Core i9-10900K en Core i5-10600K versus Ryzen 3000

Intel wil met zijn Core i9-10900K en Core i5-10600K processors met tien kernen en een frequentie tot 5,3 GHz het opnemen tegen de Ryzen 3000. Om dat te laten werken, is er aardig gesleuteld aan de turbo en het energieverbruik.

De tiende Core i-generatie Comet Lake heeft twee extra cpu-kernen, hogere frequenties en gebruikt de nieuwe LGA1200-processorsocket. Intel heeft met het topmodel, de Core i9-10900K, naar eigen zeggen de snelste gameprocessor ter wereld gemaakt. In vergelijking met zijn voorganger, de Core i9- 9900K, geeft Intel hem tien in plaats van acht kernen en is zijn klokfrequentie 300 MHz hoger.

Bovendien krijgen alle Comet Lake-processors van de series Pentium Gold G6000, Core i3, i5, i7 en i9 Hyperthreading, uitgezonderd de Celeron G5000. Intel wil daarmee met name de achterstand bij multithreaded-toepassingen op de multi-core Ryzen 3000 goedmaken. Intel heeft in totaal 32 desktop-cpu’s gepresenteerd, waaronder zes F-varianten zonder geïntegreerde graphics en tien T-modellen met slechts 35 watt Thermal Design Power.

Naast die processors is er een kleine update van het platform, dat nu met Intel-chips voor Wi-Fi 6 en 2,5 Gbps ethernet kan werken. De Core i-10000-processors passen niet meer op de vorige LGA1151v2- moederborden door de gewijzigde cpu-socket. Ze werken alleen met LGA1200-moederborden met serie 400-chipsets. Bij de start van de verkoop op 20 mei waren er voornamelijk dure moederborden met de highend-chipset Z490. Goedkopere met H410, B460, H470 en de bedrijfs- en workstationvarianten Q470 en W480 volgen de komende weken en maanden.

Intel gebruikt op dit moment voor alle desktopprocessors een monolithische siliconen processor-die, in tegenstelling tot AMD’s Ryzen 3000. Intern zijn de maximaal tien cpu-kernen, de UHD 630-graphics en de System Agent via een ringbus met elkaar verbonden (zie het die-shot hieronder). Dat zorgt voor korte latenties bij de communicatie tussen de afzonderlijke cpu-componenten. Ter vergelijking: de Core i9-10900K heeft 25 nanoseconden nodig om toegang te krijgen tot het RAM, terwijl de Ryzen 9 3950X meer dan twee keer zoveel tijd nodig heeft met 59 nanoseconden. De System Agent bevat onder meer de geheugencontroller voor twee DDR4-kanalen, het PCI Express Root Complex en de displaycontroller voor DisplayPort, DVI en HDMI.

Binnen de halfgeleider-die communiceren de kernen en andere cpu-componenten van de Core i-10000 met elkaar via een ringbus. (Bron: Intel)

Bij de tiende Core i-generatie heeft Intel onder andere de level-3-caches groter gemaakt. Die groeien in vergelijking met de topmodellen Core i9-9900K en Core i9-10900K van 16 naar 20 MB. De geheugencontroller is door Intel in elk geval bij de Core i7 en i9 een beetje sneller gemaakt. Die kan nu DDR4-2933 aan. De goedkopere processores zijn volgens de specificatie beperkt tot DDR4-2666.

Aangezien er niets is veranderd in de architectuur van de rekeneenheden en het 14nm-fabricageproces van de Core i-10000, blijft voor Intel alleen nog de klokfrequentie over om aan te sleutelen voor de performance. Intel verhoogt die onder meer met twee nieuwe turbofuncties. Met de gebruikelijke Turbo Boost haalt de Core i9-10900K een maximum van 5,1 GHz en dus slechts 100 MHz meer dan de Core i9-9900K.

Daarnaast zijn twee van de tien kernen speciaal gemarkeerd en halen die 5,2 GHz zonder enige extra spanningsverhoging. Maar de andere kernen moeten wel slapen om die Turbo Boost Max 3.0 actief te laten zijn. Nog eens 100 MHz meer voor maximaal 5,3 GHz is beschikbaar via de Thermal Velocity Boost (TVB) – als de kerntemperatuur onder de 70 °C blijft. Intel reserveert die functie echter exclusief voor de Core i9-decacores.

