酷睿13/14代臺式機CPU“縮缸”問(wèn)題已解決：全面解析+解決方案

過(guò)去這幾個(gè)月，Intel酷睿13/14代臺式機處理器的“縮缸”事件可謂沸沸揚揚。借著(zhù)Intel發(fā)布終極聲明的機會(huì )，我們嘗試對該事件做個(gè)盤(pán)點(diǎn)、總結和分析。

電子工程專(zhuān)輯雖然并沒(méi)有全線(xiàn)追Intel酷睿13/14代臺式機處理器所謂的“縮缸”事件，不過(guò)此事還是在PC行業(yè)造成了相當影響的，也算是此前大半年Intel負面新聞不斷的佐料之一了。

此事件最早可以追溯到今年上半年。部分用戶(hù)和企業(yè)機構反應，酷睿13/14代處理器存在不穩定的情況，可能在高頻點(diǎn)或高負載下，出現死機、藍屏等現象。部分媒體對“縮缸”的定義是，處理器“體質(zhì)縮水”，表現為CPU需要更高的電壓才能維持穩定運行。

因為最近Intel就此事件發(fā)布了應該算是終極聲明和最終解決方法。趁此機會(huì )，本文總結性質(zhì)地談?wù)勈录耙蚝蠊绻阋睬∏稍谟檬苡绊懙奶幚砥?，那么也能了解該怎么應對這波問(wèn)題；順便聊聊我們對其中問(wèn)題的看法。

“縮缸”事件前因后果

受到該事件影響的處理器，主要包括面向臺式機的酷睿13/14代i9和i7（也有說(shuō)i5受影響的，只不過(guò)可能i5及更低型號發(fā)生問(wèn)題的概率較低）——典型型號帶K（如酷睿i9-14900K, 酷睿i7-13700KF等），也就是核心數更多、頻率更高、可承載更高功耗的那一波。

未有筆記本CPU產(chǎn)品受影響的記錄。Intel也在聲明中強調了，除酷睿13/14代臺式機處理器外，沒(méi)有發(fā)現其他處理器產(chǎn)品受到該問(wèn)題的影響。

這個(gè)問(wèn)題持續發(fā)酵，可能有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：一是前兩個(gè)月，部分13/14代酷睿處理器的游戲玩家，在初次啟動(dòng)某些游戲，進(jìn)行shader編譯時(shí)，發(fā)生編譯失敗的情況——這是典型的CPU高負載場(chǎng)景；另一，則是部分游戲公司及媒體下場(chǎng)研究和談?wù)?3/14代酷睿處理器可能存在的問(wèn)題。

Intel在此期間給出了多輪回應，也相繼發(fā)布了一些BIOS更新嘗試解決問(wèn)題——包括鎖PL2、控制CPU的運行電壓、修復eTVB問(wèn)題等策略...6月份，Intel提到會(huì )在7月底公布調查結果和解決方案。7月末我們也收到了Intel的官方聲明，提及經(jīng)過(guò)調查分析發(fā)現，“確定是過(guò)高的運行電壓導致部分13/14代酷睿處理器出現不穩定情況”。

“...過(guò)高的運行電壓由微代碼算法造成，而該算法向處理器發(fā)送了錯誤的電壓請求?！甭暶髦羞€提到Intel會(huì )提供微代碼補丁修復過(guò)高電壓導致的根本問(wèn)題。

8月份，Intel發(fā)布了針對酷睿13/14代臺式機處理器的0x129微碼更新。這份更新聲明中提到，分析發(fā)現跨多核的Vmin（最小運行電壓）因為升高的電壓而大幅提升。升高電壓事件（elevated voltage events）隨時(shí)間累積，就會(huì )致使Vmin提升。所以0x129微碼更新限制了電壓請求，緩解處理器的不穩定。

不過(guò)當時(shí)Intel仍然提到了還在做持續調查分析，主要是那些會(huì )發(fā)生Vmin偏移的場(chǎng)景。同期Intel針對受影響處理器提供了延保服務(wù)，后文也會(huì )進(jìn)一步提到。

上面這些應該是絕大部分關(guān)注此事件的讀者，對此的主流認知。不過(guò)這次發(fā)布的“終極聲明”還是言簡(jiǎn)意賅地給出了事件全貌的，下面嘗試仔細研讀。

終極聲明中導致不穩定的“根因”

最近Intel發(fā)布有關(guān)此事件的終極聲明將此問(wèn)題稱(chēng)為“Vmin Shift Instability”（最低運行電壓偏移），基于上述解釋?xiě)摼秃芎美斫饬耍杭碫min偏移所致的處理器及系統不穩定——這個(gè)名稱(chēng)也算得上是一種總結歸因。

一般我們說(shuō)Vmin是處理器能夠運行在100%穩定狀態(tài)的最小電壓?！癡min shift”應該是從6月份以來(lái)，所有問(wèn)題的最終呈現；當然“Instability”不穩定，就是用戶(hù)感受到的結果了。

