As revisões da CPU são complicadas. Antes mesmo de chegar aos benchmarks de desempenho, você precisa navegar em um labirinto de termos, como silício, matriz, pacote, IHS e sTIM. Isso é muito jargão com pouca explicação. Vamos definir as partes principais de uma CPU que os entusiastas de PC mais discutem.
Observe que isso não pretende ser um mergulho profundo, mas sim uma introdução à terminologia comum para geeks de CPU iniciantes.
Comece com o Silício
Há mais de 10 anos, a Intel compartilhou o básico de como cria seus processadores, desde a matéria-prima até o produto acabado. Usaremos esse processo como uma estrutura básica ao analisarmos o componente-chave de uma CPU: a matriz.
A primeira coisa que uma CPU precisa é de silício. Este elemento químico é o componente mais comum na areia. A Intel começa com um lingote de silício e depois o corta em discos finos, chamados wafers.
As bolachas são então polidas para uma “superfície lisa como um espelho”, e então a diversão começa! O silício se transforma de uma matéria-prima em uma usina eletrônica.
As pastilhas de silicone recebem um acabamento fotorresistente. Em seguida, eles são expostos à luz UV, gravados e recebem outra camada de fotorresistência. Eventualmente, eles são encharcados com íons de cobre e polidos. Camadas de metal são então adicionadas para conectar todos os minúsculos transistores que existem no wafer neste ponto. (Como mencionamos anteriormente, estamos cobrindo apenas o básico aqui).
Agora, chegamos ao ponto que nos interessa. A bolacha é testada quanto à funcionalidade. Se passar, é cortado em pequenos retângulos chamados dies. Cada matriz pode ter vários núcleos de processamento, bem como um cache e outros componentes de uma CPU. Após o corte, as matrizes são testadas novamente. Os que passam são destinados às prateleiras das lojas.
A matriz de silício para um processador Intel Core de 10ª geração.
Isso é tudo que um dado é: um pequeno pedaço de silício carregado com transistores que é o coração de qualquer processador. Todas as outras partes físicas ajudam aquele pequeno pedaço de silício a fazer seu trabalho.
Mas, aqui está o kicker: dependendo do processador que você obtém, uma CPU pode ter uma ou várias matrizes de silício. Uma matriz significa que todos os componentes do processador, como núcleos e cache, estão nesse pedaço de silício. Várias matrizes têm material de conexão entre elas.
Não há uma maneira fácil de saber com certeza se uma determinada CPU tem um ou vários moldes. Fica a critério do fabricante.
A Intel é famosa por usar uma única matriz para seus processadores de consumo. Isso é chamado de projeto monolítico. A vantagem de um design monolítico é o maior desempenho, pois tudo está no mesmo molde e há pouco atraso na comunicação.
No entanto, é mais difícil fazer avanços quando você precisa empacotar transistores cada vez menores no mesmo tamanho de silício. Também é mais difícil produzir matrizes únicas que funcionem com todos os núcleos disparando – especialmente quando estamos falando de oito ou 10 núcleos.
O layout de um processador AMD Threadripper usando vários CCXs.
Isso está em contraste com a AMD. A empresa fabrica alguns processadores monolíticos, mas a série de desktops Ryzen 3000 usa chiplets de silício menores, que atualmente têm quatro núcleos no silício. Esses chiplets são chamados de complexo central, ou CCX. Eles são embalados juntos para fazer um Core Complex Die (CCD) maior. Esse CCD é o que conta como um dado na linguagem da AMD. São vários pequenos chiplets de silício conectados para criar uma CPU funcional.
Os processadores AMD também possuem uma matriz de silício separada dos CCDs chamada matriz de E/S. Não entraremos em detalhes sobre isso aqui, mas você pode ler mais sobre isso neste Artigo de junho de 2019 da TechPowerUp.
Dado o quão complexo é criar matrizes de silício funcionais, é obviamente muito mais fácil criar uma unidade menor de quatro núcleos, em vez de uma única matriz com 10 núcleos.
O pacote de CPU
Uma vez que o dado está terminado, ele precisa de alguma ajuda para falar com o resto de um sistema de computador. Isso geralmente começa com uma pequena placa verde, geralmente chamada de substrato.
Se você virar uma CPU completa, a parte inferior da placa verde terá contatos dourados (ou pinos, dependendo do fabricante). Esses contatos ou pinos se encaixam no soquete de uma placa-mãe e permitem que a CPU converse com o resto do sistema.
Voltando ao nosso processador, ainda não cobrimos a matriz de silício. O principal componente aqui é o material de interface térmica, ou TIM. O TIM melhora a condutividade térmica (importante para o resfriamento da CPU). Geralmente vem em uma das duas formas: pasta térmica ou sTIM (material de interface térmica soldado).
O material TIM pode variar entre gerações de CPU do mesmo fabricante. Você nunca pode realmente saber o que uma CPU em particular tem, a menos que você leia as notícias da CPU ou abra (“delid”) um processador finalizado. Por exemplo, a Intel usou pasta térmica de 2012 a 18, mas depois começou a usar sTIM em seus processadores Core de nona geração de gama superior.
De qualquer forma, essas são as peças que compõem a embalagem: a matriz, o substrato e o TIM.
Uma renderização de uma CPU AMD Ryzen. O nome da marca está impresso no IHS.
Por fim, na parte superior do pacote, há um dissipador de calor integrado, ou IHS. O IHS distribui o calor da CPU em uma área de superfície maior para ajudar a reduzir a temperatura da CPU. A ventoinha da CPU ou refrigerador líquido dissipa o calor acumulado no IHS. O IHS é geralmente feito de cobre niquelado. O nome da CPU está impresso nela, conforme mostrado acima.
Isso encerra nosso tour pela CPU. Novamente, a matriz é o pedaço de silício que contém os núcleos do processador, caches e assim por diante. O pacote inclui a matriz, PCB e TIM. E, finalmente, você também tem um IHS.
Há muito mais do que isso, mas esses são os fundamentos nos quais as notícias e análises da CPU tendem a se concentrar.