【ITBEAR】一、前言:Intel首款采用Chiplets設計的桌面處理器
或許是酷睿第14代i9-14900KS處理器的設計失誤讓Intel的攻城獅至今心有余悸,代號為Arrow Lake的下一代桌面處理器酷睿Ultra 200S將穩定與能效放在首位。
去年發布的Meteor Lake,也就是酷睿Ultra 100系列處理器首次采用了Chiplets設計方案,擁有非常好的功耗表現。2024年9月發布的Lunar Lake繼續發揚光大,搭載酷睿Ultra 200V處理器的輕薄本可以輕松實現20小時以上的續航,超越了一些采用ARM架構處理器的Windows筆記本。
不過不論是Meteor Lake還是Lunar Lake,他們都是用在低功耗筆記本上,而Arrow Lake則是Intel首款采用Chiplets設計的桌面處理器。
Arrow Lake芯片一共包括4個模塊,分別是:
--CPU Tile:采用臺積電N3B 3nm制程工藝,集成了P-Core、E-Core和緩存。
--SOC Tile:采用臺積電N6 6nm制程工藝,集成了媒體引擎、內存控制器等。
--GPU Tile:采用臺積電N5P 5nm制程工藝,集成了4核心512個流處理器的初代Xe LPG GPU。
--I/O Tile:采用臺積電N6 6nm制程工藝,包含20條PCIe 5.0通道和24條PCIe 4.0通道。
這4個模塊通過先進的Foveros 3D封裝技術,整合在基礎模塊(基底)之上,進而整體封裝,接口為新的LGA1851。
需要注意的是,Intel此前的桌面處理器,其內存控制器與CPU核心都是在一個Tile上,而Arrow Lake則將二者分別放在2個Tile上,內存延遲必然會增加不少,多少會影響到處理器的游戲性能表現。
由于制程工藝的進步,CPU核心相比前代變得更小,為了解決積熱問題,Intel改進了P-Core與E-Core的排列方式,不再是P核一塊、E核一塊,而是交互放置,每兩個P核之間一個E核集群。
每個E核集群包括4個E-Core,配備4MB二級緩存,每個P-Core配備3MB二級緩存,合計共40MB二級緩存
三級緩存容量不變,依舊是36MB,所有的P-Core和E-Core都可共享使用。
可以很清晰地看出Intel的設計意圖,Arrow Lake的架構就是為了低功耗而生。
相比前代,Arrow Lake平臺在降低58%整體功耗的前提下,實現了19%的多線程性能代際提升。而在相同性能下,功耗只有上代一半。
至于游戲性能,按照Intel的說法,大致與AMD銳龍9 9950X持平。、
然而銳龍9 9950X并非AMD游戲性能最強的處理器,遠不如銳龍7 7800X3D。由于采用雙CCD設計,需要屏蔽掉一個CCD才能達到銳龍7 9700X的水平”。
英特爾酷睿Ultra 200S系列處理器首發包含酷睿Ultra 9 285K,酷睿Ultra 7 265K,酷睿Ultra 7 265KF,酷睿Ultra 5 245K以及酷睿Ultra 5 245KF五個型號,具體規格如下圖所示:
旗艦型號酷睿Ultra 9 285K,擁有8P+16E 24核心24線程、40MB二級緩存、36MB三級緩存。
其中P-Core加速頻率最高5.7GHz,全核頻率5.4GHz,相比i9-14900KS低了500MHz。E-Core頻率則是4.6GHz。
酷睿Ultra 7 265K/7 265 KF均為20核20線程設計(8P+12E),加速頻率最高5.5GHz,擁有36MB二級緩存,30MB三級緩存,P/E核基準頻率3.9/3.3GHz,最高睿頻頻率5.4/4.6GHz,
KF尾綴的處理器沒有核顯,其它規格與K系列沒有差異。
