelne Kerne und 5,3 und alle Kerne auf bis zu 5,1 GHz heben zu können, zeigt schon einmal, wie ausgereift Intels Prozess geworden ist. Natürlich aber kann Intel im Hinblick auf die Transistordichte nicht mehr mithalten und letztendlich ist Rocket Lake-S mit etwa 270 mm² schlichtweg auch zu groß. AMD realisiert auf dieser Fläche 16 Kerne.

Aber die 14 nm von Intel gegen die 14 nm von TSMC zu vergleichen (analog dazu 10 vs 10 nm und 7 vs 7 nm) ist auch nicht so ohne weiteres möglich. Vielmehr sollte man auf die Transistordichte schauen. Intels Fertigung in 10 nm liegt hier in etwa auf Niveau von 7 nm bei TSMC. Wenn Intel 2022/23 mit 7-nm-Chips um die Ecke kommt, haben diese eine Transistordichte die über dem liegt, was TSMC in 5 nm fertigt. Aber das Thema bekommt zusätzliche Komplexität, wenn man mit einbezieht, dass ein Chip nicht homogen mit einer Transistordichte gefertigt wird, sondern es Bereiche gibt, die dichter gepackt sind und solche, die weniger dicht bleiben müssen, um beispielsweise größere Ströme und Spannungen zu ermöglichen.

Neue Chipsätze, alter Sockel

Die Bereits im vergangenen Jahr vorgestellte LGA1200-Plattform ist grundsätzlich zu den neuen Rocket-Lake-S-Prozessoren kompatibel. Auch haben die meisten Mainboard-Hersteller bereits mit den 400-Series-Mainboards (vor allem aber denen mit Z490-Chipsatz) sichergestellt, dass diese PCI-Express 4.0 unterstützen. PCI-Express 4.0 ist eine der wichtigsten Funktionen der neuen Prozessoren. Zugleich erhöht Intel die Anzahl der Lanes von 16 auf 20, sodass neben einer Grafikkarte auch eine NVMe-SSD direkt an den Prozessor angebunden werden kann.

Aber man muss hier eben genau schauen, welcher Hersteller welches seiner Modelle schon im vergangenen Jahr auf PCI-Express 4.0 ausgelegt hat. Hinzu kommt, dass auch dann genau prüfen muss, welcher der verfügbaren M.2-Slots derjenige ist, welcher direkt an den Prozessor angebunden ist.

Eine weitere Neuerung der Plattform ist die Anbindung zwischen Prozessor und Chipsatz. Diese erfolgt beim Z590- und H570-Chipsatz über nun acht statt nur vier DMI-3.0-Links. Die Transferrate verdoppelt sich demnach auf 8 GT/s (7,86 GB/s), was den Flaschenhals in der Anbindung von Prozessor und Chipsatz aufheben soll. Alle Rocket-Lake-S-Prozessoren unterstützen die x8-DMI-3.0-Anbindung, aufseiten der Chipsätze sind es eben der Z590 und H570, während der B560 und H510 dies nicht bieten.

Kompatibilität 10/11. Core / 400/500-Series Chipsätze

Ein wichtiger Punkt der Plattform und für die Chipsätze ist, dass Intel das Overclocking für den Speicher nun für alle Prozessoren und auch alle Chipsätze freigibt. Allerdings gibt es auch hier einige Einschränkungen in Form des integrierten Speichercontrollers der Rocket-Lake-S-Prozessoren (IMC), auf die wir noch genauer eingehen werden.

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Für die meisten Spieler dürfte der Z590-Chipsatz der interessanteste sein, wenn der Kauf eines neuen LGA1200-Mainboards ins Haus steht. Die 20 PCI-Express-Lanes des Prozessors können vom Mainboard-Hersteller in 1x 16 + 1x 4, 2x 8 + 1x 4 oder 1x 8 + 3x 4 Lanes aufgeteilt werden. Der Chipsatz selbst bietet bis zu 24 PCI-Express-3.0-Lanes. Intel hat die Unterstützung von PCI-Express 4.0 also nicht so konsequent umgesetzt, wie dies bei AMD aktuell der Fall ist. Weiterhin bietet der Z590-Chipsatz bis zu 6x SATA, 3x USB 3.2 Gen 2x2, 10x USB 3.2 Gen 2x1, 10x UDB 3.2 Gen 1x1 und 14x USB 2.0. Hinzu kommen 2.5G Base-T, Wi-Fi 6 und Funktionen wie die Unterstützung von Optane Memory, Smart Sound, Rapid Storage und das neue Intel Extreme Tuning Utility.

