AMD parla dei prossimi Ryzen: 3D V-Cache nel dettaglio alla conferenza Hot Chips 33

AMD parla dei prossimi Ryzen: 3D V-Cache nel dettaglio alla conferenza Hot Chips 33

AMD ha parlato nel dettaglio della tecnologia 3D V-Cache che vedremo nei prossimi Ryzen attesi per l'inizio del 2022. La società statunitense punta, grazie all'integrazione di un'enorme cache sopra il Compute die, a raggiungere un miglioramento prestazionale paragonabile a un salto di architettura.

di pubblicata il , alle 08:01 nel canale Processori
AMDRyzenZen
 

Durante Hot Chip, la conferenza che si concentra sulle nuove architetture di calcolo, AMD ha parlato in maggiore dettaglio della tecnologia 3D V-Cache annunciata durante lo scorso Computex e che vedremo a bordo di una revisione delle CPU Ryzen 5000 in produzione entro la fine di quest'anno e, probabilmente, in vendita dall'inizio del prossimo.

Per chi non lo ricordasse, in questo caso si parla di "3D Chiplet", ossia un chiplet con memoria SRAM impilata verticalmente sopra al CCD (core complex die). Più nel dettaglio, AMD ha mostrato al Computex un prototipo di Ryzen 9 5900X modificato caratterizzato dall'integrazione di ulteriori 64 MB di cache (SRAM) a 7 nanometri su ogni chiplet, portando così il computo totale della cache L3 a 192 MB rispetto ai 64 MB di un "canonico" 5900X.

Secondo i dati interni di AMD, il prototipo di Ryzen 9 5900X con tecnologia 3D V-Cache è in grado di restituire prestazioni medie il 15% superiori nel gaming a 1080p, con punte del 25%, rispetto al classico Ryzen 9 5900X: si tratta di un balzo tipicamente associabile a una nuova architettura e/o a un miglioramento del processo produttivo.

Per ora, sopra il chip viene impilato un solo layer di SRAM, ma tecnicamente è possibile impilare più layer in modo da aumentarne la capacità ulteriormente. Inoltre, AMD disse dopo la presentazione che l'implementazione della tecnologia non impatta sulle rese produttive, così come in modo trascurabile su temperature e consumi - vi è inoltre la possibilità di spegnere totalmente la cache quando non in uso. Cosa più importante però, l'uso della cache aggiuntiva non richiederà modifiche al software.

Per fondere il chiplet con la SRAM sopra il Compute die AMD ha usato il processo SoIC di TSMC con un collegamento dielettrico diretto rame su rame delle interconnessioni verticali TSV (through silicon vias) che uniscono i due die. La tecnica scelta non usa dei microbump saldati per il collegamento dei due chip, cosa che facilita un collegamento più denso ed efficiente.

AMD indica una densità delle interconnessioni 200 volte maggiore rispetto alle classiche soluzioni di packaging 2D, un miglioramento della densità di 15 volte rispetto alle implementazioni 3D microbump e un'efficienza energetica 3 volte superiore grazie al legame diretto "rame su rame" tra i due chip. Si parla infatti di un "pitch", ossia della distanza tra i collegamenti TSV, di 9 micron - valore paragonabile al futuro Intel Foveros Direct (2023) e decisamente più denso dei 50 micron dell'attuale tecnologia Foveros impiegata sempre da Intel.

Una tecnica di bonding in due fasi permette a TSMC di fondere i due chip insieme. Nella prima fase si usa un processo idrofilo dielettrico su dielettrico a temperatura ambiente, poi avviene una "ricottura" che lega le connessioni dielettriche. La seconda fase è un legame diretto rame su rame che forma i collegamenti tramite diffusione allo stato solido.

AMD mantiene il chip SRAM centrato sopra la cache L3 dello strato inferiore per ridurre l'esposizione della SRAM al calore dei core della CPU sottostante. Inoltre, tramite lo stesso processo, posiziona del silicio strutturale sopra i core della CPU in modo da uniformare l'altezza del chiplet al fine di garantire un migliore raffreddamento.

Secondo AMD, la tecnologia alla base di 3D V-Cache è decisamente migliore delle tecniche di 3D microbump perché garantisce un'efficienza delle interconnessioni 3 volte maggiore consumando meno di un terzo dell'energia per bit, una densità 15 volte maggiore e caratteristiche di signaling ed erogazione dell'energia migliori. Una bandwidth fino a 2 TB/s tra i due die assicura una latenza ai minimi termini.

