Seite 3: Alder Lake in Intel 7 (10 nm)

Rocket Lake erschien nur, weil Intel es nicht schaffte, die Fertigung in 10 nm in den Griff zu bekommen. Für die Notebook-Prozessoren hat man mit Tiger Lake das Ruder herumreißen können, nun sollen auch die Desktop-Prozessoren wieder in die Spur gebracht werden.

Dafür mitverantwortlich ist auch die Fertigung in "Enhanced SuperFin", also die verbesserte Fertigung in 10 nm, die Intel im Sommer in Intel 7 umbenannt hat.

Gegenüberstellung der Chipgrößen
  Größe Maximale Anzahl KerneAnzahl Transistoren
Alder Lake-S 209 mm² 8+8-
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

Alder Lake-S kommt laut Intel auf eine Chipgröße von 209 mm². Damit fallen die Chips um 29 % kleiner als, als dies bei Rocket Lake-S der Fall ist. Bei ebenfalls acht großen Kernen müssen im Vergleich aber auch die größeren Caches und die zusätzlichen Efficiency-Kerne mit betrachtet werden. Vier Efficiency-Kerne sind in etwa so groß wie ein Performance-Kern.

Leider macht Intel keinerlei Angaben über die Anzahl der Transistoren. 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. Bei Rocket Lake-S waren es etwa 6 Milliarden Transistoren.

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 7 (10 nm) ≈ 100 MT/mm²
Intel 4 (7 nm) ≈ 200 bis 250  MT/mm²

Zur Transistordichte der Alder-Lake-Prozessoren können wir, ohne die Anzahl der Transistoren zu kennen nicht viel sagen. Ziel für 10 nm war es immer auf etwa 100 MT/mm² zu kommen. Aber dies ist auch extrem vom jeweiligen Design abhängig. Intels neuronaler Chip Loihi 2 wird in Intel 4 (7 nm) gefertigt und kommt bei 2,3 Milliarden Transistoren auf eine Größe von 31 mm², was einer Transistordichte von 71,2 MT/mm² entspricht. Der recht frühe Status von Intel 4 und das Design des Chips dürfte hier aber eine maßgebliche Rolle spielen.

Xe-LP 32 EUs auf Intel 7

Die integrierte Grafikeinheit der Alder-Lake-Prozessoren kommt mit 32 EUs zum Einsatz. In 10 nm gefertigt, kennen wir die Xe-LP-Architektur schon von den Tiger-Lake-Prozessoren. Hier allerdings sieht Intel bis zu 96 EUs vor. Beim Desktop bleibt es bei 32 EUs und wie sich die integrierte Grafikeinheit in den Benchmarks schlägt, werden wir uns in den dazugehörigen Tests genauer anschauen.

Für Tiger Lake kommt die iGPU auf einen Takt von bis zu 1,35 GHz. Für Alder Lake sind es 1,450 bis 1,55 GHz, je nach Modell (Core i5, Core i7 und Core i9). An den EUs selbst sind die Änderungen gar nicht so groß, aber es sind einfach 50 % mehr Funktionseinheiten gegenüber dem Vorgänger und somit auch zu Rocket Lake. Hinzu kommen Verbesserungen wie ein L1 Data Cache sowie bis zu 3,8 MB an L3-Cache.

Die Anbindung zum Speicher erfolgt bei Alder Lake auf dem Desktop optional per DDR5, was mit höheren Bandbreiten verbunden ist und sich für eine integrierte Grafikeinheit positiv auszahlen kann. Aber dazu dann in wenigen Tagen mehr.