Der H570-Chipsatz bietet eine fixe Konfiguration der PCI-Express-Lanes in Form von 1x 16 + 1x 4. Auch hier findet die Anbindung zwischen Chipsatz und Prozessor über x8 DMI 3.0 statt. Der Chipsatz selbst bietet dann 20 PCI-Express-3.0-Lanes – vier weniger als der Z590. Mit 2x USB 3.2 Gen 2x2, 4x USB 3.2 Gen 2, 8x USB 3.2 Gen 1 und 14x USB 2.0 stehen ein paar Anschlussmöglichkeiten weniger zur Verfügung. Dies gilt nicht für 6x SATA und das 2.5G Base-T Ethernet. Ist ein entsprechender PHY auf dem Mainboard verbaut, steht auch hier Wi-Fi 6 zur Verfügung – ebenso wie einige weitere Intel-Funktionen (Rapid Storage, Optane Memory, Smart Sound, etc.). Ein Overclocking des Prozessors wird von Mainboards mit H570-Chipsatz nicht unterstützt.

Der dritte Chipsatz-Kandidat, den wir uns genauer anschauen wollen, hört auf den Namen B560. Hier werden die Anschlussmöglichkeiten noch einmal etwas weiter eingeschränkt. Der Chipsatz stellt nur noch 12 PCI-Express-3.0-Lanes zur Verfügung und ist auch nur noch per x4 DMI 3.0 an den Prozessor angebunden. Auch bei den USB-Anschlüssen müssen weitere Abstriche gemacht werden, nicht aber bei den Netzwerkanbindungen.


Über die vergangenen Wochen haben wir die Entwicklungsschritte der LGA1200- bzw. Rocket-Lake-Plattform ganz gut verfolgen können. Durch den Vorab-Test des Core i7-11700K haben wir auch verschiedene BIOS- bzw. Microcode-Versionen ausprobiert. Die einzelnen Schritte sahen wie folgt aus:

Getestet haben wir die Rocket-Lake-S-Prozessoren mit dem neuen BIOS 0607 mit der zum jetzigen Zeitpunkt aktuellen Microcode-Version.

Intel LGA1200 (Rocket Lake-S):

Für die Tests der Prozessoren verwenden wir folgende Testsystem-Konfigurationen:

AMD Ryzen-5000-Serie:

AMD Ryzen-3000-Serie:

AMD Ryzen-2000- und Ryzen-1000-Serie:

AMD Ryzen-Threadripper-Prozessoren:

AMD Ryzen Threadripper 3. Generation:

Intel LGA1200 (Comet Lake-S):

Intel LGA1151:

Intel LGA2066

Auf allen Systemen installiert ist ein Windows 10 in der Version 2004 mit allen Patches für die Sicherheitslücken. Außerdem installierten wir die aktuellen Chipsatz-Treiber für AMD und Intel.

DDR-Taktraten für die Prozessoren
Prozessor Takt
Intel LGA1200 (11. Generation) DDR4-3200
Intel LGA1200 (10. Genearation) DDR4-2666/DDR4-2933
Intel LGA1151 (bis. 9 Generation) DDR4-2666
Intel LGA2066 (bis 9. Generation) DDR4-2666
Intel LGA2066 (10.  Generation) DDR4-2933
AMD Ryzen 1. und 2. Generation DDR4-2933
AMD Ryzen 3. Generation DDR4-3200
AMD Ryzen 5. Generation DDR4-3200
AMD Ryzen Threadripper 1. und 2. Generation DDR4-2933
AMD Ryzen Threadripper 3. Generation DDR4-3200
AMD Ryzen-3000G-Serie DDR4-2933
AMD Athlon-Serie DDR4-2666
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Der Cinebench ist ein Klassiker um die Multi- und Single-Threaded-Leistung eines Prozessors zu beurteilen. Er skaliert auch über mehrere Dutzend Kerne noch ganz gut und zeigt über den Single-Threaded-Test auch die Single-Core-Leistung eines Prozessors auf.

