AMD Ryzen Prototyp: gestapelter L3-Cache für 15% mehr Leistung

Zusätzlicher 64MB-SRAM-Chip direkt auf dem CCD! 3 Min. lesen
News amd  / Leonardo Ziaja
AMD Ryzen CPU-Prototyp mit SRAM-Cache auf einem CCD. Bild: AMD

Auf der Keynote zur Computex 2021 hat AMD nicht nur die neuen Radeon RX 6000 Mobile GPUs für Notebooks angekündigt, sondern auch einen spannenden Ryzen-Prototyp mit gestapeltem L3-Cache präsentiert –  eine Überraschung! Dieser Ansatz soll beim Spielen im Durchschnitt etwa 15 Prozent mehr Leistung einbringen und bereits Ende des Jahres in Produktion gehen. Doch, was genau steckt dahinter?

Im letzten Jahr hat AMD noch die XT-Varianten von Ryzen 3000 präsentiert, das bleibt dieses Jahr leider aus (es wird nur ein B2-Stepping vorwiegend zur Erweiterung der Fertigungs- und Logistikkapazitäten geben). Allerdings gibt der nun von AMD CEO Lisa Su vorgestellte Prototyp einen ersten Ausblick auf kommende Prozessoren. Ganz konkret geht es dabei um einen Ryzen 9 5900X, bei dem ein zusätzlicher SRAM-Speicherchip mit 64 MB auf einem der beiden CCDs sitzt.

Bilder: AMD

Zu den bereits vorhandenen 2x 32 MB der CCDs würden dann nochmal 2x 64 MB Chips „obendrauf“ kommen. Ein 12- oder 16-Kern Prozessor könnte dann auf insgesamt 192 Megabyte L3-Cache zurückgreifen. Wie den Kollegen von Hardwareluxx mitgeteilt wurde, handelt es sich aktuell um eine Lage SRAM – also noch keinen gestapelten SRAM an sich. Wenn AMD in Zukunft eventuell auf mehrlagigen SRAM setzt, würde jede weitere Lage weitere 64 MB hinzufügen.

SRAM-Chip: Direkte Anbindung über TSVs und ohne Micro Bumps

Diese Stacking-Technologie wurde mit TSMC entwickelt, die bereits für die Produktion der Ryzen-Prozessoren verantwortlich sind. Der 3D V-Cache ist dabei über sogenannte TSVs (Through-Silicon Via) mit dem CCD verbunden. Diese direkte Silizium-zu-Silizium-Kommunikation verzichtet auf die sonst typischen „Micro Bumps“, zudem soll darüber eine Datenrate von mehr als 2 TB/s möglich sein. Durch die native Anbindung und das bereits für zusätzlichen SRAM ausgelegte Design sind darüber hinaus keine Software-Anpassungen notwendig.


Wie der Prototyp zeigt, scheint sich der 3D V-Cache dort zu befinden, wo vorher auch schon der L3-Cache sitzt. Dadurch sollen die „heißen Kerne“ der Zen3-CPU nicht bedeckt werden. Damit die Bauhöhe trotz aufgesetztem Cache-Chip gleichmäßig bleibt, wird der Bereich ohne 3D V-Cache durch sogenanntes „Structural Silicon“ künstlich aufgebaut. Das führt auch zu einer „Durchkontaktierung“ der Kerne zum Heatspreader. Die Leistungsaufnahme soll, so AMD gegenüber Hardwareluxx, nur unwesentlich höher ausfallen. Tatsächlich soll der zusätzliche L3-Cache sogar die Hit-Rate steigern und so zu weniger erneuten Zugriffen auf den Speicher sorgen.

Spiele-Performance: bis zu 25 % mehr FPS!

Mit dem zusätzlichen 3D V-Cache soll besonders die Gaming-Performance steigen, das hat AMD anhand verschiedener Spiele gezeigt. Hierfür wurde ein Ryzen 9 5900X sowohl mit als auch ohne Zusatzcache verglichen, beide CPUs waren dabei auf 4 GHz Takt fixiert. Während der „normale“ 5900X rund 184 FPS in einem Spiel erreicht, so sind es 206 FPS mit dem Prototypen. Laut AMD soll die Spieleleistung um durchschnittlich 15 Prozent steigen, bei Anwendungen im Allgemeinen soll das Plus bei rund 12 % liegen.

Bilder: AMD

Ryzen 6000 mit und ohne 3D V-Cache?

Erste Prozessoren mit dem 3D V-Cache werden bereits Ende 2021 in die Produktion gehen, ein Marktstart könnte dann für Anfang 2022 durchaus realistisch sein. Laut AMD soll es sich dabei um Zen3-Prozessoren mit 7 nm Fertigung handeln, also doch ein Zen3-Refresh? Wie der Leaker und Twitter-Nutzer Broly_X1 behauptet, soll es ZEN3 XT im ersten Quartal 2022 geben – allerdings ohne 3D V-Cache. Es könnte daher sein, dass AMD im nächsten Jahr auf zwei Ryzen-Gleisen fahren möchte – ein „klassischer“ Refresh mit höheren Taktraten und neue CPUs mit gestapeltem Cache.

Schlussendlich könnte das tatsächlich in Ryzen 6000 münden, da AMD höchstwahrscheinlich auch neue APUs und Mobile-Prozessoren in Planung hat und die Namensgebung recht konsistent halten möchte. Doch neben dem Ryzen Line-up wird AMD den 3D V-Cache auch für die kommenden Server-Prozessoren der Epyc-Familie nutzen. Ein Epyc-Prozessor verfügt jetzt bereits über acht CCDs mit 256 MB L3-Cache. Mit dem zusätzlichen 3D V-Cache auf jedem CCD würden rein hypothetisch zusätzliche 512 MB dazukommen und den L3-Cache insgesamt auf 768 MB anheben.


Quellen :

Hardwareluxx (via)
AMD Keynote (YouTube)


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