i3和i7本是孪生兄弟，价格悬殊原因何在？真相竟和钻石一个道理

创作立场声明：Tony的PC日常

钻石越大越贵，CPU“亦是”如此

“钻石恒久远，一颗永流传”

尺寸越大的钻石，其价格往往呈指数级攀升。1克拉的高净度优质钻石的价格一般超过5000美元，而同品质的2克拉的钻石，可就不是翻倍到1万美元这么简单了。

和大号（克拉数）的高净度钻石一样，“完美无瑕”的“大尺寸”Die（核心），就成了制造高等级CPU的首要筛选条件。具体甄选方式是怎样的呢？我们一起往下看：

不论你是奔腾还是i7，都可能生于同一张晶圆

和钻石一样，不论是奔腾双核、i3四核还是i9的八核心，他们本质上都是同一张晶圆（同碳晶矿脉）上的“孪生兄弟”（下图）：

一张用于制造CPU的晶圆上，会被切割出多个Die核心

和制造相机镜头的玻璃一样，最优质的成像部分往往在晶片中间，而镜片边缘成像较差。晶圆亦是如此，一张完整的晶圆在制造过程中总会出现各种各样的“瑕疵”（下图）：

上面这张晶圆中，小方块就是CPU核心的Die部分，色彩不同，代表不同的瑕疵、缺陷的程度。

以上图举例说明，一张晶圆切割出的Die部分分为蓝色、兰色、绿色、黄色、红色以及白色区域。这些颜色分别代指不同程度的核心瑕疵情况，我们以此举例如下（粗例仅供参考，较真儿勿扰）：

• 蓝色：完美核心——用于制造i9、i7高等级CPU；

• 兰色：优质核心——用于制造i7低等级、i5高等级CPU；

• 绿色：优质核心——用于制造i5、i3高等级CPU；

• 黄色：次级核心——用于制造i3、奔腾高等级CPU；

• 白色：低级核心——用于制造奔腾、ATOM类CPU；

• 红色：损坏核心——废弃。

看到这里，读者们应该明白，代表同架构、同制程、同代的CPU产品，本质上都是生于同一张晶圆的孪生兄弟们。而每一个核心，因他们体质不同、瑕疵缺陷部分不同，会被分为不同的等级（如i9、i7、i5等等），如下图：

Haswell、Skylake时代，一颗完整的优质Die，可以用于制造一颗i7四核心处理器

如果这颗核心被检测有两颗核心存在缺陷，那么就会被降级为i3双核处理器

Coffee Lake时代，在晶圆封装之前的检测阶段，i9或i3就被辨识出来了。

• 扎堆的一簇优质核心，可以被用来制作8核心i9处理器；

• 若上面这款Die存在瑕疵，则降级为8核心i7处理器（无超线程）；

• 若上面这款Die凑不齐8核心，则屏蔽两核制作6核心的i5处理器；

• 如果瑕疵更多，就屏蔽掉更多的核心，制作4核i3、双核奔腾处理器；

• 核显有缺陷的，制作成F版无核显CPU；

• 所有体质上佳的核心，制作成不锁倍频、价格更高的K版CPU。

换句话说，同一代架构CPU产品的IPC性能是完全一致的（不论奔腾还是i9），原因就是如此，因为它们本身的每个核心都是完全一摸一样的。

那么，不同等级的i3、i5、i7又是如何划分？

结束上一步骤的检测之后，我们从一张晶圆中大概获得能制作了3~400颗CPU的核心。但具体到每一个具体型号（如i5中谁是i5-9600K、谁是i5-9400F），就需要进行下一步操作——binning分类：

封装后的CPU置入专业设备中，进行各项严苛测试借以分级

基本的binning筛验分类：

• 工作电压

• 时钟频率

• 散热表现

• 性能输出（稳定度、可靠度）

• Cache缓存等等

实际binning阶段的筛选流程远比上述几点复杂得多，但经过上述筛选之后，我们就可以对确定大型号（到底是i9还是i5）的CPU，进行规格确认、打标装箱了。因此，同级i3里面高级的i3-9350K和最低档的i3-9100F之间的差距，也就是在这一阶段确认下来的。

i3=瑕疵品？i3用户会不会太吃亏了

当然不是，你们赚了。

按照前文所述，同一张晶圆切割封装出来的这几百颗CPU，从原材料成本来说是完全一样的。换句话说，买i9处理器的人，拆出核心看起来和i3的基本没有什么本质差别，只不过i3的坏核心被屏蔽掉了而已。

然而，就是因为有这么三六九等的“分级”，才让普通老百姓能够花￥4~500块钱，买到和i9同IPC性能的廉价处理器。毕竟，对于CPU厂商来说，如果不按照这种瑕疵屏蔽筛选法制造各种规格、型号的处理器，那么一张晶圆的浪费就太严重了，最终带来的结果就是：产量奇低、价格突破天际。

厂商将不同瑕疵等级的核心，用于制作不同价位的CPU，才是符合不同消费阶层用户的最优化方案。

总结

看过本文之后，大家应该明白为何Intel的14nm产能总会各种不足、不足、严重不足了。

晶圆面积就这么大，而14nm制程在民用市场上，最初（2015~2017年）只要满足高至4核心i7处理器的生产就可以了的。但后来由于AMD Ryzen处理器带来的压力，同一张14nm晶圆需要生产8核心的i7处理器，价格还基本一致，而以往i3从双核变4核，i5则需要从8核的i7、i9中筛选，无形之中，一张14nm晶圆的产能直接减少了50%。

7代酷睿时期，一张晶圆如果能切出400颗处理器，那么9代就只能切出200来颗了

这就意味着，想要满足产品结构上的供需关系，Intel至少要提升较以往翻倍的生产线才能应付市场需求。然而，在10nm箭在弦上、7nm研发在即的阶段，短时间内加码14nm生产线无疑是“为落后产能花钱”的赔本买卖。

7代酷睿时期，一张晶圆如果能切出400颗处理器，那么9代就只能切出200来颗了

因此，14nm+++的战略思想，成为Intel当前不得不抓的最后稻草（注*14nm+++不能解决一张晶圆生生产更多核心的问题，只能降低每Die的瑕疵缺陷程度、提高成品率）。因此，我们可以看到2020年的Comet Lake系列桌面CPU又获得了新的增益——全系i级酷睿处理器都搭载了超线程技术，并且TDP水平和时钟频率又有了一定提升，这也是面对7nm EUV的Zen3代锐龙之最后搏命一击了。

结合本文的简单介绍，大家都应该明白，只有未来的10nm和7nm完成产能爬坡之后，Intel处理器才有望彻底摆脱产能不足的问题，在那之前，产能不足的问题将持续陪伴在Intel左右，像复产2013年的古董级22nm Haswell处理器的这种奇葩操作，也就见惯不怪了。