Im Test: Intel Core M-5Y70 "Broadwell"

Obwohl die Transistorzahl der Core-M-Prozessoren von 0,96 (Haswell-Y) auf 1,3 Milliarden ansteigt, schrumpft die Größe des Dies von 131 auf nur noch 82 mm² – die neue 14-Nanometer-Fertigung macht's möglich. Der intern mit dem Kürzel P1272 bezeichnete Prozess repräsentiert bereits die zweite Generation mit sogenannten FinFET-Transistoren, die außer Intel bislang noch kein anderer Halbleiterhersteller zur Serienreife bringen konnte. Doch auch der Chipriese hatte über Monate mit schlechten Yield-Rates, also einer niedrigen Ausbeute funktionsfähiger Chips zu kämpfen, weshalb die Massenproduktion erst kurz vor dem Start Broadwells hochgefahren werden konnte.

Wie üblich soll der neue Fertigungsprozess nicht nur eine nahezu verdoppelte Packdichte, sondern auch niedrigere Leckströme und eine insgesamt deutlich gesteigerte Energieeffizienz bieten. Besonders große Vorteile verspricht Intel für Low-Voltage-Prozessoren wie den Core M, was die Erklärung für früheren Start genau dieser Baureihe liefert.

Weiterhin in einem beinahe schon antiquierten 32-Nanometer-Prozess gefertigt wird der Chipsatz, der sich auf einem Package direkt neben der CPU befindet. Je nach Betriebszustand konnte die Leistungsaufnahme dennoch um 20 bis 25 Prozent reduziert werden. Mittelfristig dürfte Intel aber auch hier auf eine vollintegrierte SoC-Bauweise umschwenken, da nur so noch kompaktere Chips und Träger möglich sind.

Als sogenannter "Tick" in Intels Tick-Tock-Schema stellt Broadwell keine gänzlich neuentwickelte Architektur, sondern lediglich eine hier und da verbesserte 14-nm-Neuauflage seines Vorgängers Haswell dar. Dennoch gibt es einige interessante Änderungen zu vermelden, die von einer abermals optimierten Sprungvorhersage bis hin zu vergrößerten Buffern wie dem auf 1.500 Einträge erweiterten L2 TLB reichen. Unterm Strich soll die Pro-MHz-Leistung so um mindestens 5 Prozent ansteigen, in einigen Spezialfällen (darunter beispielsweise Kryptopgraphie-Anwendungen und HPC) aber auch deutlich mehr. Besonders interessant: Laut Intel liegt der Mehrverbrauch aller Verbesserungen klar unter dem resultierenden Performance-Gewinn – der Entwicklungsfokus lag also nicht auf Leistungssteigerungen um jeden Preis, sondern vielmehr auf maximaler Effizienz.

Noch weitaus umfassender als die CPU wurde die integrierte Grafikeinheit umgebaut. Intels Gen8-Architektur unterstützt nun OpenCL 2.0 sowie DirectX 11.2 und muss sich damit in puncto Features nicht mehr vor der Konkurrenz von AMD und Nvidia verstecken.

Ähnlich wie bei früheren Generationen ist die GPU aus sogenannten Slices und Sub-Slices aufgebaut, von denen letztere wiederum die Shader-Cluster beziehungsweise Execution Units (EUs) integrieren. Kamen bei Haswells HD Graphics 4200 noch zwei Sub-Slices mit jeweils 10 EUs zum Einsatz, verfügt die HD Graphics 5300 über drei Sub-Slices mit je 8 EUs – insgesamt steigt die Anzahl also von 20 auf 24 EUs. Größere L1-Caches, Verbesserungen im Front-End und andere Tweaks dürften die Performance zusätzlich steigern.

