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没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装

作者:网易 文章来源:中关村在线 点击数 更新时间:2014-11-10 19:51:44 文章录入:贯通日本语 责任编辑:贯通日本语

第1页:没有4核心的Mac mini怎么办


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


2014年10月16日,苹果公司如期发布了全新的Mac mini,引入Haswell架构是所有人都可以想到的事情,最低配CPU速度仅为1.4GHz也与当年MacBook Air新版本发布时的情况如出一辙,虽然不少人都为这一代更为优秀的Mac mini欢呼雀跃,但是一些高端用户也发现了一个问题,那就是为啥4核心型号没有了???


没有4核心的Mac Mini怎么办


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


其实Mac mini的四核心型号也是非常少见的,只有在当年的Mac mini Server系列产品当中才能够见到,这一次苹果随着Mac mini新版本的发布,停产了Mac mini Server这条产品线,所以4核心也就不见了踪影,那么苹果是拿什么替代的呢?还是先让我们来看看吧:


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


新的Mac mini在配置上并没有太多出乎我们意料的东西,当然中高配机型的Iris Graphics 5100可以说代表了目前集显的很高水平,Fusion Drive的引入也给我们省去了SSD空间不足的困难。不过最高的CPU只是3.0GHz的双核心,很显然上一代最高配置到2.6GHz的4核心处理器实在是性能优势太大了,那么为什么这一代Mac mini不支持更好的CPU呢?就请听笔者慢慢道来。


第2页:没有4核心的真实理由是PCB


没有4核心的真实理由是PCB


首先我们要给大家一个非常肯定得答案,为什么新Mac mini没有4核心处理器可供选择呢?答案非常非常的简单,因为这一代Mac mini所使用的PCB根本没有对应的4核心CPU可供选择,如果要提供4核心处理器的选项,那么我们就需要定制一块全新的PCB。


Mac mini 2014的主板正面 红色是带有南桥的CPU部分


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


当然这绝非一块全新的PCB那么简单,由于Mac mini的体积极度小巧,这块PCB必须权衡散热与布局诸多原因,首先4核心处理器本身就会极大幅度增加散热量,对于想要追求小巧极致的我们来说,很显然这样的结果不足以让我们满意。


实际上这里边还有一个非常严重的问题,那就是目前Mac mini所提供的4块CPU型号分别为i5-4260U、i5-4278U、i5-4308U、i7-4578U,这4块CPU有一个共同的特点就是他们都在CPU上集成了南桥,而所有同期4核心处理器必须独立南桥才可以工作。


Mac mini 2014的主板背面 内存也采用了焊接设计


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


那么多一个南桥又怎么样呢?可千万不要忘了南桥也是要发热的,等于机箱内又来了一个额外的发热源,4核心处理器的发热能力问题也是我们之前提到过的,所以说拥有4核心处理器的Mac mini几乎等于一台全新设计的Mac mini,而苹果压根就没有考虑过独立南桥设计(当然是做过对比分析的),所以说这样一台全新的机器,自然是不太可能了。


第3页:内封装导致针脚大不同


内封装导致针脚大不同


可能说到这里很多人会提出一个疑问,难道Intel自己给自己埋了个坑,同样的一套笔记本CPU平台竟然拥有多种接口吗?结果我想自不必说,这是肯定的。就Haswell架构来讲,Intel就准备了4种接口(其中1种还有个小变种,考虑到区别不大,笔者就不提了),分别是什么?


从BGA-1168的背面封装来看 CPU(内置北桥)与南桥只是一个简单的“胶水”关系


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


简单来说就是针脚在主板上可插拔CPU LGA-1150,针脚在CPU上的可插拔CPU PGA-946,以及直接焊接在PCB板上的BGA-1168以及BGA-1364,而在这些接口当中BGA-1168却是一个特例,凡是这种接口的CPU,南桥都会和CPU封装在同一块板上,这样的设计可以很大程度上节约PCB面积和研发成本,散热问题也随之解决。


正是因为本质相同 所以才会出现这种BGA转PGA的CPU


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


至于剩下的LGA-1150、PGA-946、BGA-1364,他们的本质都是相同的,虽然看似针脚数量非常不同,但是外围电路设计确是一件相似度非常高的事儿,事实上3者在主板PCB设计的相似度上极高,如果不考虑到尺寸上的限制,你可以非常轻松地把一块LGA-1150的主板改成PGA-946接口以及BGA-1364接口,反之亦然(只要有地方)。


第4页:封装与平台的关系—移动级


封装与平台的关系—移动级


如果我们把以上的内容再延伸一下,我们会发现Intel的CPU拥有一个共同的特点,那就是通过封装形式来区别产品特性,无论是最低功耗的嵌入式系统,还是最高端的小型机系统都是如此,那么Intel一共给我们准备了多少种封装形式呢?这就需要我们数一数了,而顺序就是功耗依次上升。


正是因为移动级产品也可以更换CPU 使得DIY笔记本有了一定的可能性


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


首先在平板用处理器上,Intel给我们准备了2种封装形式,就是BGA-1380和BGA-592,使用Bay Trail架构,其中BGA-592简化了一部分IO接口,对于主板面积的需求和功耗都是最小的,可以用于手机和小型平板,而BGA-1380则拥有略高一点的功耗设计和更为全面的接口,用于传统的平板电脑。


之后就是嵌入式设备和迷你电脑了,Intel使用了一种名为BGA-1170的接口,这个接口本身与BGA-1168十分相似,但是CPU与南北桥在同一个Die上,而且CPU的架构也是Bay Trail,拥有更好的功耗性能表现,目前我们买到的很多低价一体机也采用了这个架构的CPU设计。


