Почему процессоры без встроенной карты не быстрее процессоров со встроенной?
i5 без встроенной видеокарты, как я понял i7 со встроенной
Поняли не правильно. И те и те есть как со встроенной, так и без нее.

Значит в i5 больше свободного места из-за наличия меньшего количества ядер и нет встроенной карты

Нет. Это точно такой же чип, как и i7, только "не такой удачный". Поэтому на заводе его дефектуют и отключают на аппаратном уровне неудавшиеся ядра. Ничего добавить на этом этапе в чип уже не получится.
Неверно поняли.

Разве не видели никогда в продаже матерей с разводкой, но без распаянных элементов? Сделать чуть больше мать и дать пустовать месту дешевле, чем делать две матери с более плотной компоновкой (когда счет идет на миллионы штук).

Так и здесь. Кристаллы идут с одного и того же источника. Только некоторые "первого сорта" - и они будут i7, а некоторые - "второго" - и они будут i5. Там нет "больше-меньше", там есть только кристаллы, которые выросли получше и похуже. Стоимость производства процессоров огогошеньки какая...