在這份終極聲明中，Intel認為，“Vmin Shift Instability”的根本原因是“IA內核內的時(shí)鐘樹(shù)電路”（a clock tree circuit within the IA core），“其在升高的電壓和溫度下容易受到可靠性老化的影響”?！斑@些情況會(huì )導致時(shí)鐘的占空比偏移和系統不穩定（duty cycle shift of the clocks and observed system instability）”

所謂的時(shí)鐘樹(shù)電路，我們也問(wèn)了一下Copilot，解釋是系統或硬件設計中的時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò )。而所謂的時(shí)鐘分布網(wǎng)絡(luò )（clock distribution network），本身是數字電路中的一個(gè)系統，提供從中央源到電路各部分的時(shí)鐘信號。

要打比方的話(huà)，可以將clock distribution想象成一棵樹(shù)，樹(shù)根就是時(shí)鐘源（如晶振），時(shí)鐘信號通往電路的不同組成部分——這個(gè)路徑也就是樹(shù)枝；樹(shù)葉就是最終目的地。時(shí)鐘分布的目標是確保時(shí)鐘信號能夠同時(shí)抵達電路的各部分，最小化延遲和變量。此過(guò)程中有好幾個(gè)關(guān)鍵部件合作，確保時(shí)鐘信號的準確傳遞。

從Intel的聲明來(lái)看，Vmin shift問(wèn)題就與處理器核心內的某時(shí)鐘樹(shù)電路有關(guān)，該電路在升高的電壓和溫度下，會(huì )發(fā)生可靠性下降。隨后Intel又說(shuō)，上述情況會(huì )導致“時(shí)鐘的占空比偏移和系統不穩定”。這里的“時(shí)鐘的占空比偏移”（duty cycle shift of the clock）咋理解呢？

時(shí)鐘信號的duty cycle，指的應該是時(shí)鐘信號激活狀態(tài)下的周期。而duty cycle shift也就是該周期的偏移和變化。比如說(shuō)，如果duty cycle從50%偏移到60%，整體也就影響到了系統的時(shí)序和同步。最終導致了不穩定。（理解差不多就是這樣，若Copilot存在模型幻覺(jué)或者我們理解有偏差，歡迎各位同學(xué)留言指正...

除了這，還原一下問(wèn)題全貌

基于對這份聲明的理解，上述根因應當是導致Vmin Shift的核心原因。不過(guò)實(shí)際上，在過(guò)去幾個(gè)月間，基于先后發(fā)布的多個(gè)緩解方案，Intel對于酷睿13/14代臺式機處理器不穩定問(wèn)題有4個(gè)階段的研究和結果公布。

故此，終極聲明中，Intel也總結性地回顧了導致Vmin Shift的4個(gè)運行場(chǎng)景。前3個(gè)問(wèn)題，在此之前已經(jīng)修復；而最后一階段，也是Intel在此次聲明中提及、本文前述的“根因”，并著(zhù)手解決了由此帶來(lái)的另一個(gè)問(wèn)題。下面就針對這4個(gè)階段或場(chǎng)景，一一談一談。

其一是主板供電設置“超出Intel建議設置”——這也是最早Intel在回應該問(wèn)題時(shí)給出的說(shuō)法。主板廠(chǎng)商的BIOS設定中，可能出廠(chǎng)就解鎖PL2、自動(dòng)超頻，或者有各種核心性能強化方案，而沒(méi)有采用Intel的建議設置：比如之前測過(guò)的華碩主板，普遍自帶“多核心增強”選項。這里面可能就有增壓方案。

不過(guò)我們認為這也合理，尤其旗艦主板市場(chǎng)競爭，誰(shuí)都希望自家主板能跑出更好看的成績(jì)——在這種情況下，主板廠(chǎng)商都不得不卯足勁兒嘗試榨干處理器的每一點(diǎn)性能余量。且這一點(diǎn)可能也佐證了，部分媒體對于Intel酷睿13/14代臺式機CPU “出廠(chǎng)即灰燼”的說(shuō)法。即Intel留給主板廠(chǎng)商的可操作余量其實(shí)不及以前那么多。

所以針對這一場(chǎng)景的緩解措施建議，就是在主板BIOS設置中采用Intel Default Settings默認設置。

其二，“高溫下，eTVB微代碼算法”仍然允許酷睿13/14代i9臺式機處理器運行在更高性能狀態(tài)下。eTVB的全稱(chēng)是“Enhanced Thermal Velocity Boost”。

對Intel酷睿處理器比較熟悉的讀者應該知道，TVB是香港的一家電視臺...是Intel于2018年引入的一項技術(shù)，官方文檔解釋說(shuō)是當散熱和功耗預算仍有空間的情況下，釋放CPU額外的性能。一般認為，TVB是一種官超方案，可基于某些負載，進(jìn)一步提升睿頻頻率，對游戲之類(lèi)的應用相當有價(jià)值。

Intel此前對該問(wèn)題的描述是eTVB可能錯誤計算了頻率限制，讓處理器（高溫下仍）可在高頻狀態(tài)下運行。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，也就是相關(guān)于eTVB的某個(gè)微碼算法出現錯誤數值。6月份，Intel就發(fā)布了0x125微碼更新，解決該問(wèn)題。

其三，“頻繁和持續請求高電壓的微代碼SVID算法可能導致最低運行電壓偏移”（Microcode SVID algorithm requesting high voltages at a frequency and duration which can cause Vmin shift）...