酷睿Ultra 5 245K/5 245KF為14核14線程設計(6P+8E),加速頻率最高5.2GHz,全核頻率5.0GHz,擁有26MB二級緩存、24MB三級緩存。
二、Ultra 9 285K與Ultra 5 245K圖賞
這是我們收到的盒子,Intel美國總部直郵過來的,和零售版不太一樣。
左邊是Ultra 9 285K、右邊是Ultra 5 245K。
Ultra 9 285K,正面看與i9-14900K沒有太大不同,只是上面的頂蓋要更長一些。
處理器背面,LGA1851接口,需要新的800系列主板。
Ultra 5 245K。
三、測試平臺:微星MEG Z890 ACE主板套裝
測試平臺如下:
這是微信的Ultra 9 285K測試套裝,包含以下4件:
微星MEG Z890 ACE主板
微星MAG CORELIQUID I360水冷散熱器
Intel酷睿Ultra 9 285K處理器
金士頓DDR5 8400MHz 16GBx2內存
微星MEG Z890 ACE主板。
顯卡用的是NVIDIA GeForce RTX 4090 Founder Edition,驅動版本GeForce570.60-WHQL。
雷克沙ARES RGB DDR5 8000 32GB套條,業內唯一獲得海力士官方認證的A-Die顆粒DDR5內存。
鑫谷昆侖九重KE-1300P白金牌數字電源,能做到電壓/功率智能跟隨,在極高負載下也不會出現普通電源那種掉壓的情況。
微星MAG CORELIQUID I360水冷散熱器,冷頭采用了獨特的雙面無限鏡設計,風風扇的線材是積木鏈接設計的,支持一線連模式,不會像常規水冷需要繁雜的接線。
四、微星MEG Z890 ACE圖賞:13個10Gbps USB接口+28相110A供電電路
3條全尺寸PCIe x16插槽,上面2個位CPU直出,都支持PCIe 5.0 x16,還有一條支持PCIe 4.0 x4。
最下面有一個顯卡8Pin供電接口,是用來給PCIe插槽增強供電的。
拆掉M.2散熱片,第一條和第四條是CPU直出,支持PCIe 5.0x4,PCIe 4.0x4。
背部I/O接口, 1xClear CMOS、1xFlash BIOS Button、1xSmart Button、2x40Gbps USB4、2x10Gbps Type-C、11x10Gbps USB-A、1x10Gbps網口、2x3.5mm音頻、2xWi-Fi天線接口,另外還有一個HDMI接口。
拆開全部散熱片后的樣子。
24+1+2+1相供電電路、每相配備一個110A SPS。
SPS型號R2209004HB0,最大支持110A電流。
VRM散熱器,采用了2條熱管進行連接。
五、理論性能測試:Ultra 9 285K單核性能最強
1、CPU-Z
2、CineBench R15
3、CineBench R20
4、CineBench R23
5、CineBench2024
6、POV-Ray
7、X264 FHD Benchmark
8、X265 FHD Benchmark
9、3Dmark Fire Strike
測試數據匯總如下:
雖然取消了超線程,但Ultra 9 285K的多核性能依然比i9-14900K強了7%,Ultra 5 245K也比i5-14600K強了6%。
Ultra 9 285K擁有目前最強的單核性能,比i9-14900K強3%,比銳龍9 9950X要強了2%。
六、游戲性能測試:一言難盡
1、CS2
2、刺客信條:英靈殿
3、地平線:零之曙光
4、孤島驚魂5
5、孤島驚魂6
6、古墓麗影:暗影
7、霍格沃茨之遺
8、極限競速:地平線5
9、賽博朋克2077
10、坦克世界
11、無主之地3
12、戰爭機器5
13、中土世界:戰爭之影
14、最終幻想15
測試數據匯總如下:
希望Intel持續優化改進游戲性能表現!