Cinebench R20

Single-Threaded

Punkte
Mehr ist besser

Cinebench R20

Multi-Threaded

Punkte
Mehr ist besser


Über AIDA64 kann die Lese- und Schreibleistung des Arbeitsspeichers beurteilt werden. Außerdem wird die Kopierleistung aufgenommen und die Latenzen können gemessen werden.

AIDA64

Lesedurchsatz

MB/s
Mehr ist besser

AIDA64

Schreibdurchsatz

MB/s
Mehr ist besser

AIDA64

Kopierdurchsatz

MB/s
Mehr ist besser

AIDA64

Speicherverzögerung

in ns
Weniger ist besser


Der Y-Cruncher berechnet PI auf auf die gewählte Stelle und verwendet dabei alle ihm zur Verfügung stehenden Kerne. Auch hier zeigt sich sehr gut, wie über die schiere Anzahl der Kerne gearbeitet werden kann. Digicortex simuliert die Synapsenaktivität des Gehirns einer Seegurke. Die Ausgabe erfolgt als Geschwindigkeit der Simulation als Echtzeit-Faktor.

Y-Cruncher

500M

Sekunden
Weniger ist besser

DigiCortex

Small 64 Bit

x Echtzeit avg
Mehr ist besser


Blender, Corona und V-Ray sind allesamt Rendering-Benchmarks, die für Workstation-Anwendungen in diesem Bereich stehen. Üblicherweise skalieren diese Benchmarks allesamt ganz gut über die Anzahl der Kerne.

Blender

bmw27

Sekunden
Weniger ist besser

Blender

classroom

Sekunden
Weniger ist besser

V-Ray

Benchmark

Sekunden
Weniger ist besser

Corona

Benchmark

Sekunden
Weniger ist besser


In Handbrake haben wir ein 4K-Video in 1080p mit 60 Hz H.264 kodiert und die Zeit aufgenommen, die dazu benötigt wird. Über VeraCrypt schauen wir uns die AES-Leistung der Prozessoren an und 7-Zip zeigt die Leistung für die Dekomprimierung und Komprimierung von Daten auf.

Handbrake

UHD Demo Nature

Sekunden
Weniger ist besser

VeraCrypt

AES

GB/s
Mehr ist besser

7-Zip

32M - Dekomprimierung/Komprimierung

207720XX


129682XX
174980XX


78494XX
160208XX


84428XX
149543XX


114248XX
148907XX


110724XX
136767XX


80428XX
135185XX


76973XX
132475XX


107701XX
127279XX


101024XX
115973XX


74377XX
109943XX


77147XX
108072XX


76160XX
96484XX


80985XX
94038XX


66186XX
93474XX


63348XX
93474XX


78649XX
92880XX


64631XX
88484XX


57296XX
86553XX


72916XX
86298XX


65421XX
83548XX


71097XX
82603XX


55960XX
78735XX


47737XX
71017XX


52526XX
70989XX


52342XX
69250XX


60986XX
67987XX


50160XX
61276XX


47048XX
60964XX


52921XX
57826XX


46136XX
57541XX


46432XX
54179XX


47824XX
43501XX


34602XX
43159XX


35110XX
42842XX


37877XX
42182XX


38486XX
39357XX


32420XX
39237XX


32710XX
30904XX


26814XX
MIPS
Mehr ist besser

7-Zip

32M - Gesamtwertung

MIPS
Mehr ist besser


Für den Test der Compiling-Leistung haben wir den Mozilla Firefox in der aktuellen Version für den Desktop in 64 Bit compiled. Hier spielen die Single-Threaded- und die Multi-Threaded-Leistung eine Rolle, wobei ein Prozessor mit vielen Kernen deutliche Vorteile hat.