Bij volle belasting van alle kernen is de bereikbare kloksnelheid vooral afhankelijk van het thermisch budget. De Core i9-10900K kan draaien op 4,8 GHz, of beneden 70 °C op 4,9 GHz. Om er meer prestaties uit te halen, heeft Intel de teugels extreem gevierd: onder continue belasting mogen de overklokbare K-processors nu 125 watt verbruiken in plaats van 95 watt. Die zogenaamde Power Limit 1 (PL1) komt overeen met de Thermal Design Power (TDP). Om gebruik te maken van de warmtecapaciteit van de koeler mogen Intel-cpu’s de PL1-waarde gedurende een bepaalde periode (PLTau) ook overschrijden. Tot nu toe was dat 25 procent extra gedurende 28 seconden ten opzichte van de TDP: bij een 95W-TDP lag de Power Limit 2 (PL2) bijvoorbeeld rond de 119 watt. Met de nieuwe decacore verdubbelt Intel de tijd tot 56 seconden en wordt de PL2 verhoogd tot 250 watt. Dergelijke waarden waren voorheen voorbehouden aan high-end processors zoals de Ryzen Threadripper en Xeon W met aanzienlijk meer kernen.

Onze tip: als je een systeem met de snelste LGA1200-processor wilt monteren, moet je dus zeker een krachtige koeler en een voldoende gedimensioneerde voeding gebruiken. Anders zullen de beschermingscircuits in werking treden die de processor omlaag schalen of het hele systeem uitschakelen.

Als een processor meer vermogen mag verbruiken, wordt hij ook heter. Om de warmteoverdracht te verbeteren, heeft Intel de heatspreader op de die gesoldeerd bij alle overklokbare processors uit de serie Core i-10000K en de Core i7 en Core i9. De hexacores Core i5-10400 en Core i5-10400F zijn zowel gesoldeerd als met thermische pasta verkrijgbaar. Bij de gesoldeerde cpu’s gebruikt Intel ook een vlakkere die met slechts 500 in plaats van 800 micron dikte, wat de warmteafvoer verbetert. Ter compensatie wordt de heatspreader hoger, zodat de vorige LGA115x-koelers blijven passen.

Voor overklokkers brengt de tiende generatie Core i-processors een aantal extra’s met zich mee. Met Intels Extreme Tuning Utility (XTU) overkloksoftware kan bijvoorbeeld de spanningsfrequentiecurve worden aangepast, de frequentie van het PEG-slot en de DMI-aansluiting op de chipset worden gewijzigd en de Hyperthreading voor elke kern afzonderlijk worden in- en uitgeschakeld.

Bij LGA1200 (rechts) is in het bovenste gedeelte een extra negende rij contacten toegevoegd, waardoor de Core i-10000 cpu’s niet geschikt zijn voor LGA1151v2-moederborden.

De veranderingen aan het platform zijn kleiner dan verwacht: Comet Lake heeft geen PCI Express 4.0 en geen extra PCIe-lanes op de cpu voor snelle ssd’s. In plaats daarvan hebben de serie 400-chipsets een CNVio-interface om verbinding te maken met Intels Wi-Fi 6 module AX201. De Phy-chip i255-V maakt een snellere ethernetverbinding met 2,5 Gbit/s mogelijk.

We hebben de twee Core i-10000 cpu’s vergeleken met hun eigen voorgangers en de ongeveer even dure Ryzen tegenhangers. De decacore Core i9-10900K, die ongeveer 600 euro kost, concurreert dus met de octacore Core i9-9900K (540 euro), evenals met de 12- en 16-core Ryzen 9 3900X (450 euro) en 3950X (780 euro). De Core i5-10600K voor 320 euro moet concurreren met de Core i5-9600K (230 euro), Ryzen 5 3600X (200 euro) en Ryzen 7 3700X (300 euro).

Intel heeft met de nieuwe turbomodi en het grotere energiebudget alles op het spel gezet, maar de Core i9-10900K komt toch niet voorbij de Ryzen 3000. De Ryzen 9 3950X loopt voorop bij zowel de single- als multithreaded rendering-benchmarks. Vooral dat eerste is verrassend, omdat de Intel-cpu met een tot 600 MHz hogere kloksnelheid werkt dan de AMD-processor als er maar één core werkt.