Alder Lake als Plattform

Insgesamt wird Intel mindestens vier Alder-Lake-Chips fertigen. Da wäre das Desktop-Package mit 37,5 x 45 mm für den Sockel LGA1700, ein BGA Type 3 mit 50 x 25 mm und einer 6+8-Konfigration sowie einer integrierten Grafikeinheit mit 96 EUs und ein BGA Type4 HDI mit 28,5 x 19 mm und zwei Performance-, acht Efficiency-Kernen sowie der iGPU mit 96 EUs. Es wird auch Alder-Lake-Prozessoren mit ausschließlich Performance-Kernen geben. Ob Intel hier einen eigenen Chip fertigt oder Ausschuss mit deaktivierten Efficiency-Kernen verwendet, ist aber nicht bekannt.

Zum Gesamtpaket "Alder Lake" gehört auch die Plattform. Erstmals unterstützt diese bei Intel DDR5 und PCI-Express 5.0. Der integrierte Speichercontroller (IMC) der Alder-Lake-Prozessoren unterstützt neben DDR4-3200 und DDR5-4800 auch noch LPDDR4x-4266 und LPDDR5-5200. Die Unterstützung von DDR4, LPDDR4x und LPDDR5 ist auch schon bei Ice Lake gegeben, wurde im Falle von LPDDR5 aber bisher noch nicht genutzt. Für Alder Lake legt Intel den IMC ebenfalls auf die Unterstützung mehrerer Speichertypen aus. LPDDR-Speicher spielt für das mobile Segment eine größere Rolle. Wo die Vorteile von DDR5 sich in der Praxis zeigen, werden wir ebenfalls in wenigen Tagen wissen. Wichtig ist: Wer sich für ein Alder-Lake-System entscheidet, legt sich beim Kauf des Mainboards fest, ob er DDR4 oder DDR5 verwenden möchte. DIMM-Slots für DDR5 können keine DDR4-Module aufnehmen. Dies gilt auch umgekehrt.

Die Desktop-Version von Alder Lake bietet insgesamt 16 oder PCI-Express-5.0-Lanes, die auch in 2x acht aufgeteilt werden können. Somit kann eine Grafikkarte entweder über die vollen 16 Lanes verfügen oder arbeitet mit derer acht, was bedeuten würde, dass die Übertragungsrate des PCIe-5.0-x8 Steckplatzes auf Niveau von PCIe 4.0 x16 liegt. Entsprechend sollte keinerlei Einschränkung stattfinden. Hinzu kommen noch vier Lanes nach PCI-Express 4.0, um eine NVMe-SSD anzubinden.

Die restlichen Anschlüsse werden über den Chipsatz zur Verfügung gestellt. Dieser ist wiederum per x8 DMI 4.0 angebunden. Die Rocket-Lake-S-Prozessoren unterstützen eine x8-DMI-3.0-Anbindung für die Z590- und H570-Chipsätze. Mit x8 DMI 3.0 hat Intel die Transferrate auf 8 GT/s (7,86 GB/s) angehoben. Mit x8 DMI 4.0 dürfe sie sich auf 16 GT/s (15,72 GB/s) abermals verdoppeln.

Der erwähnte Z690-Chipsatz bietet dann weitere 12 PCIe-4.0- und 16 PCIe-3.0-Lanes. Hinzu kommen 6x SATA-6GBit/s, 4x USB 3.2 Gen 2x2, 10x USB 3.2 Gen 2x1, 10x USB 3.2 Gen 1x1 und 16x USB 2.0. Ein Gigabit-Ethernet-Controller ist ebenfalls vorhanden, optional kann ein physikalisches Interface (PHY) für 5 GBit/s verbaut werden. Für drahtlose Verbindungen steht ein Intel AX211 mit der Unterstützung von Wi-Fi 6E bereit. Thunderbolt 4 wird vor allem für die Notebook-Versionen von Alder-Lake interessant sein.

Ein Ring-Interconnect verbindet die CPU-Kerne (bis zu acht Performance-Kerne und zwei Cluster mit jeweils vier Efficiency-Kernen) mit dem Speicher-Subsystem. Der Compute Fabric kommt auf eine Bandbreite von 1.000 GB/s. Der I/O-Fabric bringt es auf 64 GB/s. Die Anbindung des Speichers findet mit 204 GB/s statt.