Siamo però solo all'inizio di un percorso che porterà a tecnologie di stacking sempre più complesse e flessibili, con la possibilità di collocare memoria DRAM sopra la CPU, ma anche CPU sopra CPU. Sarà inoltre possibile impilare core su altri core e i core sopra la parte uncore della CPU, come peraltro fatto da Intel con il progetto Lakefield, per poi arrivare a uno spezzatino persino maggiore con elementi centrali dell'architettura uno sopra l'altro o persino circuiti suddivisi tra loro (circuit slicing).

Impilare unità di calcolo, in particolare, comporterà difficoltà rilevanti nella distribuzione dell'energia ai die posti più in alto e la rimozione del calore da quelli più in basso. Naturalmente, tutto ciò dipenderà anche dal miglioramento in termini di consumo, prestazioni, area e costo (PPAC - Power, Performance, Area, Cost).

7 Commenti
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LMCH24 Agosto 2021, 08:24 #1
Uhm! Mi sa che una cache così grande aiuta parecchio anche al di fuori del gaming, specialmente nel caso di software che fa già un autotuning del working set, ma anche in altri casi.
È decisamente una pessima notizia per Intel, non credo che AMD si fermerà a questo in termini di miglioramenti di prestazioni.
mackillers24 Agosto 2021, 12:02 #2
difficile dire che impatto possa avere un simile quantitativo di Cache. AMD continua a citare questo +15% in ambito gaming e mai altri risultati in altri ambiti.
verrebbe da pensare che il gaming sia l'ambito in cui queste novita apportano più vantaggi, oppure è semplicemente l'ambito in cui ritengono di avere un maggiore riscontro di marketing e di vendite.

ma se lo faranno dopotutto significa che ne varrà la pena.

speriamo che oltre a questo apportino ulteriori ottimizzazioni al processo produttivo ed all'architettura di base. non sarebbe male un ulteriore riduzione della latenza fra chiplet e IO die e RAM.
mackillers24 Agosto 2021, 12:05 #3
più che altro questo significa che AMD risponderà alle nuove CPU intel con DDR5 + PCIEx5 + nuovo architettura + nuovo processo produttivo in ritardo di qualche mese e con la "semplice" aggiunta di un pò di cache in più?

così a naso sembra che Intel tornerà ad avere la proposta con maggiori prestazioni e grado d'innovazione ed AMD punterà maggiormente sul rapporto qualità/prezzo (sarà avvantaggiata in questo dalla piattaforma AM4 ormai facilmente reperibile ed economica)

stavo pensando di sostituire finalmente il mio 3600 con un 5800x, ma forse faccio un sforzo ulteriore ed aspetto questi serie 6000.
nickname8824 Agosto 2021, 12:06 #4
3D-V Cache ... Ecco cosa dovrebbero fare Intel e AMD con lo spazio invece destinato ai core efficienti nelle prossime generazioni.
demonsmaycry8424 Agosto 2021, 15:47 #5
interessante e bellissimo dal punto di vista ingegneristico ma può bastare per tamponare 1 anno o due...la scelta di intel apre sicuramente nuovi scenari più interessanti e con una flessibilità maggiore. Mi dispiace per AMD recensioni promettendo sarei più tentato di cambiare con intel questo inverno. Non sono contento dei prezzi e della disponibilità di AMD e visto che dubito si troveranno GPU a prezzi umani questo inverno anticiperò sulla cpu e mb
mackillers24 Agosto 2021, 17:02 #6
sulle GPU il problema di disponibilità è piuttosto diffuso, mentre sulle CPU oramai si trovano piuttosto bene sia AMD che Intel, si può scegliere liberamente.

per quanto riguarda l'innovazione sono d'accordo con te, Intel a fine anno avrà molte frecce al suo arco. ma anche AMD a fine 2022 passerà a DDR5 e forse PCIex 5.0 (ultimamente si dice di no, ma non sarebbe un enorme perdita) + nuovo processo produttivo e nuova architettura.. insomma neppure AMD dorme, ha rallentato quest'anno per colpa della disponibilità produttiva di TSMC, ma non si è fermata l'innovazione da tutte e due le parti, meglio per noi acquirenti, finalmente sono passati gli anni d'immobilismo e guadagni de 5% a generazione.
Mparlav24 Agosto 2021, 17:07 #7
Se pubblicizzano i benefici per il gaming, ti aspetti che venga implementato su modelli Zen3 da 6 e 8 core, prima ancora dei 12 e 16 core.

Ma tutta quella cache può dare benefici in diversi ambiti.

Poi c'è da vedere se gli Zen4 usciranno subito con la 3D-V o la riserveranno anche questa volta, per modelli successivi.

Ovviamente a noi interessa il discorso prezzi e disponibilità, degli Alder Lake prima e di questi nuovi Ryzen, poi.

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