De Core i9-10900K delft tegen zijn directe concurrent, de Ryzen 9 3900X, bij alle multithreaded-toepassingen het onderspit omdat de Ryzen twee kernen meer heeft. Het helpt niet dat Intel het turbovenster naar 56 seconden heeft uitgebreid zodat een Cinebench-run van 45 seconden er volledig in past.

Als laatste paradepaardjes blijven voor Intel dan gaming en de integer-prestaties met één thread over. Bij Shadow of the Tomb Raider in full-hd-resolutie, levert de nieuwe decacore samen met een GeForce RTX 2080 Ti 10 procent meer frames per seconde op dan zijn voorganger. Het voordeel ten opzichte van de Ryzen 3000 is 15 tot 25 procent. Dat verschil is echter wel minder groot bij hogere resoluties omdat de grafische kaart dan de beperkende factor is.

Met de officebenchmark SYSmark 2018, die onder andere toepassingen van Microsoft Office en de Adobe Creative Suite combineert, zet de Core i9-10900K een nieuwe beste waarde neer van bijna 2200 punten. Bij het comprimeren van bestanden met 7-Zip op een enkele kern, verslaat de Intel decacore de snelste AM4-processor met tien procent.

De Core i5-10600K haalt veel van de achterstand op de hexacore Ryzen 5 3600X in dankzij Hyperthreading en een hogere kloksnelheid, maar kan er bij de meeste toepassingen niet aan voorbij. Bij 3D-games presteren beide ongeveer gelijk.

Prestatie is één kant van de medaille, maar hoe zit het met de efficiëntie? De Core i9-10900K put zijn vermogenslimiet van 250 watt bij volledige cpu-belasting bijna helemaal uit (245 watt). Met Cinebench R20 verbruikte het hele systeem in totaal 295 watt. De Ryzen 9 heeft 70 tot 80 watt minder nodig en rekent desondanks sneller. Bovendien kan de Core i9-10900K die prestaties niet altijd leveren. De 6410 punten bij Cinebench werden alleen in koude toestand gehaald, dan werkte de processor op de maximaal mogelijke 4,9 GHz. Na een paar runs kwam hij niet verder dan 5900 punten en 4,2 GHz, hoewel we hem hadden voorzien van waterkoeling. Het vermogensbudget voor de turbofase van 250 watt zal waarschijnlijk tijdens langere rustfases opnieuw opgebouwd worden.

Dat gedrag kwamen we bij de Core i5-10600K niet tegen, maar het energieverbruik bij die hexacore van 131 watt bij volle belasting van de cpu overschreed de TDP van 125 watt slechts licht, hoewel hij tot 182 watt zou mogen verbruiken.

Intel zet al zijn troeven op één kaart bij de Core i9- 10900K en knijpt het allerlaatste beetje prestatie uit het 14nm-procedé en de vijf jaar oude Skylake-architectuur. Intel staat met zijn rug tegen de muur omdat het 10nm-procedé nog steeds niet soepel verloopt. De hoge klokfrequenties die nodig zijn voor desktop-pc’s en de grote halfgeleiders voor meer dan vier kernen, kunnen op dit moment nog niet massaal geproduceerd worden.

Daarom kan Intels LGA1200-topmodel alleen standhouden tegen AMD’s Ryzen 3000 bij pc-games en oudere officetoepassingen. Op bijna alle andere gebieden, zoals multithreading-prestaties en efficiëntie, heeft AMD Intel ingehaald. De tiende Core i-reeks kan daarom alleen omschreven worden als een stoplap. De volgende generatie zal waarschijnlijk pas de achterstallige vernieuwing van het platform brengen met sneller PCI Express en bijgewerkte rekenunits. Als je een Intel-systeem overweegt en de aankoop kunt uitstellen, kun je beter wachten op Rocket Lake – voor alle anderen bieden de Ryzen 3000-processors op dit moment de beste prijs-prestatieverhouding.

Dit artikel is verschenen in c’t 9/2020, p. 60 met medewerking van Christian Hirsch en Noud van Kruysbergen.

Wil je op de hoogte blijven van het laatste IT-nieuws en de nieuwste online-artikelen? Meld je dan hier aan voor onze nieuwsbrief: