IBM over problemen stroomverbruik PowerPC 970FX

IBM heeft op zijn website een artikel gepost over het stroomverbruik van de PowerPC 970FX-processor. Voor de productie van deze chips wordt gebruikgemaakt van een modern 90nm-procédé, waarin zowel SOI als strained sillicon en koperen bedrading worden toegepast om een zo zuinig mogelijk resultaat te krijgen. Een oppervlakkige blik op het resultaat geeft de indruk dat IBM 90nm helemaal onder controle heeft, maar toch heeft Apple nog lang niet de beloofde 3GHz PowerMac G5 in de aanbieding, en moest de 2,5GHz-versie voorzien worden van vloeistofkoeling. De reden hiervoor blijkt uit het artikel van IBM: alles werkt prima op een relatief lage kloksnelheid, maar bij het opschalen neemt het opgenomen vermogen drastisch toe. Voor de stap van 2,0 naar 2,5GHz - een toename van 25% in klokfrequentie - werd de warmte-ontwikkeling maar liefst 150% groter. Dit gebeurt niet alleen omdat er meer spanning nodig is, maar vooral ook omdat door de extra warmte de hoeveelheid lekstroom toeneemt. Een andere vervelende bijkomstigheid van het hogere voltage is dat verwachte levensduur van de processor wordt gehalveerd.

Overclockers.com maakt uit deze informatie op dat SOI zeker niet een of andere wondertechniek is die een hoger stroomverbruik op 90nm of kleiner kan voorkomen, precies zoals Intel al verschillende keren heeft verklaard. Daarbij wordt opgemerkt dat AMD vooralsnog alleen relatief laag geklokte 90nm-chips op de markt heeft gezet, en zich daarover relatief stil houdt in de media. Of AMD op hogere kloksnelheden tegen dezelfde problemen aan zal lopen als Intel en IBM is op dit moment echter nog niet te zeggen.

Reacties (38)

[Carbon]

1) Oud nieuws, dat artikel dateert van augustus dit jaar en gaat over PowerTune, een methode om het stroomgebruik cq warmteontwikkeling te reduceren.

Voor de stap van 2,0 naar 2,5GHz - een toename van 25% in klokfrequentie - werd de warmte-ontwikkeling maar liefst 150% groter.

Ik zou nog maar eens goed naar die grafieken kijken
De warmte-ontwikkeling bij 2GHz is 90W en bij 2,5GHz 100W (1.3V spanning) , dat is geen verschil van 150% maar 10%

[Wouter Tinus]

De warmte-ontwikkeling bij 2GHz is 90W en bij 2,5GHz 100W (1.3V spanning) , dat is geen verschil van 150% maar 10%

Behalve dat de 2GHz-versie normaal op 1,0 Volt draait in plaats van 1,3 Volt. Die toename van 10% kun je wel leuk berekenen, maar je hebt niet zoveel aan een vergelijking met een niet-bestaande c.q. overvolted processor.

[Luxx]

Inderdaad. als je in het originele artikel kijkt, zie je dat de 2.0Ghz al op ongeveer 1.025Volt werkt, en dan slechts 40 watt aan energie verstookt.. 150% extra levert idd de 100Watt op.

[edit nav carbon]
De gebruikte spanning in een processor is ALTIJD de minimale spanning waarbij hij 100% stabiel kan werken op de snelheid die hij aan moet kunnen.
De snelheidsverhoging van 2.0 naar 2.5Ghz maakt blijkbaar deze spanningsverhoging noodzakelijk.
Bij andere processorfabrikanten zie je ook dat de snelste versies uit een reeks vaak iets meer spanning nodig hebben, alleen is het verschil hier wel extreem.
Als je de 2.0Ghz versie op 1.3 volt zou verkopen, maakt apple/IBM het zichzelf alleen maar lastig, want je produceert veel onnodige warmte.

[Carbon]

150% extra levert idd de 100Watt op.

Nogal wiedes als je de CPU clock EN de Vcore verhoogt.

