Qu’est-ce que le «binning» pour les composants informatiques?

Vous ne le réalisez peut-être pas, mais chaque fois que vous achetez un nouveau processeur de bureau, vous obtenez également un ticket pour un cadeau appelé «loterie sur silicium». Deux processeurs du même modèle peuvent fonctionner différemment lorsqu’ils sont poussés à leurs limites grâce à quelque chose appelé «CPU binning».

Qu’est-ce que Binning?

Le binning est un processus de tri dans lequel les puces les plus performantes sont triées des puces les moins performantes. Il peut être utilisé pour les processeurs, les GPU (cartes graphiques) et la RAM.

Supposons que vous souhaitiez fabriquer et vendre deux modèles de CPU différents: l’un rapide et coûteux et l’autre plus lent à un prix avantageux

Concevez-vous deux modèles différents de CPU et les fabriquez-vous séparément? Pourquoi s’embêter quand vous pouvez simplement utiliser le «binning»?

Le processus de fabrication n’est jamais parfait, surtout compte tenu de l’incroyable précision nécessaire pour produire des processeurs. Lorsque vous fabriquez ces processeurs rapides et coûteux, vous vous retrouverez avec certains qui ne peuvent tout simplement pas fonctionner aux vitesses maximales. Vous pouvez ensuite les modifier pour fonctionner à des vitesses plus lentes et les vendre en tant que processeurs de bonnes affaires.

Pour un exemple plus simple, disons que vous fabriquez une puce à huit et six cœurs. Plutôt que de fabriquer deux produits distincts, il vous suffit de demander à votre usine de fabriquer les puces à huit cœurs. Certains seront défectueux et n’auront que six cœurs fonctionnels. Donc, pour obtenir des puces à six cœurs, il vous suffit de prendre ces huit cœurs défectueux, de désactiver les deux cœurs non fonctionnels, puis de les vendre en tant que puces à six cœurs.

Le binning est un moyen d’être plus efficace et de réduire les déchets dans le processus de fabrication.

Tri des processeurs en «bacs» métaphoriques

Un processeur peut commencer sa vie destiné à être un processeur plus puissant, tel que le Core i7-10700 ou son prédécesseur, le Core i7-9700. Mais quand vient le temps des essais du Team Core i7, notre petite puce ne fait pas la coupe et n’obtient jamais de maillot.

Cependant, la puce peut toujours fonctionner raisonnablement bien et ce serait une perte de temps et d’argent de simplement la jeter. Ainsi, notre silicium «est regroupé», certains cœurs sont désactivés et se retrouve dans Team Core i5, où il participe joyeusement aux Spreadsheet Olympics.

La création d’un processeur est un processus compliqué, long et coûteux. C’est pourquoi les entreprises souhaitent toujours réduire au maximum les déchets lors de la fabrication. Ainsi, si une puce conçue pour être la plus performante ne passe pas l’assurance qualité, elle place le mandrin proverbial dans le bac le moins performant pour devenir un processeur plus bas dans la gamme de produits.

Maintenant, pour être clair, personne ne saisit les processeurs, ne les jette dans un tonneau, puis ne les jette dans des boîtiers Core i5 ou Core i3. Pensez simplement au «binning» comme un type de tri, dans lequel les processeurs sont placés dans différents niveaux de prix et de performances en fonction de leur performance lors des tests en usine.

Gardez également à l’esprit que différentes générations de processeurs peuvent avoir des procédures de regroupement différentes (ou multiples). Les exemples que nous avons couverts ci-dessus sont fournis à titre indicatif uniquement – ce n’est pas nécessairement ce qui se passe avec chaque génération de CPU.

Comment tout cela se passe

Nous avons expliqué comment les processeurs sont fabriqués auparavant, y compris les détails les plus compliqués. En bref, cependant, un fabricant de CPU commence par un lingot de silicium qui est découpé en fines tranches circulaires. Les plaquettes reçoivent ensuite des transistors gravés sur eux via un processus appelé photolithographie.

Il existe également diverses étapes au cours de la fabrication dans lesquelles les plaquettes sont polies, aspergées d’ions cuivre et auxquelles des couches métalliques sont ajoutées. À la fin de ce processus compliqué, vous obtenez une plaquette finie chargée de processeurs.

