22nm不过如此 3770K/2700K超频大对决
泡泡网CPU频道6月1日 2011年05月Intel正式宣布了3D Tri-Gate晶体管架构，相对于传统的Planar晶体管架构，3D Tri-Gate首次将三维硅鳍片从硅基底上站了起来，显著的提升了晶体管密度。
时隔一年后Intel正式发布了首批基于3D Tri-Gate Ivy Bridge处理器，产品使用了最新的22nm工艺，按照Intel官方的数据，得益于22nm工艺和3D Tri-Gate晶体管架构的应用，晶体管的密度提升了1倍，这也直接导致Ivy Bridge处理器晶体管提升至14亿。
在面临处理器架构不变、频率提升有限，新的Ivy Bridge处理器并没有受到市场的大幅青睐，另外旗舰Core i7 3770K超频发热量大也不胫而走，虽然伴随TDP下降到77W，不过这似乎并没有博得消费者的眼球，人们的质疑朝向了全新的3D Tri-Gate晶体管架构。
3D Tri-Gate使用一个薄得不可思议的三维硅鳍片取代了传统二维晶体管上的平面栅极，形象地说就是从硅基底上站了起来。硅鳍片的三个面都安排了一个栅极，其中两侧各一个、顶面一个，用于辅助电流控制，而2-D二维晶体管只在顶部有一个。由于这些硅鳍片都是垂直的，晶体管可以更加紧密地靠在一起，从而大大提高晶体管密度。
这种设计可以在晶体管开启状态(高性能负载)时通过尽可能多的电流，同时在晶体管关闭状态(节能)将电流降至几乎为零，而且能在两种状态之间极速切换。Intel还计划今后继续提高硅鳍片的高度，从而获得更高的性能和效率。
率先登陆22nm工艺后，相比32nm Planar晶体管结构，新的3D Tri-Gate在低电压情况下可以获得37%的性能提升，而在相同性能的情况下，功耗可以得到50%的显著下降。
反映到最新的Ivy Bridge处理器上，可以再单位面积容纳更多的晶体管，相比Sandy Bridge可以增强处理器性能，另外改进的图形引擎，使得主流的DirectX 11终于得以支持，并提升约50%的图形性能。
虽然Core i7 3770K已经被用户熟知，不过在此还是要详细的介绍其规格，产品采用了四核八线程设计，默认频率为3.5GHz，Turbo Boost加速可到3.9GHz，内置双通道DDR3控制器，Intel官方给出的超频频率为DDR3 2667MHz，对比Sandy Bridge平台超频频率DDR3 2133MHz。另外为满足高性能显卡的数据交换，接口全面升级PCI-Express 3.0 x16规格。
显示核心方面，Core i7 3770K集成HD Graphics 4000 GPU，支持DirectX 11和三屏显示输出，默认频率为650MHz，加速可到1150MHz。这一切看似相同的规格，但得意于新工艺，Intel将其TDP定义在77W，相比95W低出了23.3%。
而在Turbo Boost频率方面Intel似乎并没有向大众宣传的意思，实际上细心的用户已经发现，相比上代Core i7 2700K还是发生了不少的变化，具体在负载频率上。
以上数据已经很清晰的展示了这两款处理器的Turbo Boost频率差异，Core i7 3770K在双核加速时仍然可以保持全速3.9GHz，另外满负载四核加速也被提升至3.7GHz，均比Core i7 2700K高出0.1GHz。
Core i7 2700K和3770K的对比测试中，都使用了华硕新一代P8Z77-V PRO主板（Intel Z77芯片组），主板采用了强大的16相供电设计，可以完全满足处理器的风冷超频需求，而接下来的所有测试将全部基于相同频率，额外附加一组默认频率性能测试。
16相供电设计可以满足极致风冷超频需求
为最大化CPU超频性能，本次测试使用了酷冷最新的TPC812散热器，产品采用了业界首个均热腔导热方案，另外还提供6根6mm热管辅助导热。
均热腔和热管的搭配使用，使得热量能够从CPU迅速传播转移到鳍片从而提高散热效能，而100%抛光纯铜底和先进的焊接技术可以为CPU和底座实现完美接触，增强导热性能。
额定电流高达4.4A
而在风扇方面，选择了最为暴力的台湾JOUJYE BW-1238B-PWM风扇，产品尺寸为12cm×12cm×4cm，主要面向服务器市场，默认转速高达6000RPM，额定电流为4.4A，而为保证非常好的散热效能，风扇直接接驳电源+12V接口供电。6热管+均热腔设计+6000RPM暴力风扇，这基本是目前风冷散热的极限。
功耗测试选择了优利德UT203数字钳形表，产品基于霍尔效应原理，将其直接钳在四根+12V或四根GND CPU供电线上，读取测试时的电流值，另外使用电压表再测量出实时CPU供电电压值，两者乘积便是CPU的真实功耗。
作为首款将均热板融合到CPU散热技术中的利器，无疑会极大的增强CPU与散热片之间的导热性能，有效将CPU热量导出，使得CPU温度控制更加出色，这也是此次选择酷冷TPC812散热器作为测试CPU的原因。
