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Guide du débutant sur les conditions du processeur

Les examens du processeur sont compliqués. Avant même d'atteindre les performances de référence, 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 allons définir les éléments clés d'un processeur dont les passionnés de PC discutent le plus.

Veuillez noter qu'il ne s'agit pas d'une plongée en profondeur, mais plutôt d'une introduction à la terminologie courante pour les geeks CPU en herbe.

Commencez avec le silicium

Il y a plus de 10 ans, Intel partageait les bases de la création de ses processeurs, des matières premières au produit fini. Nous utiliserons ce processus comme cadre de base lorsque nous examinerons le composant clé d'un CPU: le dé.

La première chose dont un processeur a besoin est le silicium. Cet élément chimique est le composant le plus courant dans le sable. Intel commence par un lingot de silicium, puis le découpe en disques minces, appelés plaquettes.

Les plaquettes sont ensuite polies pour obtenir une «surface lisse comme un miroir», puis le plaisir commence! Le silicium se transforme d'une matière première en une centrale électrique.

Les tranches de silicium ont une finition photorésistante. Ensuite, ils sont exposés à la lumière UV, gravés et obtiennent une autre couche de résine photosensible. Finalement, ils sont aspergés d'ions cuivre et polis. Des couches métalliques sont ensuite ajoutées pour connecter tous les minuscules transistors qui existent sur la tranche 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 tranche est testée pour sa fonctionnalité. S'il passe, 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 CPU. Après le tranchage, les matrices sont testées à nouveau. Ceux qui passent sont destinés aux rayons des magasins.

C’est tout 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 truc: selon le processeur que vous obtenez, un processeur peut avoir une ou plusieurs puces de silicium. Une puce 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 des puces uniques ou multiples. C'est au fabricant.

Intel est célèbre pour utiliser une seule puce pour ses processeurs grand public. C'est ce qu'on appelle une conception monolithique. L'avantage d'une conception monolithique est une performance plus élevée, car tout est sur le même dé 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 simples qui fonctionnent avec tous les cœurs, notamment lorsque nous parlons de huit ou dix cœurs.

Cela contraste avec AMD. La société fabrique certains processeurs monolithiques, mais la série de postes de travail Ryzen 3000 utilise des puces de silicium plus petites, qui ont actuellement quatre cœurs sur le silicium. Ces chiplets sont appelés un noyau complexe, ou CCX. Ils sont emballés ensemble pour créer une matrice complexe complexe (CCD) plus grande. Ce CCD est ce qui compte comme un dé dans le langage d'AMD. Ce sont plusieurs petits copeaux de silicium qui sont connectés pour créer un processeur fonctionnel.

Les processeurs AMD ont également une puce en silicium distincte des CCD appelée puce d'E / S. Nous n'entrerons pas dans les détails ici, mais vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans cet article de juin 2019 de TechPowerUp.

Étant donné la complexité de la création de matrices au 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 le dé terminé, il a besoin d'aide pour parler au reste d'un système informatique. Cela commence généralement par un petit tableau 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 le socket d'une carte mère et permettent au CPU de parler au reste du système.

Sautant à l'intérieur de notre processeur, nous n'avons pas encore recouvert la puce 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 processeur). Il se présente généralement sous deux formes: 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 qu'un processeur particulier a à moins de lire les nouvelles du processeur ou d'ouvrir ("delid") un processeur fini vous-même. Par exemple, Intel a utilisé de la pâte thermique de 2012 à 2018, mais a ensuite 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.

Enfin, en plus de l'emballage, il y a un diffuseur de chaleur intégré, ou IHS. L'IHS diffuse la chaleur du CPU sur une plus grande surface pour aider à réduire la température du CPU. Le ventilateur du CPU ou le refroidisseur de liquide dissipe ensuite la chaleur qui s'accumule sur l'IHS. L'IHS est généralement en cuivre nickelé. Le nom du processeur est imprimé dessus, comme indiqué ci-dessus.

Cela met fin à notre visite du processeur. Encore une fois, la puce est le bit de silicium qui contient les cœurs de processeur, les caches, etc. Le forfait comprend la puce, 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 nouvelles et les critiques du processeur ont tendance à se concentrer.

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