Von YouTuber Moore's Law Is Dead [1] kommen erneut Informationen zu AMDs "Zen 4D" CPU-Kernen, welche bereits in diesem Mai [2] als Ansatz zu einer Hybrid-Architektur bei AMDs Zen-5-Architektur [3] erwähnt wurden. Danach soll "Zen 4D" die CPU-Kerne der Zen-4-Architektur [4] "verdichten" (english "dense"). Im genauen gibt es ein verändertes Cache-System (wahrscheinlich verkleinert), ein paar weniger Features (möglicherweise weniger AVX512-Features) und niedrigere Taktraten. Die Zielsetzung ist damit faktisch dieselbe, welche Intel bei den Effizienz-Kernen seiner Hybrid-Architekturen hat: Auf vergleichsweiser kleiner Chipfläche forciert über eine hohe Kern-Anzahl wirklich viel Multithreading-Performance aufzubieten – unter Verzicht auf die höchstmögliche Singlethread-Performance.
[5]AMD "Zen 4D" CPU-Kerne [6] © Moore's Law Is Dead @ YouTube [1]
Im Gegensatz zu Intel will AMD diese Zen4D-Kerne allerdings nicht zuerst in einem Hybrid-Produkt nutzen, sondern vielmehr hiermit eine extra Server-CPU namens "Bergamo" im zweiten Quartal 2023 auflegen. Jene wird ausschließlich Zen4D-Kerne enthalten und begründet somit eine zweite Linie an Zen-4-basierten Server-Prozessoren – neben "Genoa" als der Hauptvariante mit den vollwertigen Zen-4-Kernen. Die Zielsetzung bei "Bergamo" sind augenscheinlich Server-Projekte, wo Singlethread-Performance wirklich gar keine Rolle spielt und es nur darum geht, viel Multithread-Performance so energie-effizient wie möglich zu erreichen. Dies dürfte auf nicht einmal einen kleinen Teil des Server-Markts zutreffen, denn Singlethread-Performance interessiert eigentlich nur die Workstation-Benutzer und ist für echte Server-Anwendungen zumeist eher drittrangig.
Als Vorteil der Abspeckungen zwischen Zen4 und Zen4D wird ein Chiplet von letzterem dann gleich 16 CPU-Kerne tragen können (ein reguläres Zen-4-Chiplet hat dagegen weiterhin 8 CPU-Kerne). Damit sind auf einfachem Wege große Kern-Zahlen erreichbar – nur 4 Chiplets ergeben bereits 64 CPU-Kerne. Die 16-Kern-Chiplets wirken zudem dem Effekt entgegen, dass diese Chiplets zu klein werden (derzeit zwischen 70-85mm²) und damit zu viel Wärmeenergie auf zu geringer Chipfläche abgetragen werden muß. Aufgrund der genannten Abspeckungen und wegen eventueller Verdichtung auf Transistoren-Ebene (möglich bei geringerem Taktraten-Ziel) könnte jenes 16-Kern-Chiplet von Zen4D aber nicht einmal wesentlich größer als das reguläre Zen-4-Chiplet (angeblich 72mm² [7]) herauskommen.
Der eigentliche Clou ist natürlich, dass AMD sowohl diese Zen4D-Kerne als auch das komplette Zen4D-Chiplet nach "Bergamo" dann weiterverwenden kann – als kleine CPU-Kerne in einem Hybrid-Ansatz. Möglicherweise mag jener nicht ganz auf das Stichwort "big.LITTLE" zutreffen, weil schließlich immerhin die CPU-Kerne von Zen 4 hier bereits als "kleine" CPU-Kerne dienen. Eine Hybrid-Architektur ist dies jedoch trotzdem, wenn man es im selben Prozessor mit leistungsstärkeren CPU-Kernen paart – so wie es AMD laut MLID für die regulären Zen-5-Prozessoren vorhat (Zen4D-Kerne zusammen mit Zen-5-Kernen). Auch ein technisch anderer Ansatz, bei welcher nicht das Betriebssystem die Lastverteilung zwischen großen und kleinen CPU-Kernen vornimmt, sondern dies der Prozessor selber regelt, ändert nichts daran, dass es sich um eine Hybrid-Architektur mit einem Mix aus Performance- und Effizienz-Kernen handelt.