Het artikel suggereert echter dat alleen het verhogen van de klokfrequentie van 2.0 naar 2.5Ghz verantwoordelijk is voor die stijging van 150%

Als je uitgaat van een constante Vcore van 1.3 volt dan levert de stap van 2.0 naar 2.5GHz een verschil op van 10%

[Carbon]

De gebruikte spanning in een processor is ALTIJD de minimale spanning waarbij hij 100% stabiel kan werken op de snelheid die hij aan moet kunnen.

Nope, de huidige generatie XServe G5 (2.0Ghz met 970FX cpu) gebruikt een VCore van 1.2V

http://www.xlr8yourmac.com/G5/xserveG5.html

[Da_DvD]

Interessant is dat een 90nm AMD processor 1.4volt gebruikt(tov 1.0V voor IBM) maar dan nog steeds ~30W@2GHz verstookt..

[Verwijderd]

Volgens mij is AMD ook de enige die het 90nm proces een beetje onder de knie heeft... Zowel Intel als IBM lopen nogal moeilijk te doen, vooral veel warmteproblemen ed. en de 3000+ winchesters gaan zonder problemen op stock cooling naar 3800+. Dat nog niet alle cpu's 90nm zijn heeft denk ik meer te maken met het feit dat AMD nog bezig is met overstappen en een aantal productielijnen nog 130nm chips bakken.. deze zijn groter en dus kan je daar beter de duurste cpu's mee bakken omdat daar de minste vraag naar is.

[Verwijderd]

die 150% gaat over de warmteontwikkeling niet over het vermogen, en als vuistregel kan je ongeveer zeggen dat het verschil in opgenomen en afgegeven vermogen als warmte vrijkomt,, dus bij 90 watt, heb je x verlies wat in warmte omgezet wordt en bij 100w heb je y verlies , de factor tussen x en y is 150%

[Verwijderd]

Edit: Countess was me net voor...


Dat geldt misschien voor zaken als een elektromotor: de hoeveelheid warmte is hier het opgenomen vermogen minus het afgegeven mechanische vermogen.
Bij een processor is het "nuttige afgegeven vermogen" altijd nul omdat er niets bewogen / verwarmd / verlicht etc. moet worden dus bij een processor is het opgenomen vermogen altijd gelijk aan de warmteafgifte. Het verlies aan warmte is altijd 100%, dus jouw verhaal gaat volgens mij niet op voor processors. Een processor die 90 W aan energie opneemt geeft ook 90 W aan warmte af.

[Olaf van der Spek]

en als vuistregel kan je ongeveer zeggen dat het verschil in opgenomen en afgegeven vermogen als warmte vrijkomt

Eh, volgens mij kun je beter zeggen dat al het opgenomen vermogen in warmte wordt opgezet.

[Countess]

zo goed als alle energie die een cpu binnen gaat word omgezet in warmte.
een cpu maakt namelijk berekeningen, maar berekeningen zijn geen vorm van energie.

het enige wat er uit een cpu komt is een te verwaarlose hoeveelheid signaal stroompjes de rest is allemaal warmte.
x en y zullen dus allebij ongeveer 100% moeten zijn.
dus iets klopt er niet. of die 150% is fout of die 90 en 100 watt zijn fout.

[Corn]

Het feit dat de G5 vloeistof koeling heeft wil nog niet zeggen dat de G5 veel meer stroom gebruikt dan andere generaties processoren. De vloeistofkoeling in de G5 is gewoon een koelsysteem met heatpipes, iets wat je ook heel vaak ziet bij andere kant en klare pc systemen van merken als Dell en HP. Ook de mini-pc's zijn tegenwoordig allemaal voorzien van heatpipes, omdat het gewoon een makkelijke manier is om warmte van de ene plaats op de andere te krijgen.

[zakalwe]

De 2,5 GHz G5 bezit wel degelijk een echte vloeistofkoeling met radiator etc. De oudere G5s en een aantal G4 modellen hebben koelblokken met heatpipes.

[Carbon]

De vloeistofkoeling in de G5 is gewoon een koelsysteem met heatpipes

De dual 2.5 Ghz G5 heeft "echte" vloeistof koeling.
Het gebruikte koelmiddel is water + antivries.

Een paar foto's:
http://www.overclockers.com.au/article.php?id=307166

BTW De heatpipes worden gebruikt om de (Vcore) spanningsregelaars te koelen.

