Les examens du processeur sont compliqués. Avant même d’arriver aux benchmarks de performances, vous devez parcourir un labyrinthe de termes, tels que silicium, die, package, IHS et sTIM. C’est beaucoup de jargon avec peu d’explications. Nous définirons les éléments clés d’un processeur dont les passionnés de PC discutent le plus.
Veuillez noter que cela ne vise pas à être une plongée approfondie, mais plutôt une introduction à la terminologie commune pour les geeks en herbe du processeur.
Commencez avec le silicium
Il y a plus de 10 ans, Intel a partagé les bases de la création de ses processeurs, des matières premières au produit fini. Nous utiliserons ce processus comme cadre de base pour examiner le composant clé d’un processeur: le die.
La première chose dont un processeur a besoin est le silicium. Cet élément chimique est le composant le plus courant du sable. Intel commence avec un lingot de silicium, puis le tranche en disques minces, appelés wafers.
Les gaufrettes sont ensuite polies en une «surface lisse comme un miroir», puis le plaisir commence! Le silicium se transforme d’une matière première en une centrale électronique.
Les plaquettes de silicium obtiennent une finition photorésistante. Ensuite, ils sont exposés à la lumière UV, gravés et reçoivent une autre couche de photorésist. Finalement, ils sont aspergés d’ions de cuivre et polis. Des couches métalliques sont ensuite ajoutées pour connecter tous les minuscules transistors qui existent sur la plaquette à ce stade. (Comme nous l’avons mentionné précédemment, nous ne couvrons que les bases ici).
Maintenant, nous arrivons au point qui nous tient à cœur. La plaquette est testée pour la fonctionnalité. S’il réussit, il est découpé en petits rectangles appelés matrices. Chaque dé peut avoir plusieurs cœurs de traitement, ainsi qu’un cache et d’autres composants d’un processeur. Après le tranchage, les matrices sont à nouveau testées. Ceux qui passent sont destinés aux rayons des magasins.
La matrice en silicium pour un processeur Intel Core de 10e génération.
C’est tout ce qu’est un dé: un petit morceau de silicium chargé de transistors qui est le cœur de tout processeur. Chaque autre partie physique aide ce petit morceau de silicium à faire son travail.
Mais, voici le kicker: selon le processeur que vous obtenez, un processeur peut avoir une ou plusieurs matrices en silicium. Un dé signifie que tous les composants du processeur, tels que les cœurs et le cache, se trouvent sur cette seule pièce de silicium. Plusieurs matrices ont un matériau de connexion entre elles.
Il n’y a pas de moyen facile de savoir avec certitude si un processeur particulier a une ou plusieurs matrices. Cela dépend du fabricant.
Intel est célèbre pour avoir utilisé une seule puce pour ses processeurs grand public. C’est ce qu’on appelle une conception monolithique. L’avantage d’une conception monolithique est de meilleures performances, car tout est sur la même matrice et il y a peu de retard dans la communication.
Cependant, il est plus difficile de faire des progrès lorsque vous devez emballer des transistors de plus en plus petits sur la même taille de silicium. Il est également plus difficile de produire des matrices uniques qui fonctionnent avec tous les cœurs allumés, en particulier lorsque nous parlons de huit ou 10 cœurs.
La disposition d’un processeur AMD Threadripper utilisant plusieurs CCX.
Ceci est en contraste avec AMD. La société fabrique des processeurs monolithiques, mais sa série de bureau Ryzen 3000 utilise des puces en silicium plus petites, qui ont actuellement quatre cœurs sur le silicium. Ces chiplets sont appelés un complexe de base, ou CCX. Ils sont emballés ensemble pour faire une plus grande matrice Core Complex (CCD). Ce CCD est ce qui compte comme un dé dans le langage d’AMD. Ce sont plusieurs petits chipsets en silicium qui sont connectés pour créer un processeur fonctionnel.
Les processeurs AMD ont également une puce en silicium séparée des CCD appelée puce E / S. Nous n’entrerons pas dans les détails ici, mais vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans ce Article de juin 2019 de TechPowerUp.
Compte tenu de la complexité de la création de matrices en silicium fonctionnelles, il est évidemment beaucoup plus facile de créer une unité plus petite de quatre cœurs, plutôt qu’une seule matrice avec 10 cœurs.
Le package CPU
Une fois la matrice terminée, elle a besoin d’aide pour parler au reste d’un système informatique. Cela commence généralement par un petit panneau vert, souvent appelé substrat.
Si vous retournez un processeur terminé, le bas de la carte verte a des contacts dorés (ou des broches, selon le fabricant). Ces contacts ou broches s’insèrent dans la prise d’une carte mère et permettent au processeur de parler au reste du système.
Revenant à l’intérieur de notre processeur, nous n’avons pas encore recouvert la matrice de silicium. Le composant principal ici est le matériau d’interface thermique, ou TIM. Le TIM améliore la conductivité thermique (important pour le refroidissement du CPU). Il se présente généralement sous l’une des deux formes suivantes: pâte thermique ou sTIM (matériau d’interface thermique soudé).
Le matériau TIM peut varier entre les générations de CPU du même fabricant. Vous ne pouvez jamais vraiment savoir ce que possède un processeur particulier à moins que vous ne lisiez les actualités du processeur ou n’ouvriez («supprimez») vous-même un processeur fini. Par exemple, Intel a utilisé de la pâte thermique de 2012 à 2018, mais ensuite a commencé à utiliser sTIM sur ses processeurs Core de neuvième génération haut de gamme.
En tout cas, ce sont les pièces qui composent l’emballage: la matrice, le substrat et le TIM.
Un rendu d’un processeur AMD Ryzen. Le nom de la marque est imprimé sur l’IHS.
Enfin, en plus de l’ensemble, il y a un dissipateur de chaleur intégré, ou IHS. L’IHS répartit la chaleur du CPU sur une plus grande surface pour aider à réduire la température du CPU. Le ventilateur du processeur ou le refroidisseur de liquide dissipe alors la chaleur accumulée sur l’IHS. L’IHS est généralement en cuivre nickelé. Le nom du CPU y est imprimé, comme indiqué ci-dessus.
Cela termine notre visite du CPU. Encore une fois, la matrice est le morceau de silicium qui contient les cœurs de processeur, les caches, etc. Le paquet comprend la matrice, le PCB et le TIM. Et, enfin, vous avez également un IHS.
Il y a beaucoup plus que cela, mais ce sont les éléments essentiels sur lesquels les actualités et les critiques du processeur ont tendance à se concentrer.