i7-1165G7 vs i7-11370H - Performance pro Watt im Vergleich

Seit dem Intel Tiger Lake H35 launchte, interssierte mich die Daseinsberechtigung dieser CPUs. Nach einem kurzem Blick über die Specs schien es sich bei ihnen lediglich um Tiger Lake UP3 mit angehobener Leistungsaufnahme zu handeln. Ob die Unterschiede hier aufhören und welche von den beiden die effizientere CPUs disktuiert dieser Blog Beitrag anhand des i7-1165G7 und i7-11370H.

Inhalt

Es folgt ein Vergleich der wesentlichen Eigenschaften, eine Erklärung wie die Leistungsaufnahme durch das Power Management gesteuert wird sowie eine Performance pro Watt Analyse der beiden CPUs anhand von CineBench R20 für Leistungsaufnahmen im Bereich von 4 W bis 47 W.

Vergleich der Specs

Laut den Datenblättern des i7-1165G7 und i7-11370H sind sich die beiden CPUs ziemlich ähnlich. Beide gehören zur Tiger Lake Familie und nutzen als Mikroarchitekur Willow-Cove sowie den Fertigungsprozess 10 nm SuperFin. Beide verfügen über 4 Kerne, 8 Threads, 12 MB L3 Cache, eine integrierte Grafikeinheit mit 96 Execution Units (EU). Der wesentliche Unterschied scheint die höhere Thermal Design Power (TDP) des 11370H von 35 W im Verlgeich zu den 28 W des i7-1165G7 zu sein, sowie der um 6 Monate spätere Launch, siehe nachfolgenden Auszug aus der Intel Ark Datenbank.

1165g7vs11370hspec
Die höhere TDP ermöglicht einen höheren Grundtakt von 3,3 GHz geim i7-11370H im Vergleich zu 2,8 GHz beim i7-1165G7.

Power Management in Intel CPUs

Laut Intels Datenblättern 1, S. 68 handelt es sich bei der TDP um die maximale dauerhafte Wärmeleistung für die ein Kühlsystem ausgelegt werden sollte.
Die tatsächliche Leistungsaufnahme der CPU hängt von anderen Faktoren ab. Begrenzt wird die Leistungsaufnahme vom Power Limit 1 (PL1) welches idR der TDP entspricht. Zusätzlich existiert ein zweites Power Limit (PL2). Hiermit wird über einen bestimmten Zeitraum eine höhere Leistungsgrenze definiert. Das Mehr an Leistung ermöglicht dann ein Mehr an Performance. Die Power Limits können soweit ausgeschöpft werden, bis die CPU ihre maximale Frequenz erreicht oder überhitzt. Mit Anhebung der Power Limits lässt sich die Performance der CPU steigern.
Eine Daseinsberechtigung für den i7-11370H im Vergleich zum i7-1165G7 wäre also die höheren Power Limits und die damit verbundene bessere Performance.

Tatsächliche Leistungsaufnahme

Hersteller weichen regelmäßig von den von Intel empfohlenen Power Limits ab. Auch für einen i7-1165G7 mit einer TDP von 28 W ist es deshalb nicht ungewöhnlich bei 35 W und mehr betrieben werden. So zu messen in z.B. diesen Laptops:

Laptop PL1 PL2
HP Envy 14 42 W 42 W
Schenker Vision 15 (Intel NUC M15) 40 W 50 W
Framework Laptop 28 W 60 W

Bei dem Schenker Vision 15 handelt es sich sogar um ein von Intel entworfenes Referenz-Modell. Selbst Intel ist also bereit die CPU außerhalb der Spezifikation zu betreiben.
Intel bot mit dem i7-1165G7 also auch vor Einführung des i7-11370H schon eine CPU in der 35 W Klasse an.

Meine Erwartungshaltung bzgl. Effizienz

Aufgrund der sehr ähnlichen Specs, höheren TDP sowie dem gestiegenen Grundtakt ging ich davon aus, dass es sich bei dem i7-11370H um ein höher getaktete Version des i7-1165G7 handelt. Eventuell konnte der i7-11370H aufgrund des späteren Launchtermins von einem ausgereiftere Fertigungsprozess profitieren und so an Effizienz gewinnen.
Dass Fortschritte beim Fertigungsprozess als Anlass für neue SKUs genutzt werden können, zeigte Intel mehrfach bei ihrem 14 nm Prozess Varianten sowie AMD bei der Ryzen 3000 XT Reihe.
Insgesamt ging ich davon aus, dass es sich beim i7-11370H um einen i7-1165G7 handelt der einen etwas reiferen 10 nm SuperFin Prozess nutzt. Er sollte also durch die Bank weg effizienter sein.