[blade181]

Ja maar de reden dat AMD deze problemen niet heeft is omdat hun manier van processors maken heel anders is dan die van Intel. Het MHZ-verhaal, bij AMD processors gaat het om de hoeveelheid bandbreedte en ze hebben meer tijd om dit probleem eventueel te verhelpen mocht het nog parte gaan spelen. De processors hoeven namelijk niet zulke hoge snelheden te hebben. En voordat je het weet staat 0,065 nm alweer voor de deur en wat dacht je van dual-core allemaal oplossingen om maar niet de processors op te schalen.

[Cheese_man]

AMD heeft inderdaad een andere opvatting voor het maken van CPU's. Maar bandbreedte is niet de juiste term in deze. Maar wel "hogere IPC" en lage latencies (door onboard memcontroler).

Om nog meer je post te nitpicken....

[Olaf van der Spek]

AMD heeft inderdaad een andere opvatting voor het maken van CPU's.

AMD is toch ook al bij de 2,5 ghz?

[Verwijderd]

De huidige 90nm chips gaan zonder problemen met stock (dus volledig Al) cooling naar de ~ 2,5 ghz..

Als het 90nm proces wat volwassener wordt zal 3ghz echt wel goed mogelijk zijn denk ik.

[Verwijderd]

Amd is al bij 2.6 Ghz, maar dat was op 0.13micron.
De reden dat de athlon fx57 die snelheid haalt bij dat vermogen ligt o.a. in het feit dat AMD in tegenstelling tot IBM zijn chipontwerp met de hand optimaliseert (IBM ontwerpt geautomatiseert), waardoor lager verbruik en hogere kloksnelheden mogelijk zijn.
Het zou goed kunnen dat de 0.09 Athlon 64 chips niet de verwachte snelheid van meerd e 3Ghz aankunnen, omdat bij hogere kloksnelheden er alsnog veel lekstroom ontstaat die voor hitteproblemen zorgen.

[webkiller71]

je hebt een aantal foutjes
het gaat hier over IBM en niet intel maar je hebt gelijk dat ze de processors anders maken

En voordat je het weet staat 0,065 nm alweer voor de deur

het is 0,065 micron = 65 nm maar helaas voorlopig nog geen 0,065 nm

[Verwijderd]

Hopelijk krijgt Apple niet voor de 2de keer te maken met een Mhz grens.

De afgelopen keer was ten tijden van de G4. Deze wilde met geen mogelijkheid boven de 500Mhz komen. Hoewel je Mhz niet kon en kan vergelijken tussen chips met een verschillende architectuur, liepen Apples en PCs tot dat moment redelijk gelijk, Apple liep sinds de 68k serie zelfs altijd iets voor (haasje over zoals met ATI en Nvidea nu).

De achterstand die Apple -toen- opliep met de 500Mhz grens is ze nu nog aan het inhalen. Als dit een 2de keer gebeurt voorspel ik een erg slechte toekomst.

[Verwijderd]

...de [Apple] G4 [] wilde met geen mogelijkheid boven de 500Mhz komen.

G4 upgrade kaarten gaan inmiddels tot 1.5 GHz (G4 Cube upgrade voor in een oorspronkelijk 450 MHz Power Mac G4 Cube...)

Apple heeft in 2003 zelf ook nog een tijdje 1.42 Dual G4's verkocht. Mijn Dual 1.25 G4 uit 2002 doet het nog prima.
http://www.apple-history.com/noframes/body.php?page=gallery&model=g4_8 00

Dus als de 'bottleneck' op 500MHz lag, zijn ze daar uiteindelijk toch riant overheen gegaan.

Een aardige test van G5 2.5 MP vs Xeon 3.06 MP staat overigens op http://www.barefeats.com/pentium4.html

[multipasser]

lame test.

Photoshop 7.01 had the G5 optimized plugin

Laat adobe maar eens een opteron optimized plugin maken.

