[心得] 關於 INTEL Z890 主機板的事情

INTEL CORE ULTRA 200S 的秘密也在這

原文轉自 UNIKO's Hardware
網頁好讀版：
https://unikoshardware.com/2024/10/z890-intro.html

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由於 INTEL 新平台帶來不少重大改變，以下介紹 Z890 晶片組新平台的特性，作為各篇 Z890 主機板介紹的導讀。另外也補充了新處理器 INTEL CORE ULTRA 200S 更細節的資訊。

CORE ULTRA 200S 命名

INTEL 全新一代桌上級 CPU 終於來了，名為 ARROW LAKE 的 CORE ULTRA 200S 大改 CPU架構，並首次把多 TILE 設計搬到主流桌上級。INTEL 第一代多 TILE 設計是 METEOR LAKE，據說當年有意在主流桌上級平台推出，最終只出現在移動平台。
第二代是 LUNAR LAKE，同樣是移動平台，主打超低功耗的超薄式筆電。
第三代，也是 INTEL 在主流桌上級平台的開山之作，CORE ULTRA 200S，一方面終結多年來在主流桌上級平台的 CORE I 系列，另一方面以 200S 系列開創多 TILE 的前膽架構。
METEOR LAKE 是 CORE ULTRA 100，ARROW LAKE 是 CORE ULTRA 200，某程度上也引證了 METEOR LAKE 的確與桌上級有關係，也解釋了為什麼首次在桌上級平台出現的 ARROW LAKE 是 200 系。
200S 的 S 跟以往的 RAPTOR LAKE S 的意思差不多，S 就是主流桌上級的主流 CPU 系列。LUNAR LAKE 是 200V。

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CORE ULTRA 200S 多 TILE 架構

ARROW LAKE 多 TILE 設計分為 COMPUTE TILE、SOC TILE、GPU TILE、IOE (I/O) TILE、BASE TILE、FILTER TILE (DUMMY)。COMPUTE TILE 位於右上方，承載效能核心 P CORE 和效率核心 E CORE，並大改佈局把 E CORE CLUSTER 插在 P CORE 之間，進一步擴大熱源。只是整個熱源因為 COMPUTE TILE 的位置而再偏離整顆 CPU 的中央部份，往右上靠。但這只限於 285K 這種 CPU，不是所有 LGA 1851 桌上級 CPU 都有同等程度的熱源右上偏移，例如 CORE UTLRA 5 就沒有。還有，出廠頻率比以往低，HT 超執行緒技術也被取消。

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COMPUTE TILE

關於 LAST LEVEL CACHE (LLC) / L3 CACHE (L3$) 的共享設計，14TH RAPTOR LAKE R 與 ARROW LAKE 同樣有總共 36MB L3$。在 ARROW LAKE 上 INTEL 強調這次的 36MB L3$ 是真共享設計，所有核心包括 P CORE 與 E CORE (CLUSTER) 都可以訪問所有 L3$，甚至在發佈時使用的圖表都是以一整列的 L3$ 呈現共享的意思。在公開的規格表裡，INTEL 描述 L3$ 時用了 3MB PER CORE 一詞，所以實際上 L3$ 仍然是 PER CORE 設計，其共享做法是依靠 INTEL SMART CACHE TECHNOLOGY 實現。以 285K 8P16E 來說，PCORE 每顆都是 PER CORE 3MB L3$，ECORE 則以四個為一組也就是 PER CLUSTER 3MB L3$，所以是 8 塊 3MB L3$ + 4 塊 3MB L3$，共 36MB L3$。

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其餘 TILE

GPU TILE 因為 MEDIA ENGINE 和 DISPLAY ENGINE 已分離於 GPU 核心，所以 GPU TILE面積非常小。

剩下的 DUMMY / FILTER TILE 用作填補 BASE TILE 之上的空位。BASE TILE 也就是所有其他 TILE 的基層，COMPUTE TILE 等都是放在 BASE TILE 之上。