规格方面，酷冷TPC812同样采用了跨平台设计，支持AMD/Intel全系列处理器，AMD方面包括FM1/AM3+/AM3/AM2+/AM2，Intel方面适用于LGA 2011/1366/1156/1155/775，而发热大户LGA 2011、AM3+均在支持列表里面。
镀镍镜面散热底座
酷冷TPC812默认提供一只12cm静音风扇，采用了4pin接口，支持PWM温控调节，转速为600-2400RPM，最大风量为86.15CFM，噪音范围19-40dBA，而在风扇扣具与散热片接触部分还特别使用了橡胶垫，起到减震的作用，工作寿命长达40000万小时，另外为了增强散热性能，产品还附赠了一对风扇卡扣，用户可以选装另外一枚风扇。
富裕的高度可以安装低马甲内存
除了散热性能的强劲，酷冷TPC812也具备不错的兼容性，实际测试可以很好的兼容大部分低马甲的内存，用户无需为内存打架而烦恼。
单线程测试选择了著名的Super PI工具，测试基本为1M，Super PI不会对处理器造成较大的功耗，我们也注意到超频后只要能够进入系统，就能够完成Super PI项目的测试。
实际测试中，Core i7 2700K的风冷极限超频为5.3GHz，而Core i7 3770K则只有5.0GHz，值得注意的是此时并不能通过重负载测试。
默认频率设置下，Core i7 2700K、Core i7 3770K的成绩分别为9.750s和9.360s--差距约4.2%，随后的锁定频率超频成绩缩小了不少，这主要是由于Super PI 1M测试时，Core i7 3770K运行在3.9GHz，而Core i7 2700K运行在3.8GHz。不过即使在严格相等的频率下，Core i7 3770K依然保有一定的性能优势。
CineBenchmark 11.5多线程测试基本会让处理器处于满负载状态，所以实际测试中Core i7 3770K/Core i7 2700K的超频成绩都打了一定折扣，不过Core i7 2700K依然取得了5GHz的好成绩，而Core i7 3770K下降至4.8GHz后才能稳定。
同Super PI 1M测试一样，CineBenchmark 11.5 CPU默认性能测试依然出现了小幅的差距，而主要差异同样来源于频率的差距。默认频率下，Core i7 3770K运行在3.7GHz，对比Core i7 2700K为3.6GHz。
随后的超频测试中两者依然出现了一定程度的差距，不过在随后的4.8GHz左右时差距逐渐缩小。不过我们依然可以看到新工艺的Core i7 3770K以小幅优势全面胜出，整体幅度约为3.5%左右。
首先进行的一组测试功耗基于独立显卡平台，此时的测试并不是验证TDP，这个测试的主要目的是反映大多数Core i7 3770K用户的产品实际功耗，毕竟大多数Core i7 3770K用户都使用了独立显卡。测试时BIOS恢复默认，并确保Core i7 3770K开启EIST自动降频。
以上的测试基本涵盖了日常生活的各种应用，从上图可以看到待机情况下，CPU仅为3.07W，表现非常令人震惊。
单核满载、四核满载（负载测试分别基于LinX和Orthos）功耗分别为24.08W和56.28W，值得注意的是四核满载是所有应用中功耗最高的状态。
针对游戏CPU利用率低，NVIDIA推出了全新的Hyper-Q技术
另外我们发现视频播放、运行游戏（基于《使命召唤：现代战争3》）时，处理器的功耗并不是很高，其中视频播放仅为9.83W。值得注意的是游戏时33.79W的功耗说明游戏已经至少调用了两个核心，游戏支持多核已经成为一种趋势。
针对Core i7 3770K 77W TDP不断受到质疑，以下将通过实际的负载测试来查看CPU的真实功耗。测试时同样BIOS恢复默认，并确保Core i7 3770K开启EIST自动降频。
使用集成显卡测试时，处理器待机功耗略微上升至4.92W，而即使没有图形应用Super PI、CineBenchmark 11.5、3DMark 11物理测试都出现了不少的功耗上升。
于此同时视频播放、游戏、3DMark 11图形测试出现了显著的功耗上升，这主要是集成GPU贡献了很大一部分功耗。
产品TDP标示77W所言非虚
再来看一下红色的柱状图GPU+CPU都满载测试时功耗达到了最高的70.91W，离Core i7 3770K 77W TDP还有一定差距，而在随后我们也尝试加载更多的任务，结果是任务越多，功耗反而降低，这主要是由于执行效率下降导致。从上面的测试来看Core i7 3770K 77W的TDP具备参考意义，一些95W的质疑传言不攻自破。
完成Core i7 3770K本体测试后，接下来将对比Sandy Bridge处理器和Ivy Bridge超频实际功耗，对比测试包括两组数据：待机功耗和满载功耗（LinX），测试使用了独立显卡模式。
● 满载功耗
