Als letzten (und interessantesten) Punkt von AMDs Computex-Vortrag [1] hat AMD einen Ryzen-Prozessor mit zusätzlichem Cache namens "3D Vertical Cache" gezeigt, welcher als extra Chip auf das eigentliche Prozessoren-Die (das CCD) oben drauf geschnallt wird. Selbiges hatte AMD unter dem Stichwort "X3D" bereits anno 2020 mal als zukünftiges Projekt angedeutet, seinerzeit hatte man dies jedoch eher dem Profi-Segment zugeordnet. Heuer soll, nunmehr unter dem Namen "3D Chiplet Technology" laufend, damit zuerst die Ryzen-Serie an Consumer-Prozessoren bedient werden. Erste entsprechende Produkte sollen laut AMD zum Jahresende in Produktion gehen, könnten somit zum Jahresende vorgestellt werden – was auf einen breiten Markteintritt allerdings eher erst zum Jahresanfang 2022 hindeutet. Da AMD inzwischen explizit bestätigt hat, dass hiermit Zen 3 in Consumer-Fashion bedient wird, dürfte dies letztlich so etwas wie einen Zen-3-Refresh ergeben – wie auch immer dessen Namenswahl ausfällt ("Ryzen 5000XT" oder "Ryzen 6000") oder ob dies eventuell doch als "Zen 3+" laufen sollte.
[2]AMD 3D Chiplet Technology [3]
Dabei muß an den Prozessoren selber nichts verändert werden, der 3D V-Cache kommt als extra Die einfach nur oben drauf – womit nur der Cache neu ist, sowie natürlich sich das Packaging ändern. Der in 7nm von TSMC gefertigte on-Die-Cache aus SRAM-Zellen belegt dabei exakt jene Die-Fläche auf dem Zen-3-Prozessor, in welchem sich der Prozessor-eigene Level3-Cache befindet. Dies ergibt ein problemloses Stacking, sprich das Aufschnallen eines weiteren Chips auf den Prozessor – weil der on-Die-Cache außerhalb der üblichen Temperatur-Hotspots liegt und somit die Prozessoren-Kühlung nicht behindert. Verbaut werden 64 MB weiterer Cache pro CCD – sprich, 6- und 8-Kerner würden 64 MB 3D V-Cache abbekommen, 12- und 16-Kerner dann 128 MB 3D V-Cache. Jener fungiert dabei nicht als Level4-Cache, sondern als zusätzlicher Teil des bereits vorhandenen Level3-Caches – womit auch keinerlei Anpassungsarbeit der Software-Programmierer notwendig wird, für diese zeigt sich das ganze einfach nur als mehr Level3-Cache.
| L3-Cache | 3D V-Cache | insgesamt | |
|---|---|---|---|
| Zen 3 mit 3D V-Cache: 6C & 8C | 32 MB | 64 MB | = 96 MB |
| Zen 3 mit 3D V-Cache: 12C & 16C | 64 MB | 128 MB | = 192 MB |
| Zen 3 mit 3D V-Cache: 64C (Epyc) | 256 MB | 512 MB | = 768 MB |
Im Endeffekt vergrößert AMD mit einem einfachen Trick den Level3-Cache seiner Prozessoren um ein Vielfaches. Dabei war dieser "Trick" bereits von Anfang an im Zen-3-Design vorgesehen, denn die dafür notwendigen TSV-Verbindungen konnten nun nachträglich auf den vorhandenen Die-Shots identifiziert [4] werden. Aber natürlich zieht man so etwas generell nicht einfach aus der Tasche, sondern geht einer solchen Technologie üblicherweise eine jahrelange Entwicklung voraus. Zudem füllt der 3D V-Cache nunmehr auch eine zeitliche Vakanz in AMDs Prozessoren-Roadmap, denn damit erhält AMD den erforderlichen Zen-3-Refresh zum passenden Jahresend-Termin, mittels welchen man Intels "Alder Lake" [5] kontern kann. Denn (wie fast jeder Cache) kommt der 3D V-Cache insbesondere gut beim Gaming an – jener Disziplin, wo Alder Lake bislang noch die größten Chancen eingeräumt werden.