Beim Blick auf die Multimedia-Fähigkeiten Broadwells sticht insbesondere der fortschrittliche H.265-Decoder hervor, der allerdings nicht vollständig auf dedizierte Fixed-Function-Hardware setzt. Ein Teil des Rechenaufwandes wird stattdessen auf die Shader-Einheiten der GPU abgewälzt, sodass die Leistungsaufnahme merklich höher als bei der Wiedergabe von H.264-Material ausfallen sollte. Des Weiteren vermissen wir HDMI 2.0, lediglich HDMI 1.4a, DP 1.2 und eDP 1.3 stehen zur Verfügung. Damit können bis zu drei Displays mit einer maximalen Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixeln bei 60 Hz (via HDMI nur 24 Hz) angesteuert werden (allerdings nicht alle gleichzeitig in dieser hohen Auflösung).

Nur wenige Wochen nach der offiziellen Vorstellung der drei ersten Modelle Core M-5Y70, 5Y10a und 5Y10 kündigte Intel bereits wieder deren Einstellung an – durch einen Fehler im E0-Stepping musste der Hersteller die TSX-NI Befehlssatzerweiterung, eine Technik zur Optimierung von Speicherzugriffen in Multi-Threading-Umgebungen, deaktivieren.

Auch wenn die meisten Endkunden davon kaum etwas merken dürften, kommen in den nächsten Wochen vier neue Prozessoren im überarbeiteten F0-Stepping auf den Markt. Je nach Modell liegt der Basistakt bei nur 0,8 bis 1,2 GHz, was auf die bereits angesprochene TDP von lediglich 4,5 Watt zurückzuführen ist. Lastspitzen soll der mächtige Turbo abfangen, der die Frequenz auf 2,0 bis 2,9 GHz anheben kann. Eine Abhängigkeit des Turbos von der Anzahl der ausgelasteten Kerne existiert nicht.

Ebenso wie der 4 MB große L3-Cache sowie das Dual-Channel-Speicherinterface ist auch die Grafikeinheit namens HD Graphics 5300 bei allen Modellen identisch. Kleinere Leistungsdifferenzen sind allenfalls durch den unterschiedlichen Maximaltakt zu erwarten, der zwischen 800 und 900 MHz liegt.

Alle Modelle bieten neben der Standard-TDP von 4,5 Watt auch die Möglichkeit, dass der Notebook-Hersteller die Leistungsaufnahme nach oben (6,0 Watt) oder unten (3,5 Watt) anpassen kann. Auf dem Papier ändert sich dadurch zwar nur der Basistakt des Prozessorteils (600 MHz bei 3,5 Watt, +200 MHz bei 6 Watt), in der Praxis dürfte es jedoch zu erheblichen Auswirkungen auf die Ausnutzung des Turbos von CPU und GPU kommen.

1. Single-Thread-Belastung

Für unser erstes Szenario haben wir den SuperPi-32M-Benchmark gewählt, der lediglich einen Kern über gut 10 Minuten voll auslastet. Erwartungsgemäß beginnt der Core M-5Y70 den Test mit vollen 2,6 GHz, was die Leistungsaufnahme des Chips auf rund 6 Watt treibt – 1,5 Watt mehr, als die TDP erlaubt. Nach etwa 60 Sekunden fällt der Takt dann erstmals leicht ab und pendelt sich in den darauffolgenden Minuten bei gut 2,1 GHz ein. Die Leistungsaufnahme sinkt infolgedessen sogar etwas unter die spezifizierten 4,5 Watt. Hier hat Lenovo das Yoga 3 Pro womöglich etwas zu konservativ abgestimmt, denn weder die Kerntemperatur des Core M noch die Gehäuseerwärmung erreichen ein kritisches Ausmaß.

3. 3D-Spiel (Dota 2)

Anders als SuperPi und Cinebench, die jeweils nur den Prozessor auslasten, macht unser nächster Test zusätzlich auch von der Grafikeinheit Gebrauch. Das Action-RTS Dota 2 ist bei Profis und Gelegenheitsspielern gleichermaßen beliebt und eines der wenigen aktuellen Spiele, welches der Core M-5Y70 zumindest ansatzweise flüssig bewältigt. Da der Chip bereits im Menü und während des Ladevorganges fleißig zu rechnen hat, ist zu Beginn unserer Messung kein übermäßiger Peak der CPU- und GPU-Frequenzen erkennbar. Dennoch lässt sich ein leichter Abfall innerhalb der ersten 10 Spielminuten feststellen, der auch entsprechende Auswirkungen auf die Framerate hat. Unsere obenstehenden Gaming-Benchmarks sollten deshalb nur als Anhaltspunkt gesehen werden; wie bei vielen anderen Low-Voltage-CPUs nimmt die Performance bei längerer Spielzeit ein wenig ab.