Nun hatte sich AMD allerdings erst kürzlich in einem Video zu "5 Jahre Ryzen" [8] gegenüber dieser Idee von gemischten CPU-Kerne (öffentlich) nicht besonders aufgeschlossen gezeigt. Wenn man sich den genauen Text hierzu ansieht, so beeinhaltet jener allerdings keine direkte Absage an Hybrid-Architekturen für alle Zeiten, sondern reitet eher darauf herum, dass AMDs aktueller Ansatz großartig und weiterhin ausbaufähig ist – sprich genau das, was das Marketing über das aktuelle Produkt jeweils sagen sollte. Dass die Entwicklungs-Abteilung inzwischen vielleicht schon wieder an ganz anderen Dingen arbeitet, ist üblicherweise nicht das Thema dieserart Hersteller-Aussagen – und somit bleibt die Möglichkeit offen, dass die Gerüchte über einen Hybrid-Ansatz bei Zen 5 dennoch stimmen.
Mixed cores is one approach, the Android ecosystem took that a long time ago. But the way we plan to do it is going back to our roots, this Zen philosophy. We built a core that is physically much more smaller than what other companies were building in x86 land. When you pack that together with process leadership, packaging leadership like chiplets or 3D V-cache, when you pack that in with new firmware work we're doing, we can drive to much, much lower power profiles than we're even at today. We are the power efficiency leader today. We can keep doing that.
Quelle: AMDs Robert Hallock in einem AMD-Video @ YouTube [8] am 12. Oktober 2021
MLID gehen diesbezüglich von einer Konstruktion recht ähnlich zu Intels Hybrid-Ansatz aus: 8 große CPU-Kerne der Zen-5-Architektur zuzüglich 16 Zen4D-Kernen, höchstwahrscheinlich in jeweils eigenen Chiplets. Dies würde allerdings beim Zen-5-Chiplet die Frage aufwerfen, wie klein jenes unter der 3nm-Fertigung werden wird, sprich ob damit noch eine gute Wärmeabgabe möglich ist. Alternativ könnte AMD auch den Weg von Zen 4 gehen, wo das Zen-4-Chiplet aufgrund klar dickerer CPU-Kerne auch nicht viel kleiner als die Chiplets von Zen 2 [9] & Zen 3 [10] ausfällt – trotz auch in diesem Fall einem Vorteil in der Chipfertigung. Relativ dicke CPU-Kerne von Zen 5 würden in jedem Fall zu der These passen, dass AMD bei der Zen-5-Architektur einen sehr erheblichen IPC-Sprung plant. All dies muß sich natürlich noch mittels weiterer Leaks bestätigen – doch bis zum Zen-5-Release ist noch einiges an Zeit, MLID geben hierzu (derzeit) das vierte Quartal 2023 an.
Nachtrag vom 8. November 2021
Mittels der Keynote zum "AMD Accelerated Data Center" Event [11] wurde einiges zu den zukünftigen Server/HPC-Plänen bei AMD gesagt. Hierbei gab es auch eine neue Roadmap zu AMDs Server-Prozessoren, welche erstmals die zwei verschiedenen Server-Prozessoren auf Basis der Zen-4-Architektur [4] zeigt: "Genoa" mit regulären Zen-4-Kernen (bis zu 96), sowie "Bergamo" mit abgespeckten "Zen 4c" Kernen (bis zu 128) nennt. Bis auf den kleinen Namenswechsel von "Zen 4D" zu "Zen 4c" bestätigen sich damit die Gerüchte der letzten Woche über einen extra, abgespeckten CPU-Kern bei AMD sowie der darauf basierenden extra Server-CPU "Bergamo". Offen bleibt vorerst natürlich, inwiefern sich der zweite Teil dieser Gerüchte noch bestätigt – nachdem AMD bei Zen 5 [3] eine Hybrid-Architektur aus Zen5- und Zen4c-Kernen anbieten soll.
[12]AMD Server-Prozessoren Roadmap 2017-2022 [13]