IOE TILE 主要負責 GEN5X4 和 GEN4X4，以及 2 組原生 USB-C 40 Gbps TB4 / USB4。SOCTILE 現包含多種模塊，面積也非常大，主要模塊包含 MEDIA ENGINE、DISPLAY ENGINE (DDI)、PCIE 5.0 X16、MEMORY CONTROLLER (DDR5 PHY)、DMI 和 NPU 等等。值得注意的是那塊 GEN5X16 由上代的兩組 GEN5X8 變為三組 GEN5，分別是 X8、X4 以及 X4，對於板廠的主機板佈局來說新做法更具彈性，雖然 8 4 4 也只是回到 LGA 1700 之前的設計。

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CORE ULTRA 200S DDR5

另外關於記憶體控制器的部份，由於 IMC 所在的 TILE 是 SOC 而非 COMPUTE TILE，跨越兩個 TILE 意味延遲上可能會有相應的影響，SOC 裡到 MC 那一段也不是走 RING。

關於 INTEL 保證頻率，POR 的部份，那個 6400 是指 CUDIMM 也就是含 CKD 晶片的 DDR5，普通 UDIMM 只有 5600。
6400 的原因是 CKD，因為 6400 按 JEDEC 指引就是要 CKD。
由於 JEDEC 好像沒有 6400 的 UDIMM，所以 INTEL 關於 UDIMM 的支援也是止步於 5600。當然從 UDIMM 關於 DR 特別是在 2DPC 四槽板上的支援來看，CORE ULTRA 200S 也是明顯優於 14TH RAPTOR LAKE R，所以 IMC 實際上應該是有一定的改善。從 INTEL 規格書可看到，記憶體控制器依舊是兩顆，MC0 與 MC1，好像都是獨立運作。

值得注意的是，如果只看 INTEL POR，CKD CUDIMM 也救不了 4 槽主機板的 4 根 DDR5 表現。兩根組態仍然應該是使用者的優先考量，只是主流主機板都是 4 槽。

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除此以外，按板廠的現行設計，Z890 有不同的記憶體插槽佈局。大家都知道絕大部份主機板的佈局都是 CPU 在左邊然後四根記憶體插槽在右邊，而且記憶體插槽的排列由左至右都是 A1 A2 B1 B2。可是現在有不少 Z890 主機板改為 B1 B2 A1 A2 的插槽佈局，也就是 CPU 兩顆 MC 所負責的 A 通道和 B 通道，在物理佈線上已有改變。還有，CORE ULTAR 200S只支援 DDR5 不再支援 DDR4。

簡單來說，兩家 A 廠 (華碩與華擎)，以傳統佈局 A-B 大戰其他板廠 (技嘉微星映泰等等) 的 B-A 新做法。目前看來，B-A 似是 INTEL 的公版新設計？

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CORE ULTRA 200S 各路主要供電 / 電壓

供電 / 電壓上，CPU 的主要電路也有大變化。與上代比較，這次 ARROW LAKE 重新引入外置的 VccSA 和 VccIO，取消 VccAUX (以 VnnAON 取代？)，好像也取消 CPU TXVDDQ 這種FIVR 電壓 (舊 SA 也是 FIVR)。

DLVR 在 ARROW LAKE 上真正被實現，雖然原計劃是 DLVR 於 RAPTOR LAKE S 登場。以筆者理應，在 ARROW LAKE 上是再沒有 FIVR，只有 DLVR。

所以新做法是，VccCORE 實際上再經 DLVR，分拆 P CORE 電壓和 E CORE CLUSTER 電壓還有 RING 電壓作獨立控制，當然 DLVR 也可以被 BYPASS 也就是傳統的一路 Vcore 控制 PCORE、ECORE 與 RING。DLVR 由於涉及內部 REGULATION，據說 DLVR 的 P/E CORE LLC (掉壓幅度) 接近零。1P8 方面，除了 CPU 也有 SOC 的 1P8。
至於 SVID 現由 IMVP9.1 升級至 IMVP9.2，負責 Vcore、VccGT、VccSA 三大路。

這意味 800 系的主機板的供電設計完全改變，實際上就連插座針腳的定義也有不少變化，例如 VccGT 的針腳由傳統的上面改為下面了，這也是為什麼絕大部份 Z890 的 VccGT 供電模組都在插座的左下而非傳統的右上。另外，依針腳定義，由上而下起，便是 Vcore、VnnAON、VccSA，最後是 VccGT。其他板廠在描述供電設計時，未必採用華碩的次序，這一點要注意。