七、內存延遲:E-Core內存延遲過高 可能影響游戲幀率
雷克沙ARES RGB DDR5 8000 32GB套條,頻率為8000MHz、時序S38-48-48-100 CR2,電壓1.15V。
1、E-Core內存延遲
處理器為Ultra 9 285K,使用E-Core進行內存緩存測試,實測內存讀取116GB/s、讀取105GB/s、寫入101GB/s,內存延遲高達120ns。
2、P-Core內存延遲
切換到P-Core之后,延遲大幅度降到了81ns。
3、微星Memory Timing Preset一鍵優化
在BIOS開啟Memory Timing Preset一鍵優化,選擇高性能模式,同時將Ring頻率從默認的3800MHz超頻到4200MHz。此時Ultra 9 285K的內存延遲直接降到75.6ns。
同樣的設置下,Ultra 5 245K的內存延遲更低,僅有72.9ns。
八、屏蔽E-Core游戲幀率:游戲幀率可提升3%
九、烤機與降壓:Ultra 9 285K降壓可降低100W功耗
我們手上這塊Ultra 9 285K體質84分,Ultra 5 245K體質是70分。
1、烤機測試
使用舊版BIOS,默認電壓進行烤機。
烤機時長4分鐘,Ultra 9 285K P-Core電壓為1.276V,核心功耗326W,溫度99度。P-Core烤機頻率5.3GHz,E-Core烤機頻率4.6GHz。
接著是Ultra 5 245K,新版BIOS烤機時默認電壓1.16V,烤機功耗150W,溫度75度。
烤機時P-Core頻率5.0GHz,E核頻率4.6GHz。
2、降壓
酷睿Ultra 200S的降壓方式與前代處理器不同,CPU-Z和HWinfo等工具顯示的電壓實際是VCC Core電壓,想要給CPU降壓得調整P-Core和E-Core電壓。
微星MEG Z890 ACE可以單獨調整P-Core和E-Core電壓,也可以2個電壓一起設置Offset。
我們在將Ultra 9 285K的P-Core與E-Core同時降壓0.15V,烤機時P-Core電壓僅剩下1.1V,功耗從默認的326W直接降到222W,足足降了104W之多。
烤機時核心溫度也從99度降到了80度。
Ultra 5 245K的P-Core和E-Core可以降壓0.1V,降壓后烤機功耗為132W,降低了20W左右,烤機溫度僅僅只有67度。
小結:由于時間有限,我們未單獨探究P-Core與E-Core的降壓幅度,但對于Ultra 9 285K而言,給E-Core降壓的降溫降功耗效果甚至強于P-Core。
另外,不同主板、不同版本的BIOS,默認電壓都是不一樣的。比如微星Z890主板的默認電壓會比ROG Z890 Hero更高一些,而新版BIOS的電壓比舊版也低了不少。
十、功耗對比:待機功耗遠低于銳龍7 7800X3D、游戲功耗低于銳龍7 9700X
1)、待機功耗
AMD銳龍9 7800X3D的功耗極低,但是其待機功耗并不低。
待機狀態下,CPU占用率2%,此時銳龍7 7800X3D的待機功耗是29W。
4%的CPU占用率,Ultra 5 245K待機功耗11W。
5%的CPU占用率,Ultra 9 285K待機功耗11.5W。
2)、游戲功耗
1、絕地求生
1080P分辨率下,Ultra 9 285K功耗為70W,i9-14900KS則是180W。
2、霍格沃茨之遺
1080P分辨率下,Ultra 9 285K功耗為63W,i9-14900KS則是127W。
3、古墓麗影:暗影
4、賽博朋克2077
5、孤島驚魂6
6、戰爭機器5
7、孤島驚魂5
測試數據匯總如下:
Ultra 9 285K的游戲功耗相比前代有明顯的降低,7款游戲平均功耗僅有76W,還不到i9-14900KS的一半,甚至比8核心的銳龍7 9700X還要更低一些。
十、總結:能效比亮眼 期待未來能改進游戲性能
先說一下功耗!
AMD銳龍處理器擁有非常不錯的能效比,但桌面上的Zen3/4/5并不適合直接用在筆記本平臺,主要原因就是待機功耗過高!