目前Intel Bay Trail架构的处理器也采用了CPU南北桥合一的设计


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然后就来到了传统移动级市场,BGA-1168使用Haswell架构的2核心处理器,CPU与南桥封装在同一个基板上,面对超极本这类市场(比如MacBook Air),BGA-1364应对于注重厚度和性能的笔记本(比如MacBook Pro),PGA-946应用于高端笔记本(比如Alienware系列),但是他们的CPU架构都是Haswell。一些比较特殊的桌面级产品也使用了BGA-1364,主要原因是只有BGA-1364拥有比较特别的128MB缓存设计。


第5页:封装与平台的关系—桌面级以上


封装与平台的关系—桌面级以上


然后我们就来到了桌面级,桌面级就是我们最为熟悉的DIY市场了,LGA-1150这个接口实在是太常见了,一般人攒机器都会考虑到这个价位段的产品,笔者就不过多赘述了。之后再往上使用的是LGA-2011接口,目前也是Haswell架构,这个接口的应用范围非常广泛,包括单路、双路、四路、八路,也是目前Intel CPU的主要利润来源点。


LGA 1356的产品始终打不开销路 而且更新也比较滞后


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


而在LGA-2011这条产品线中间,还有一个非常特殊的产品,那就是LGA-1356,这个产品在名字和规格上比较接近于当年的LGA-1366,但是内置了北桥,采用3通道内存,只有双路这一种形式。而且由于产品更新周期的原因,LGA-1356目前仍然在使用Ivy Bridge架构,更新产品要到明年春季才能发布,实在是有一些滞后。


安腾处理器所采用的非常“夸张”的封装模式


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


至于最高端的小型机市场,也就是Itanium安腾市场,Intel采用了一个非常独立的接口——LGA-1248,从2007年以来一直使用这个接口。目前这个接口使用名为Poulson架构的处理器,使用Intel独家的IA64指令集,也是Intel仅有的小型机产品线。当然Intel现在的主要战略是依靠x86-64微机服务器来占据这部分市场就是后话了,我们只要知道他的存在就可以了。


第6页:老生常谈的BGA、PGA、LGA


老生常谈的BGA、PGA、LGA


如果一个如此枯燥的文章你能看到这里笔者不得不佩服一下,相信此时的你也已经发现了一个现象,那就是BGA、PGA、LGA之间有一个很明显的规律,那就是他们能够承受的功耗(性能)与面积(体积)之间有着某种关联。简单来说就是面积(体积)越小的能够承受的功耗(性能)越低,反过来就是越大越强。


更大的封装形式导热更好 而且可以安装更大的散热器 所以效果更好


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


那么这是怎么一个顺序呢?自然是BGA、PGA、LGA,面积越来越大,性能也越来越强,Intel几乎所有的高端性能CPU都采用了LGA封装模式,而所有注重功耗的CPU都采用了BGA封装模式。虽然目前我们在市面上也能看到不少非常高功耗的BGA设备(比如显卡),但是对于Intel来说,LGA就是王道。


BGA需要比较周全的设备才能完成更换 但是只要有设备就会很轻松


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


换个角度来看,这也让我们很确定一个点,也就是所有Intel的低功耗CPU,都需要采用焊接的方式来更换,虽然从结果上来讲,BGA的CPU基本上只要是能焊上的就能直接支持,但是最起码我们得有一个便宜的BGA返修台才能够实现更换。


第7页:未来Mac mini会不会有4核


未来Mac mini会不会有4核


好了,以上的内容全部扯远了,最后还是回归到Mac mini上吧,未来的Mac mini会不会有4核心版本呢?很显然如果苹果蛋疼楞是重做了1片PCB,那别说是4核了,18核都有可能性,当然苹果从来不是一个蛋疼的企业,所以这种可能性还是稍微小了点。


Mac mini 2014版拆解全图 来自iFixit


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


那么在不重做PCB的基础上会不会有4核心呢?首先对于目前的Haswell架构产品来说是不可能的,因为Haswell只拥有2核心带南桥版本的CPU,下一代Broadwell架构的产品会不会如此目前并不好说,但是首批公布的CPU仍然是只有2核心带南桥的版本,与目前的Haswell架构相同。只有Intel发善心,做出来了4核心带有南桥的CPU,那么Mac mini才有可能有4核心版本。


那么会不会出现4核心处理器带南桥的版本呢?考虑到Intel一贯的产品定位,笔者认为下一代产品仍然不是时候,可能我们需要等到Skylake架构(Broadwell的下一代),届时CPU的运算、控制单元会与北桥、南桥完整的融合在一个Die上,4核心也就不是梦想了。


LGA封装仍然会是高功耗设备的主流 也是未来多核心CPU的主战场


没4核非故意 从Mac mini看Intel CPU封装


关于Mac mini以及Intel的CPU封装模式我们今天就说到此为止了,了解Intel的CPU封装模式排列关系,是每一个骨灰级DIY用户的必经之路,如果您有什么意见或者建议也请在文章下方留言,使用“@作者”功能可在第一时间获得回复,在此先行谢过了。


第8页:附:Intel BGA-1168 CPU列表


Intel BGA-1168 CPU列表


所有BGA-1168接口的CPU都可以用于Mac mini 2014版,当然苹果肯定会按照自己的需求选择自己需要的CPU,所以这一页就请大家作为一种知识普及来看吧!简单来说Intel会通过以下几个点作为级别区分:CPU频率,是否支持睿频,L2缓存容量,内置GPU级别。而TDP则会与频率有直接关系,无论是高低级别的产品都会有高低TDP的对应型号。


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