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LGA 1851 定義

雖然 CPU 插座大小沒變，只是內部的針腳數目有變多，可是在排列上 / 位置上，定義變化很大。如果從上看起，只看左半邊，新平台 LGA1851 是 VCORE、VNNAON、VCCSA、VCCGT。大致上可看為舊平台 LGA1700 的 VCCAUX 分拆為 VNNAON 與 VCCSA。

以下只是示意，形狀大小不必在意：

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LGA 1851 扣具 IR-ILM

關於 ILM 設計，也就是鎖定 CPU 的卡扣，INTEL 今代新增官方認證的 REDUCED LOAD 設計 RL-ILM，意思就是降低 ILM 下壓力。
這與 LGA 1700 平台上出現的 WASHER MOD 差不多，都是透過在 PCB 與 ILM 之間多加一層東西墊高 ILM，所以 ILM 壓下去的時候 CPU 便會承受較少壓力。官方解釋，就是因為看到有這個需求，有人擔憂 CPU IHS 變形問題，所以才直接推出官方認證版本，自然也是 IN SPEC 不破保的設計。

從現時眾多 Z890 主機板來看，各家板廠主要使用 RL-ILM 設計，當中好像只有技嘉有在官網強調各型號有沒有採用 RL-ILM 版本。INTEL 散熱工程師同時強調，由於 ILM 下壓力變小，更需要 CPU 散熱器提供合適且足夠的下壓力，來確保所有 CPU 底座針腳都獲得良好的接觸。於筆者來看，這也是 INTEL 在暗示為什麼一開始在 LGA1700 上要把 ILM 做得那麼大力，因為 LGA1700 就有太多針腳 (再上一代是 1200 / 115X)，為了壓好所有針腳所以才壓那麼大力。

在 LGA 1851 上，當針腳變得更多，CPU 便更依賴下壓力來接觸針腳，這也是選 CPU 散熱器可以考慮的地方。
例如技嘉強調自家 WATERFORCE X II 在扣具壓力上早已按 LGA 1851 需求而調整，非常適合 Z890 主機板使用。
技嘉更宣傳 RL-ILM 可達 4 度下降的水平，比競品的一兩度也強多了。
散熱壓力、銅底大小、扣具偏移設計等等，都將影響 LGA 1851 平台的表現，特別是 8P16E 的版本。溫度以外，記憶體表現向來吃重 CPU 扣具壓力，這一點也是要留意。從微星最近的工廠參觀影片可看到 INTEL 或板廠對於 ILM 的螺絲的固定壓力是有標準的，有一套工具專門為了鎖上 ILM 而設，再由機械自動鎖上 ILM 螺絲。所以一般人也不應該去動 ILM 的螺絲，以免影響調校過的出廠壓力。

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INTEL POWER DELIVERY CONFIG

從公開的 INTEL 規格表和被流出的微星簡報，整理以下數據：

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BEST PERFORMANCE 也就是 INTEL 官方跑分在用的 PL 設定，這從官方的 PERFORAMNCE INDEX 頁面可找到。

平台擴展

INTEL 在規格書裡寫這種 200S 是 2-CHIP 設計，應該是指 CPU + PCH 的做法，也就是主流桌上級平台的設計。
Z890 晶片組改變不大，主要是把 GEN3 通通升級為 GEN4，但總 PCI-E 可用通道由 28 降至 24，以保持兩代的總平台可用通道都是 48；USB 方面沒有變化。
不過由於 CPU 那邊新增原生的 TBT USB4 40 Gbps 共 2 個，晶片組的 USB 2.0 或需要供應至 TBT 作為相容設計。

以下的表格，筆者刻意把 ASM4242 所佔用的 PCI-E 通道以及 USB 視為不可用。因為 ASM4242 是第三方方案，INTEL TBT 則是原生方案真正整合在 CPU 內，無須第三方 USB 控制器。另一方面，INTEL TBT4 是假設未有利用晶片組的 USB 2.0 提供 USB 2.0 兼容，這一點AMD 平台有壓倒性優勢。

規格表的 HSIO (含 USB3) 與 USB 2.0：

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CPU：
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CHIPSET：
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平台比較：
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※ 編輯: AreLies (1.175.231.50 臺灣), 10/25/2024 00:12:15