[Verwijderd]

Laat Adobe eerst zowiezo maar eens goede software voor een ander platform dan Wintel maken. Adobe was vroeger erg vooruitstrevend in haar platformonafhankelijkheid, helaas is daar tegenwoordig niks meer van over. De Mac versie van CS is nog redelijk, maar met Acrobat slaan ze echt de plank finaal mis, wat een gore troep om te beheren (en te gebruiken) is dat zeg.
Maar laten we nou weer niet op benchmarks gaan hangen, want dan kun je ook kijken in de RC5 stats op distributed.net en eens kijken welke processorfamilie daar het snelste is. :-P

[Metal Baron]

Beetje flauw ook dat de dual 3 Ghz Xeon maar in 1 test wordt meegenomen.

[Metal Baron]

Inmiddels wel ja, maar dat duurde wel erg lang. In augustus 99 kwamen de eerste G4's op 400 Mhz uit, de eerste G4 die boven de 500 Mhz klokte kwam er pas begin 2001. En dat was in de tijd dat AMD en Intel giga hard opschaalden toch wel een fors probleem.

[Plague]

Jij hebt niet opgelet tijdens het vak processorbouwkunde

Ten eerste zijn de wafers 200mm of 300 mm en is 50nm de grootte van 1 transistor, niet die van de hele processor (zou mooi zijn )

En na 90 nm komt eerst nog 65 nm waarna we waarschijnlijk direct 45 nm krijgen. We slaan de hele 50 voor het gemak dus maar gewoon over

[knirfie244]

ik zou dat verhaal over je nm's maar verwijderen...

[0siris]

je hebt de klokspeed wel horen luiden, maar verder....

[Verwijderd]

Met ander woorden ....

De aankomende jaren zien we niet meer een dramatische stijging van het aantal Ghz maar een stabilisatie van de snelheid. We zullen meer vooruitgang in zuinigheid, etc krijgen wat ook eindelijk een keer mag komen.

[Olaf van der Spek]

maar een stabilisatie van de snelheid.

Nee, een stabilisatie van kloksnelheid.
Met dual-core en andere technieken gaat de performance/snelheid van de CPU wel omhoog.
Maar hopelijk wordt er inderdaad ook wat gedaan aan de warmte, alhoewel dat voor GPUs momenteel belangrijker is dan voor CPUs.

[Verwijderd]

Vergeet die zuinigheid maar, alles waarbij ze energie op plaats a in de processor kunnen besparen, zullen ze gebruiken om op plaatsen b,c en d de boel weer harder te laten lopen. Hitte (dus energieverbruik) is op het moment de beperkende factor en zal als verwacht nog een flinke tijd dat blijven. (zie de inspanning van intel voor BTX-layout) Pas op het moment dat er andere remmende factoren zijn, is het mogelijk dat het energie verbruik wat gaat dalen, totdat dat moment bereikt is zal je alleen maar kortstondige afnames zien in de vorm van verkleintechnieken en efficiency verbeteringen die snel weer tot aan het maximale belast zullen gaan worden.

Maar voor de rest zullen de cpu-bakkers cpu's leveren die zo heet als mogelijk kunnen worden. Want waarom zou je ze lager geschaald leveren als je ze harder kan laten draaien met een wat grotere koeler? Dan kan je ze net zo goed voor die rating kunnen verkopen.

[Darth Punk]

idd oud nieuws. Ik heb een sterk vermoeden dat men dit bedoeld heeft: http://www.eet.com/showArticle.jhtml?articleID=54201799

bron v/d link: hardware.info

[wippo76]

[quote]Daarbij wordt opgemerkt dat AMD vooralnog alleen relatief laag geklokte 90nm-chips op de markt heeft gezet,[quote]

ze zijn toch al overklokt naar 2,7 en hoger zonder voltage verhoging dus ik vind dit een leuk verhaal maar erg veel bewijzen hebben ze niet.

[boesOne]

Ik wil best een reservaat bij een boxed cpu. Wellicht is een reservoir handiger..

Nu lijkt me waterkoeling een prima tijdelijke oplossing voor de extreme hitte ontwikkeling. 'T is stil..

[un1ty]

ja, maar reken ook de extra verzendkosten
en gewone extra kosten.
dan betaal je boxed +100 euro ofzo.
ok op een Intel top model, van ruim 1000 euro is dat maar 10%.
maar dan nog!