Unter Gaming soll 3D V-Cache laut AMD einen durchschnittlichen Performance-Gewinn von +15% erzielen, über alle Anwendungen hinweg sollen es hingegen +12% sein. Die gezeigten Performance-Werte gehen grob in diese Richtung, zeigen allerdings auch eine gewisse Schwankungsbreite an – wenn ein Spiel gleich mit +25% reagierte, ein anderes hingegen nur mit +4%. Generell dürften neuere Spiele besser auf den zusätzlichen Cache reagieren, bei älterer Software erschöpft sich der Effekt hingegen irgendwann. Sofern unabhängige Messungen auf ein halbwegs ähnliches Ergebnis kommen, hätte AMD hiermit nahezu einen Generations-Sprung realisiert – und dies ohne an der eigentlichen Prozessoren-Architektur etwas zu verändern. Für eine reine Refresh-Generation wäre dies ein gutklassiges Ergebnis, selbst wenn der Performance-Gewinn in der Realität unabhängiger Messungen vielleicht eher näher der 10-Prozent-Marke kommen sollte. Da der Performance-Effekt Prinzip-bedingt beim Gaming am größten ist, dürfte der 3D V-Cache eine gerade für Consumer-Prozessoren sehr sinnvolle Weiterentwicklung sein – welche AMD sicherlich bei den nachfolgenden Zen-Generationen weiterpflegen wird.
Nachtrag vom 2. Juni 2021
Laut Twitterer Vegeta [8] tritt der Zen-3-Refresh erst im ersten Quartal 2022 an, war also AMDs Aussage zur Vorstellung von "3D V-Cache" etwas zu optimistisch angelegt. Die im Tweet getroffenen Namenswahl "Zen 3 XT" deutet möglicherweise darauf hin, wie AMD dieses Konstrukt aus Architektur- und Generations-Sicht bezeichnen wird – was dann im Bereich der Verkaufsnamen passiert, bleibt noch offen. Denkbarerweise dürfte man bei AMD hierzu ein System wählen, welches den 3D V-Cache klar erkennbar macht, welches aber gleichzeitig auch für spätere Ryzen-Generationen adaptierbar ist. Denn auch bei Zen 4 [9] und nachfolgenden Prozessoren-Generationen dürfte der 3D V-Cache kaum bei allen Modellen verbaut werden, sondern üblicherweise nur bei den Spitzenmodellen. Das System der jeweils extra Chips wird es AMD sehr einfach machen, entsprechend dem jeweiligen Zielmarkt passgenaue Produkte zu erstellen.
ZEN3 XT 2022 Q1
Note that time may change.
Quelle: Vegeta @ Twitter [8] 2. Juni am 2021
Nachtrag vom 4. Juni 2021
Laut Vegeta @ Twitter [10] entspricht "Zen 3 XT" nicht den AMD-Prozessoren mit 3D V-Cache, dies sind zwei unterschiedliche Produkt-Linien. Die kürzliche Aussage [11], wonach "Zen 3 XT" erst im ersten Quartal 2022 antritt, bezieht sich somit ebenfalls nicht auf die AMD-Prozessoren mit 3D V-Cache. Unabhängig davon ist jener Termin trotzdem anzunehmen, denn AMD hatte für die Prozessoren mit 3D V-Cache immer nur einen Produktionsstart im vierten Quartal 2021 in Aussicht gestellt – was normalerweise auf einen Auslieferungstermin im nachfolgenden Quartal hinzeigt. Nichtsdestotrotz hatte der Twitter dies nicht so gemeint, sondern tatsächlich nur auf den (vermutlichen) Marktstart von "Zen 3 XT" verwiesen – was unsererseits fälscherlicherweise den AMD-Prozessoren mit 3D V-Cache zugeordnet wurde (mit Bitte um Entschuldigung unsererseits).
Well, the Zen3 XT is a different product line from the 3D stacked cpu, so don't get that confused.
Quelle: Vegeta @ Twitter [10] am 2. Juni 2021
Diese neue Ansetzung von "Zen 3 XT" als eigentlicher Zen-3-Refresh sowie nunmehr zusätzlich den Prozessoren mit 3D V-Cache (kurz: "3DVC") ergibt dann vielfältige Möglichkeiten zu entsprechenden Produkten: Reguläre Zen-3-Prozessoren mit 3DVC, der Zen-3-Refresh mit 3DVC sowie auch ohne. Rechnet man dann auch noch die ebenfalls für Jahresanfang 2022 anstehende neue "Rembrandt"-APU ein, hat AMD hieraus sicherlich die Möglichkeit zu einem kompletten Refresh von Zen 3 [12] bzw. der Ryzen 5000 Serie. Angesichts der vielfältigen möglichen Produkte sowie auch des Punkts, dass bisher jede neue Ryzen-APU einen höheren Verkaufsnamen erhalten hat, dürfte dies letztlich doch in der "Ryzen 6000" Serie münden. AMD ziert sich derzeit noch, dies so zu titulieren, aber im APU-Bereich dürfte es als "Ryzen 6000 U/H/G" ziemlich sicher darauf hinauslaufen – und dann wäre es natürlich narrisch, zum gleichen Zeitpunkt die neuen Desktop-Modelle als "Ryzen 5000XT" oder "Ryzen 5000 mit 3DVC" laufen zu lassen.