Testsetup

Um die Effizienz der beiden CPUs miteinander vergleichen zu können, wird ein klassische Performance pro Watt Analyse durchgeführt. Zur Ermittlung der Performance wurden mit CineBench R20 die Kerne der CPU dauerhaft voll ausgelastet.
Die Performance Messungen wurden für Leistungen im Bereich von 4 W bis 47 W in mehreren durchläufen ermittelt.

Zum Einstellen der Power Limits wurde ThrottleStop verwendet. Für das PL1 und PL2 wurde der gleiche Wert eingestellt. So soll eine Verzerrung durch unterschiedliches Boostverhalten aufgrund von den verschiedenen Kühlsystemen verhindert werden.

testsetup

Als Testplattformen für den i7-1165G7 wurde das Acer Spin 5 Pro verwendet. Dabei handelt es sich um ein 1,2 kg leichtes Convertible.
Für den i7-11370H wurde das Tuxedo InfinityBook Pro 14 verwendet, welches auf dem Tongfang ID4H1 basiert und Baugleich zum Schenker Vision 14 ist.

Vergleichssetup i7-1165G7 i7-11370H
Testplattform Acer Spin 5 Pro Tuxedo Infinty Book 14 Pro
PL1 28 W 63 W
PL2 64 W 93 W
RAM 2x8 GB LPDDR4X 4266 2x8GB DDR4 3200

Gemessene Effizienz in CineBench R20

Nachfolgender Graph zeigt den gemittelten CineBench R20 Score für i7-1165G7 und i7-11370H abhängig von der Leistungsaufnahme.
perfprowattanalyse-1
Im Leistungsbereich bis 15 W erreicht der i7-1165G7 konstant höhere Scores als der i7-11370H. Er ist in diesem Bereich die effizientere CPU. Im Bereich von 6 W bis 10 W sind die Scores zwischen 56 % und 18 % höher.
Oberhalb von 15 W hingegen erreicht der i7-11370H konstant größere Scores als der i7-1165G7. In diesem Bereich ist der i7-11370H die effizientere CPU. Im Leistungsbereich von 20 W bis 26 W ist er etwa 10 % schneller.

Oberhalb von 26 W lassen sich für den i7-1165G7 im Acer Spin 5 Pro keine zuverlässigen Werte ermitteln, da der Prozessor aufgrund von Überhitzung anfängt den Takt zu ändern. Das Kühlsystem des Testlaptops erreichte hier die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit.

Der i7-13370H im InfinityBook Pro 14 erreicht bei 47 W seinen Maximal Score von 2625. Der limitierende Faktor ist hier nicht, wie beim Acer Spin 5 Pro, die Temperatur. Stattdessen erreicht der i7-11370H seine All-Core Taktgrenze von 4,3 GHz. Eine Erhöhung der Scores durch zusätzliche Leistung ist hier nicht mehr möglich.

Fazit

Der i7-11370H scheint nicht einfach nur ein i7-1165G7 zu sein, der mit einem reiferen Prozess gefertigt wurde. Für Leistungsaufnahmen < 15 W ist der i7-1165G7 nach wie vor die effizientere CPU. Der i7-11370H hingegen ist besser für Leistungsaufnahmen ab 15 W aufwärts optimiert. Der Performance-Vorteil beträgt hier, bei gleicher Leistung, bis zu 10 %. Für die Leistungsklasse der 35 W CPUs stellt er damit eine Verbesesserung gegenüber dem i7-1165G7 dar.
Die meisten Office Aufgaben, wie Textverarbeitung, Browsen, Video Streaming erzeugen jedoch Leistungsaufnahmen von deutlich unterhalb 15 W. Bei diesen Aufgaben ist i7-1165G7 effizienter und der i7-11370H ein Rückschritt.
Es sei anzumerken, dass AMD in der 35 W TDP-Klasse mit Ryzen 5000 Mobile über CPUs mit doppelt so vielen Kernen verfügt. Diese übertrumpfen den i7-11370H in puncto Performance und Effizienz deutlich.