2022-10-20
5.8GHz !! E-Core 增加一倍
Intel Core i9-13900K 處理器架構分析 + 評測
文: John Lam / 評測中心


Intel 正式發佈 13 代 Raptor Lake、Core i9-13900K 處理器,微架構與 12 代 Alder Lake 大致相同,升級第三代 SuperFin、Intel 7 制程(10nm++),令 P-Core 時脈大幅提升至 5.8GHz,擁有更大的 L2 Cache,E-Core 倍增至 16 個時脈亦提升至 4.3GHz,規格變成 24 核心、32 線程,相較上代性能單核 +15%、多核 +41%,HKEPC 找來 Core i9-13900K 與上代 12900K 及 AMD Ryzen 9 7950X 作對比測試。



Raptor Lake : Intel 第13 代 Core 處理器登場

 

為抗衡對手 AMD Ryzen 7000 CPU 系列,Intel 正式發佈代號 Raptor Lake、第13 代 Core K 系列處理器,屬於半代更新的產品,微架構設計與 12代 Alder Lake 大致相同,主要分別來自升級第三代 SuperFin 電晶體架構的 Intel 7 制程 (10nm++),令 Raptor Lake CPU 時脈得以大幅提升,同時擁有更大的 L2,E-Core 數目亦提升了一倍,無論是單核與多核性能均再次提高,在新架構第 14 代 Meteor Lake 到來之前,Raptor Lake 負起了抗衡 AMD Zen 4 的重任。

 

 

13900K

 

 

Intel 早前舉行了「Intel Technology Tour 2022」技術分析會,本篇文章將會分享有關 Raptor Lake CPU 架構的設計重點,包括︰

 

 

→ 經改良的第 3 代 SuperFin Intel 7 制程

→ 時脈更高、更大 L2 的 Raptor Cove P-Core 設計

→ 核心數目倍增的 Enhanced Gracement E-Core 設計

→ 更快的 Fabric Ring 與更大的 L3 Cache

→ 經強化的 Thread Director 指令調度單元

 

 

 

13900K

▲ Intel Raptor Lake 8P + 16E Die Shot

 

 

Intel 第 13 代 Raptor Lake CPU 的微架構設與 Alder Lake 大致相同,所以 Compiler 支援同樣使用 -march=alderlake 與 -mtune=alderlake,CPUID 為 Family 6 Model 183,沿用 ARM 的 big.LITTLE 近似的混合式大小核設計,大核心是 Performance 核心 (P-Core) 主要用於高優先級的單線程工作或較複雜的運算指令,小核心是 Efficiency 核心 (E-Core)用於應付多線程工作負載、不太複雜的後台任務、後背指令、I/O指令等等。

 

 

Raptor Lake CPU 的 Complier 支援

 ComplierArch-SpecificArch-Favorable
ICC-march=alderlake-mtune=alderlake
GCC-march=alderlake-mtune=alderlake
LLVM-march=alderlake-mtune=alderlake
Visual Studio/arch:AVX2/tune:alderlake

 

 

更多關於 Alder Lake 微架構的資料,可參與︰https://www.hkepc.com/20727

 

 

經改良的第 3 代 SuperFin Intel 7 制程

 

由於 Raptor Lake 在微架構上沒有太大變動,單純增加了 L2 及 L3 Cache (LLC) 其實對 IPC 性能增幅有限,不過實際情況是 Core i9-13900K 相較上代 Core i9-12900K,在單核性能快 +15%,多核性能更增加了 +41%,下面是 Intel 提供 Raptor Lake 性能數據︰

 

 

13900K

 

 

從圖表上得知 Core i9-13900K 性能成長少數是來自 L2 Cache、 與時脈更高的 Compute Fabric (Ring) 與 L3 Cache (LLC),更多的性能提升來自升級第三代 SuperFin 電晶體架構的 Intel 7 制程 (10nm++) 進步,CPU 時脈相較上代提升600MHz。

 

多核性能方面,L2 Cache、 與時脈更高的 Compute Fabric (Ring) 與 L3 Cache (LLC)帶來的提升變得較明顯,不過 Core i9-13900K 的多核性能增長,更多自 CPU 時脈提升與增加 1 倍的 E-Core 核心數目。

 

 

13900K

 

 

 

時脈上升、E-Core 核心數目提升,功耗應該也會大幅上升吧 !? 受惠於第三代 SuperFin 電晶體架構的 Intel 7 制程 (10nm++) 進步,Raptor Lake 的 Node 令 V-F 曲線明顯下調,在相同時脈下工作電壓大幅下降,相同電壓下時脈可進一步提升,並且將常溫下的時脈牆大幅延至 6GHz。

 

根據 Intel 提供的官方數據,Core i9-13900K 多核的性能在 65W PL2 情況下,可與標準 241W PL2 的 Core i9-12900K 打成平手,相同性能但只需約 25% 的功耗,115W PL2 會快上代 +21%,同樣在 241W PL2 情況下快上代 37%,標準 253W PL2 快上代 41%。雖然官方數據都是在最理想情況大家看看就好,但也可以看出 Raptor Lake 性能提升,第三代 SuperFin 電晶體架構的 Intel 7 制程才是真正主角。

 

 

13900K

 

 

Intel 13 代 Core 處理器系列初登場共有 6 款不同型號,主攻中階至效能級玩家場,包括 6P + 8E 核心的 Core i5-13600K / Core i5-13600KF、8P + 8E 核心的 Core i7-13700K / Core i7-13700KF 以及最頂級 8P + 16E 的 Core i9-13900K / Core i9-13900KF,所有型號均不鎖倍頻,官方定價分別為 US$294、US$319、US$384、US$409、US$564 及 US$589美元,2022 年 10 月 20 日正式開售。

 

 

第 13 代桌上型 Intel Core 處理器規格

處理器 P-Core 數量E-Core 數量核心 / 線程L3 快取

P-Core

Base / Max Turbo(GHz)

E-Core

基礎/全最高渦輪時脈 (GHz)

解鎖超頻

TDP

PL1

TDP

PL2

IGP
Intel Core i9-13900K81624 / 3236MB3.0 / 5.82.2 / 4.3125W253WUHD 770
Intel Core i9-13900KF81624 / 3236MB3.0 / 5.82.2 / 4.3125W253W-
Intel Core i7-13700K8816 / 2430MB3.4 / 5.42.5 / 4.2125W253WUHD 770
Intel Core i7-13700KF8816 / 2430MB3.4 / 5.42.5 / 4.2125W253W-
Intel Core i5-13600K6814 / 2024MB3.5 / 5.12.6 / 3.9125W181WUHD 770
Intel Core i5-13600KF6814 / 2024MB3.5 / 5.12.6 / 3.9125W181W-
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