實測銳龍7 7800X3D的待機功耗高達28W,而Ultra 9 285K還不到12W。
在游戲功耗方面,Ultra 200S也進步明顯。我們測試了7款游戲的處理器運行功耗,Ultra 9 285K平均值為75W,還不到i9-14900KS的一半,甚至比銳龍9 9700X還要更低一些。
以下是本次小結!
1、CPU性能
Ultra 9 285K是當前單核性能最強的處理器,比i9-14900K強了3%,比銳龍9 9950X強了2%,而它的頻率卻是3者中最低的。
雖然取消了超線程,但強大的E-Core彌補了這部分受損失。
實測Ultra 9 285K的多核性能比i9-14900K強了8%左右,Ultra 5 245K則比i5-14600K強了6%。
2、降壓
i9-14900KS的失敗給了Intel慘重的教訓,這一代的Ultra 200S不再單純的追求超高頻率,因此擁有非常大的降壓空間。
Ultra 9 285K的P-Core和E-Core都可以降壓0.15V,降壓之后烤機功耗從默認的323W直接降到了220W,足足低了100W。
由于時間有限,我們未單獨探究P-Core與E-Core的降壓幅度,有興趣的同學可以自行摸索。對于Ultra 9 285K而言,給E-Core降壓的降溫降功耗效果甚至強于P-Core。
3、內存延遲
使用性能更強的E-Core替代超線程,相同性能下功耗會大幅度降低。
Intel的想法很美好,但卻忽略了E-Core過高的內存延遲。
即便是搭配DDR5 8000MHz高頻內存,實測E-Core內存延遲依然高達120ns,而P-Core則是81ns,這2個數字的差異竟然高達50%。
高內存延遲對于常規生產力應用影響不大,但是游戲幀率低于內存延遲及其敏感。除非全部調用P-Core,否則一旦調用E-Core,勢必會影響游戲運行效率。
為此我們特地在BIOS關閉E-Core,使用8個P-Core重新測試了游戲成績,14款游戲平均幀率可提升4%之多!
4、3級緩存容量
同樣的8000MHz內存頻率,14代酷睿可以將內存延遲壓制在55ns以內,而Ultra 200S卻高達80~120ns。
當內存性能不足時,增大三級緩存容量大幅度緩存命中率,可以減少處理器對于內存的依賴。
不過令人沒想到想到是,從i9-14900KS的Intel 7(10nm)進化到臺積電3nm制程工藝,晶體管數量成倍增長之后,Ultra 9 285K的三級緩存竟然還是36MB,這多少有點讓人無法理解。
5、Ring頻率
偏低的Ring頻率也是酷睿Ultra 200S內存延遲過高的元兇之一。
前代i9-14900KS的Ring頻率最高可以到5.0GHz,而Ultra 9 285K僅僅只有3.8GHz。我們小超了一下,發現一般可以穩定在4.0GHz,體質稍好的可以到4.2GHz。
超頻之后,內存延遲可以降低2~4ns。
6、游戲性能
Ultra 9 285K的游戲性能比銳龍7 9700X差了不少,也不如i7-14700K,與后者的差異是2%。
Ultra 5 245K的游戲性能在本次測試中屬于墊底的存在,14款游戲的平均幀率比銳龍7 7600X還差了2%。
從積極方面來看,Ultra 200S處理器擁有非常好的能效表現,24核的Ultra 9 285K游戲功耗甚至比8核的銳龍7 9700X還要更低一些。在單核性能上,Ultra 9 285K僅憑5.7GHz的加速頻率比6.0GHz的i9-14900K還強3%。
也就是說在性能和功耗方面,Ultra 200S的成績是及格的。
但采用Chiplets設計方案之后,Ultra 200S的內存延遲大幅提升,比同樣采用Chiplets設計的Zen5也高了不少。
如果Intel今后的桌面高性能處理器依舊沿用當前的架構,想要提升游戲性能,那么必須想辦法降低內存延遲、特別是E-Core延遲,優化Windows調度,同時大幅度提升三級緩存容量。
對于未來,多少還是有一些期待!