首先所謂的“微代碼SVID算法”（microcode SVID algorithm）當然就是處理器微碼的一部分，對應算法用于管理和請求處理器的電壓，確保針對不同性能狀態(tài)給出正確的電壓。在基于負載和運行狀態(tài)調節電壓的問(wèn)題上，它對于維持處理器穩定和高效還是比較關(guān)鍵的。

這句話(huà)的英文表意，應該是指基于某種模式的高電壓請求（不管這里的frequency指的是核心頻率，還是請求高電壓的操作頻率），會(huì )導致Vmin shift。今年8月，Intel在發(fā)現該問(wèn)題后發(fā)布了微碼0x129更新，“解決了處理器請求更高電壓的問(wèn)題”。

其四，就是這次終極的微碼0x12B更新，嘗試解決“微代碼和BIOS代碼請求升高的核心電壓可能會(huì )導致最低運行電壓偏移，特別是在空閑和/或輕度活動(dòng)期間”，應當也是伴隨前文提到的“根因”分析，所做的終極更新，“解決處理器在空閑和/或輕度活動(dòng)期間的電壓升高需要”。值得一提的是，0x12B也包含前述0x125與0x129更新。

從聲明來(lái)看，現階段Intel“正與合作伙伴共同努力，以推出相關(guān)的BIOS更新”。主板廠(chǎng)商應該會(huì )在后續幾周發(fā)布對應的BIOS更新。

解決方案，及一點(diǎn)想法和建議

另外，Intel也在聲明中提到，實(shí)測微碼補丁并不會(huì )對處理器性能產(chǎn)生多大程度的影響（performance impact is within run-to-run variation）。所以對于正在使用酷睿13/14代臺式機處理器的用戶(hù)而言，當前要做的首先就是去主板廠(chǎng)商的官網(wǎng)看看，是否有對應0x12B微碼更新的BIOS版本發(fā)布，并做及時(shí)更新。

但也需要明確，即如果使用的這些受影響的處理器長(cháng)期處在Vmin shift問(wèn)題狀態(tài)下，則過(guò)高的電壓最終會(huì )讓CPU及早走向老化。長(cháng)期高溫高壓對芯片壽命會(huì )產(chǎn)生影響，算是個(gè)常識。

說(shuō)具體些，如高壓會(huì )提升金屬互聯(lián)層的電流密度，長(cháng)期致電遷移問(wèn)題；還有所謂的Hot Carrier Injection熱載流子注入會(huì )降低晶體管性能；高溫隨時(shí)間持續，導致PMOS晶體管的閾值電壓偏移；以及TDDB電介質(zhì)隨時(shí)間變化擊穿等等...

所以在保修政策方面，Intel也宣布“為受不穩定問(wèn)題影響的英特爾酷睿第13/14代盒裝/散裝臺式機處理器延長(cháng)2年保修期”。已經(jīng)出現不穩定問(wèn)題（典型如碰到游戲shader編譯過(guò)程崩潰問(wèn)題）的用戶(hù)，應當考慮申請售后。

最后談一點(diǎn)我們自己的想法。前兩個(gè)月正值縮缸問(wèn)題影響最盛之時(shí)，我們就猜測，應當是處理器過(guò)高的默認電壓致不穩定問(wèn)題發(fā)生。主板廠(chǎng)商則在該問(wèn)題的基礎上，基于對極限性能的渴求，又“助推”了一把。所以前期某些僅鎖定最高功率的做法，并不能解決問(wèn)題。

部分使用undervolting方法來(lái)降壓超頻的用戶(hù)也反應，他們并沒(méi)有遭遇處理器不穩定問(wèn)題。感覺(jué)這也應當佐證了高溫高壓是關(guān)鍵。

雖然不清楚，這次公布的根因（核心內的時(shí)鐘樹(shù)電路在升高的電壓和溫度下，發(fā)生時(shí)鐘duty cycle偏移），作為Vmin shift的根本原因，與此前包括eTVB, SVID微碼算法錯誤在內的問(wèn)題，具體是什么樣的邏輯關(guān)系（猜測可能是微碼bug導致根因所致的Vmin shift問(wèn)題進(jìn)一步惡化，放大了問(wèn)題），但長(cháng)期跑在高溫高壓狀態(tài)，無(wú)疑就是不穩定的問(wèn)題關(guān)鍵所在。

這段故事落下帷幕，大概也能表現當代芯片設計的變量之多、復雜性提升的現狀。EDA廠(chǎng)商過(guò)去這段時(shí)間的理念宣導，及他們所說(shuō)的新市場(chǎng)機會(huì )，看起來(lái)還的確是那么回事…