Das Stepping eines Prozessors ist entscheidend für die Übertaktbarkeit

Wer sich schon einmal an das Übertakten eines Prozessors herangewagt und sich auf etlichen Hardware-Sites zu diesem Thema erkundigt hat, der wird in Verbindung mit Prozessoren sicherlich schon öfters auf den Begriff "Stepping" gestoßen sein. Bei der faszinierenden Erkundung durch verschiedene Artikel wird einem dann empfohlen, sich "vor dem Kauf des Prozessors über ein gutes Stepping zu informieren", denn dieses sei ja oftmals "entscheidend für einen möglichst hohen Erfolg beim Übertakten". Diese Argumentation ist auch vollkommen richtig, aber was bedeutet eigentlich Stepping eines Prozessors?

Stepping" des Prozessors - Qualitätsunterschiede

Auch bei Prozessoren gibt es Qualitätsunterschiede, das in diesem Fall "Stepping" genannt wird. Kein Prozessor gleicht dem anderen. Vergleichbar mit der Herstellung von Weinen, wo auch nur eine gute Saison die Grundlage für einen Wein besonderer Güte darstellt, kommt es bei der Herstellung von Prozessoren auch auf die Verarbeitungsqualität der erforderlichen Rohstoffe an. Prozessoren bestehen zwar nicht aus Weintrauben, sondern werden aus so genannten Silizium-Scheiben hergestellt, trotzdem ist auch hier die Reinheit und besondere Güte der Silizium-Scheibe entscheidend für die Qualität des Prozessors und somit für eine möglichst hohe Taktrate. Um nun immer schnellere und höher getaktete Prozessoren auf dem Markt zu bringen, müssen die Ingenieure und Techniker der Prozessorhersteller Methoden entwickeln, um die Qualität und die Herstellung solcher Silizium-Scheiben zu steigern. Daher unterscheiden sich die einzelnen Modelle einer Prozessorreihe in der Herstellungsqualität, die als Stepping angeben wird. Je besser dieses Stepping ist, desto größer sind die Möglichkeiten einen Prozessor zu übertakten.

Daher sollte man sich vor dem Kauf eines Prozessors in einigen Internet-Foren kundig machen, welches Stepping eines bestimmten Prozessormodells das zur Zeit beste ist. Denn oftmals gibt es mehrere unterschiedliche Steppings eines einzigen Prozessormodells. Wie man aus der Vergangenheit gelernt hat, kann es vorkommen, dass bestimmte Prozessormodelle, die in der Taktrate und in dem Prozessorkern identisch sind, unterschiedliche Steppings besitzen und sich somit unterschiedlich weit übertakten lassen. Somit könnte es sein, dass man einen Pentium 4 3200 Mhz, welcher das Stepping "A" besitzt, nur bis 3500 Mhz, den gleichen Pentium 4 3200 Mhz, der aber das Stepping "B" besitzt, bis 4000 Mhz übertakten kann, obwohl beide bis auf das Stepping identisch sind und zur gleichen Zeit produziert wurden. Der Grund liegt darin, dass der P4 mit dem Stepping "A" aus einer Silizium-Scheibe hergestellt wurde, dessen Reinheit und Güte nicht so gut war wie beim P4 mit dem B-Stepping.

Ob der jeweilige Prozessor ein relativ gutes oder schlechtes Stepping besitzt, kann man als Otto-Normal-Verbraucher nicht ohne weiteres erkennen, da die Prozessorhersteller wie Intel und AMD diese Informationen oftmals nicht herausgeben. Daher muss man sich vorher kundig machen und sich mithilfe der Erfahrungsberichten anderer Overclocker beraten lassen. Der Prozessorhersteller AMD markiert auf den Prozessoren in der Regel einen Herstellungscode, der neben den Angaben über Modell, Taktrate, Herstellungsart und -Ort auch Angaben über das Stepping macht. Ein gutes Beispiel ist der AMD Athlon XP 1700+ (1466 Mhz) mit dem JIUHB-Stepping. Dieser lässt sich ohne weiteres bis über 2400 Mhz übertakten, was mit einem herkömmliche Athlon XP 1700+ nie möglich wäre. Hier hat AMD aus inoffiziellen Marketingsgründen diesem Modell ein besonders gutes Stepping verpasst, um die Athlon XP-Serie für Overclocker interessant zu machen.


WCPUID liest das Stepping aktueller Prozessoren aus.
Je höher die Zahl, desto schlechter das Stepping

Man kann aber auch mit verschiedenen Software-Tools das Stepping des eigenen Prozessors auslesen lassen. Ein solches Tool ist beispielsweise WCPUID, mit dessen Hilfe man neben zahlreichen anderen Informationen auch das Stepping auslesen kann. Dieses wird durch ein Ziffer zwischen 1 und 12 ausgegeben. Je höher diese Zahl ist, desto schlechter ist das Stepping des jeweiligen Prozessors.

Immer schneller, immer leistungsfähiger - Wie lange noch?

Zwischen 1990 und 2000 schrumpften die charakteristischen Strukturbreiten der CMOS-Technologie von 1,0 µm auf 0,18 µ. Die Taktfrequenz der Mikroprozessoren stieg um den Faktor 50 von 20 MHz auf 1 GHz. Heute vereint Intels Flaggschiff, der Itanium, in 0,13-µm-Technik rund 410 Millionen Transistoren auf einem Prozessorchip und der Pentium 4 arbeitet mit Taktraten von über 3 GHz.


Die Miniaturisierung schreitet, so scheint es, unaufhaltsam fort. Das nach dem Intel-Erfinder Gordon Moore benannte "Gesetz", demzufolge sich die Zahl der Transistoren pro Chip etwa alle 18 Monate verdoppelt, besitzt offenbar auch nach drei Jahrzehnten immer noch den Charakter einer sich selbst erfüllenden Prophezeiung. Aber während die Elite der Halbleiterwelt derzeit das nächste Update ihrer Roadmap vorbereitet, stellt sich immer wieder die Frage, wie weit dieses Paradigma noch trägt.

Denn die Prozessorchips kommen immer näher an ihre physikalischen Grenzen. Unterhalb der 0,1µm-Grenze (100nm) sind viele der für die Technik bislang gültigen Annahmen nicht mehr tragfähig. Unter dem Einfluss des Elektronenimpulses lösen sich einige Ionen an inneren Grenzflächen, Fehlstellen oder Defekten von ihren Gitterplätzen und beginnen zu wandern; die Folge ist eine allmähliche Zerstörung der Prozessorstruktur. Laut Gordon Moore steht die Prozessorindustrie vor einem ernstzunehmenden Problem. Seine neue Prognose lautet, dass der Halbleiterindustrie spätestens im Jahre 2020 die Luft ausgehen wird.

Wollen wir alle hoffen, dass das zweite Moore-Gesetz nicht eintreten wird...