Das Lenovo Yoga 3 Pro ist mit seinem extrem scharfen QHD+-Display (3.200 x 1.800 Pixel) geradezu prädestiniert für hochauflösendes 4K-Material. Unser Testvideo im H.264-Codec wird trotz stattlicher Datenrate von rund 100 Mbit/s durchgängig flüssig und mit einer CPU-Auslastung unter 20 Prozent wiedergegeben. Mit dem neueren H.265-Standard kämpft der Core M bereits deutlich mehr: Schon ein 720p-Trailer treibt die Auslastung auf etwa 40 Prozent. Dies könnte allerdings auch daran liegen, dass die prinzipiell vorhandene Hardwarebeschleunigung mit der getesteten Kombination aus Grafiktreiber und Player (VLC) noch nicht so recht funktioniert. Ähnliche Probleme sind vermutlich auch die Ursache für die stark ruckelnde Wiedergabe von 4K-Trailern auf Youtube (Google Chrome 38).

Für die En- und Transcodierung von Videos kann wie in der Vergangenheit nicht nur die CPU, sondern auch Intels Quick-Sync-Technik eingesetzt werden. In unserem Test haben wir den Kurzfilm "Big Buck Bunny" (H.264, 1080p) mittels CyberLink MediaEspresso in das iPhone-5-Preset umwandeln lassen. Während dies auf der CPU satte 758 Sekunden verschlingt, bewältigt Quick Sync die gleiche Aufgabe in nur 71 Sekunden. Die resultierende Bildqualität ist dabei subjektiv identisch. Den Direktvergleich mit einem Haswell-Y-Modell müssen wir an dieser Stelle leider schuldig bleiben, doch ein Core i7-4600U (15 Watt) benötigte hierfür in früheren Tests 480 (CPU) respektive 61 Sekunden – in Relation kein schlechtes Ergebnis für den weit sparsameren Core M.

Angesichts der radikal abgesenkten TDP stand bereits im Vorfeld dieses Tests fest, dass die neue Core-M-Serie nicht mit der Leistung gewöhnlicher Ultrabook-CPUs der älteren Haswell-Generation konkurrieren kann. Wie nah der Core M-5Y70 seinen größeren 15-Watt-Geschwistern in vielen Benchmarks jedoch kommt, hat uns dann aber doch überrascht: Die gestiegene Pro-MHz-Leistung und der kräftige Turbo-Boost sorgen dafür, dass die Performance zumindest kurzzeitig in ungeahnte Höhen schnellt. Doch auch wenn die CPU nach einigen Sekunden schrittweise ihren Takt reduziert, verbleiben ausreichende Leistungsreserven für alle alltäglichen Anwendungen und Multitasking.

Auch die 3D-Performance ist in Anbetracht des niedrigen Verbrauches akzeptabel, allerdings sind einige ARM-Konkurrenten hier noch etwas stärker aufgestellt. Für aktuelle Spiele ist die HD Graphics 5300 fast immer zu langsam. Besser also, man beschränkt sich auf einfache Casual Games aus dem Windows Store oder genießt die vielfältigen Multimedia-Talente des Chips.

Gerne hätten wir den Core M-5Y70 auch gegen AMDs A10 Micro-6700T gestellt, der bislang aber in keinem hierzulande erhätlichen Produkt verbaut wird. Ebenso vertrösten müssen wir all jene, die auf stärkere Broadwell-CPUs der 15-, 28- und 47-Watt-Klasse warten; zumindest die Ultrabook-Chips dürften schon Anfang Januar auf der CES 2015 folgen, wohingegen die Quad-Core-Boliden erst später im kommenden Jahr erwartet werden.