满载默认频率下，Core i7 3770K和Core i7 2700K满载功耗分别为58.98W和70.04W，相比低了11W左右。随后两者发生了两次交叉，分别在4.3GHz和4.6GHz左右，而此时它们的功耗分别为100.52W/100.27W和127.30W/125.34W。
● 待机功耗
待机默认频率下两者功耗都非常低，不过Core i7 2700K以1.84W稍微优秀一些，接下来的超频测试中，两者起伏都非常小，不过Core i7 2700K超频至5.3GHz时66.72W的功耗，基本接近默认状态下的满载水平。
温度测试同样包括两组：待机和满载，不过由于反应CPU的温度主要有两组：CPU表面温度和CPU核心温度。
由于采用了相同的散热环境和恒转速风扇，CPU的表面温度之间的差异主要与晶圆与顶盖的接触导热效率有关，当然也存在热管或均热腔出现导热瓶颈的限制。
实际满载表面温度测试时，Core i7 3770K全面超越了Core i7 2700K，在3.0GHz时两者拥有相同的32摄氏度，不过随着频率的提升两者的差距逐渐拉大，在4.4GHz，两者出现了最大差距，温差达到了27摄氏度，非常明显，虽然最后差距缩小了一些，但依然存在不小的差距。
我们来调用下4.4GHz时的各自CPU功耗，发现Core i7 2700K/3770K分别为104.39W和124.23W，已经远远超过了各自的TDP值了。这个时候我们假设27摄氏度的温度上升是由于这多出来的20W功耗导致，那么在随后功耗拉平甚至更低时，Core i7 3770K理应可以获得更低的温度，不过这两条曲线一直在各自到达风冷极限频率时始终没有出现交汇，那么可以肯定一点：CPU表面与金属顶盖的散热并不理想。
接下来的核心温度对比中，我们看到了更为大的差异，在起点3GHz时两者就率先拉开了5摄氏度的差距，随后随着频率的提升差距进一步扩大。另外在和表面温度对比数据中，我们发现Core i7 2700K核心和表面温度自始至终都没有很大的差异，这点说明：成熟的Planar晶体管结构具备优秀的导热效率，而新的3D Tri-Gate晶体管架构核心和表面温度随着温度的上升急剧加大，4.8GHz满载时核心竟达到了102摄氏度，接着4.9GHz满载就直接挂起。
回到Intel Core i7 3770K官方文档，我们发现105摄氏度是Core i7 3770K的最高保护温度，这也意味着Core i7 3770K进一步超频被终结，必须采用新的散热方式（如液氮）；另外从4.8GHz的核心高温止步，我们不难看出Core i7 3770K在排除散热的问题后依然具备继续超频的潜力，这也是目前液氮下可以创造出7GHz高频的原因。
整个测试下来，我们看到了新一代22nm Ivy Bridge和32nm Sandy Bridge的各自特点，Core i7 3770K超频时过高的核心和表面温度是这次测试中最大的感受，这也直接导致了风冷情况下超频难的问题。
不同于传统的Planar晶体管结构处理器，新的Core i7 3770K（3D Tri-Gate晶体管架构）处理器温度出现了两个明显的折点--4.3GHz和4.7GHz，无论是核心温度和表面温度都出现了急剧的上升，这完全不同于传统Planar晶体管结构处理器温度平滑上升曲线图，这些我们现在还无法给出解释，只能说处理器核心内部出现了重大的工作环境变化，3D Tri-Gate晶体管成为处理器超频难的问题已经没有悬念。
以下是本次测试的一些总结：
● 功耗：采用全新的22nm和3D Tri-Gate晶体管架构后，Core i7 3770K默认以及绝大多数超频的情况下具备更优秀的功耗控制，这点也达到了Ivy Bridge设计的目的，最大77W功耗也使得平台功耗得到了更好的控制。
● 温度：相比Sandy Bridge，从CPU的发热全部来自功耗看出，至少目前版本的Ivy Bridge散热出现了非正常的温度控制，使得核心的温度并不能很好的导热到核心之外，致使核心温度居高不下，即使过剩的风冷散热对此依然无助。
● 性能：虽然并没有使用新的架构，不过借助22nm工艺，Ivy Bridge处理器普遍有小幅的频率提升，加上同频率性能上的优势，使得Ivy Bridge处理器在与Sandy Bridge相比出现了一定的性能优势，值得注意的是这一切是在功耗下降20%后实现的。
● 超频：本文的超频可能仅代表个体，不过以目前实际测试的绝大多数Core i7 3770K处理器来看，5.0GHz基本是风冷超频的极限，其中只有少数的产品可以在4.8GHz下稳定使用，而要想长期稳定工作4.5GHz是比较稳妥的方案（此时最大功耗约为125W），对比Sandy Bridge处理器，Core i7 2700K可以稳定工作在5.0GHz，而散热优秀的系统在4.7GHz/4.6GHz下长期使用问题不会太大（此时的功耗代价是处理器其功耗满载高达140W/125W左右）。■<
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