Compiling

Firefox-Browser

Sekunden
Weniger ist besser


Beim 3DMark konzentrieren wir uns auf die reine CPU-Leistung bzw. den dazugehörigen Testbestandteil des Time Spy Extreme.

UL 3DMark

TimeSpy Extreme - CPU

Futuremark-Punkte
Mehr ist besser


Eine Thermal Design Power von 125 W, aber auch ein PL2 von 250 W sind für die Rocket-Lake-S-Prozessoren der Maßstab dessen, was an Leistung und letztendlich auch Abwärme verarbeitet werden muss. Wie sich dies nun Vergleich zu den Vorgängern, aber auch der Konkurrenz darstellt,  ist natürlich einen ausführlichen Blick wert. Gemessen haben wir die Leistungsaufnahme der Prozessoren im Multi-Threaded-Test des Cinebench R20, so dass alle Kerne unter Last waren. Ausgelesen wurde dabei die Package-Power.

Leistungsaufnahme

Nur CPU

in W
Weniger ist besser

Was sich bereits anhand der technischen Daten bzw. PL1/PL2-Vorgaben von Intel angedeutet hat, zeigt sich auch in der Praxis recht deutlich. Die Rocket-Lake-S-Prozessoren verbrauchen im Vergleich zu den Vorgängern mehr Leistung bei gleicher Anzahl an Kernen. Dies zeigt sich beim Core i5-11600K ebenso wie für den Core i7-11700K. Vollständig außerhalb dessen, was eine TDP von 125 W suggeriert, bewegt sich der Core i9-11900K, der genau wie sein Vorgänger weit über 200 W verbraucht, im Falle des aktuellen Modells aber über zwei Kerne weniger verfügt. Lässt man diesem Modell per Adaptive Boost Technology auch noch quasi freien Lauf, dann werden selbst die 250 W geknackt.

Idle-Leistungsaufnahme

Gesamtsystem

in W
Weniger ist besser

Während der Tests ist uns aufgefallen, dass die Rocket-Lake-S-Prozessoren bzw. die gesamte Plattform samt Mainboard und allen darauf befindlicher Komponenten eine etwas zu hohe Leistungsaufnahme vorzuweisen hat. Bewegen wir uns für die Ryzen-3000- und Ryzen-5000-Prozessoren (gemessen auf einem X570-Mainboard) im Bereich von 50 bis 60 W, waren es für die Comet-Lake-S-Modelle sogar unter 50 W auf einem Mainboard mit Z490-Chipsatz. Die Rocket-Lake-S-Modelle kommen auf dem verwendeten Z590-Mainboard aber auf knappe 70 W, was 20 W mehr sind, als wir erwarten würden. 

Die Package-Power im Idle-Betrieb lag bei 22 W, was bei den Ryzen-Prozessoren kein ungewöhnlicher Wert ist, Comet Lake-S lag aber gute 10 W darunter. Hier sehen wir also den möglichen Grund für die erhöhte Leistungsaufnahme der gesamten Plattform.

AVX512 und die Temperaturen

Aber damit noch nicht genug. Die Rocket-Lake-S-Prozessoren unterstützen AVX512 und hier kann die Leistungsaufnahme noch einmal ansteigen, wie der Test in Y-Cruncher zeigt. 305,3 W messen wir für den Core i9-11900K.

Leistungsaufnahme AVX512 (Y-Cruncher)

Nur CPU

in W
Weniger ist besser

Gekühlt werden die Prozessoren in unseren Tests aktuell mit einer Corsair H150iPro AiO-Wasserkühlung. Wie diese mit der Abwärme zurecht kommt, haben wir uns ebenfalls angeschaut:

Temperatur Cinebench R23

CPU-Package

in °C
Weniger ist besser

Mit aktiver Adaptive Boost Technology laufen wir mit dem Core i9-11900K bei 97 °C also schon in die thermische Drosselung hinein, während die übrigen Prozessoren im Bereich zwischen 70 und 80 °C verbleiben. Allerdings war auch der Core i9-10900K schon nicht immer ganz einfach kühl zu halten, entsprechend der höheren Leistungsaufnahme setzt sich dies für das neue Topmodell fort.


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F1 2020

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