La plupart du travail est effectué par des machines avec des humains observant dans des combinaisons de protection, des chaussons, des cagoules et même des masques. En effet, les plaquettes de silicium sont sensibles aux contaminants, y compris la peau et les cheveux humains. Ainsi, l’un des principaux objectifs lors de la fabrication est de garder les plaquettes aussi intactes que possible.

Inévitablement, cependant, il y aura des sections de la plaquette qui ne sont pas à la hauteur. Une fois que la tranche est découpée en silicium CPU et placée sur le substrat vert (ce morceau de carte de circuit imprimé qui se trouve entre le silicium et le socket CPU de l’ordinateur), les unités partent pour les tests.

C’est à ce moment que nos «essais» se produisent. L’entreprise effectue des tests sur les processeurs pour voir s’ils fonctionnent aux bonnes tensions, températures et vitesses d’horloge. Tout ce qui ne l’est pas pourrait être candidat pour des modèles de niveau inférieur.

Un processeur peut être rétrogradé en raison de ses cœurs peu performants ou non fonctionnels. Ces noyaux sont ensuite désactivés, généralement en étant découpés au laser. Lorsque cela se produit, une puce à huit cœurs peut devenir une puce à six ou même quatre cœurs.

De même, si le GPU intégré ne fonctionne pas, il peut être désactivé et le processeur rétrogradé vers une puce Intel de la série F livrée sans graphiques intégrés.

Par exemple, en octobre 2020, AMD a publié quatre processeurs de bureau Ryzen 5000: les 9 5950X, 9 5900X, 7 5800X et 5 5600X, avec respectivement 16, 12, 8 et 6 cœurs. Ces processeurs sont construits à l’aide de ce qu’on appelle un «complexe de noyau», qui est le silicium qui contient les cœurs du processeur.

Les Ryzen 5000 CCX ont huit cœurs par conception, ce qui signifie que le Ryzen 7 5800X à huit cœurs a un CCX, tandis que le Ryzen 9 5950X à 16 cœurs en a deux.

Mais comment obtenir une puce à 12 cœurs à partir d’un CCX à huit cœurs? Très probablement, via le binning et la désactivation de cœurs peu performants ou non fonctionnels pour créer des processeurs à 12 et 6 cœurs sans trop de gaspillage.

Comment le binning peut avoir un impact sur l’overclocking

Pour ceux qui n’overclockent pas leur processeur, le binning n’a souvent pas beaucoup d’impact notable. Les spécifications que vous voyez sur l’emballage sont ce que vous pouvez vous attendre à ce que le processeur fasse dans votre système.

Si vous êtes intéressé par l’overclocking, cependant, le binning peut avoir de l’importance et la loterie au silicium susmentionnée entre en jeu. Il est possible que les noyaux désactivés soient ramenés à la vie, mais cela est extrêmement rare maintenant car les noyaux défectueux sont physiquement désactivés par découpe laser. Un résultat plus courant est que la puce fonctionne uniquement à des fréquences plus élevées que prévu.

Cela varie d’un processeur à l’autre, c’est pourquoi il est surnommé «loterie». Il existe même des détaillants spécialisés qui trient les processeurs par performances et vendent le même modèle de processeurs avec des fréquences supérieures différentes.

Cela signifie que deux processeurs Ryzen 7 assis juste à côté l’un de l’autre sur une étagère de magasin peuvent avoir des résultats très différents pour l’overclocking. L’un peut fonctionner plus rapidement, mais aussi devenir beaucoup plus chaud qu’il ne le devrait, tandis que l’autre fonctionne comme prévu en fonction des vitesses de suralimentation du processeur.

Si vous voulez savoir comment vous vous êtes débrouillé dans la loterie du silicium, assurez-vous de consulter notre guide sur la façon d’overclocker un processeur Intel. L’overclocking AMD est un peu plus facile si vous utilisez le logiciel Ryzen Master de la société, plutôt que de plonger dans le BIOS avec des processeurs Intel. N’oubliez pas que l’overclocking annule la garantie de votre pièce.

Gratter ce billet pour la loterie sur silicium avec overclocking n’est pas pour tout le monde. Cependant, cela peut en valoir la peine, surtout si vous le considérez comme une «mise à niveau intégrée» pour un processeur un peu plus ancien. Même si l’overclocking ne vous intéresse pas, au moins vous savez maintenant ce qu’est le binning!