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Fuga de la hoja de ruta de AMD: principales cambios en los gráficos y la plataforma en Zen 4

Una hoja de ruta recientemente filtrada pretende mostrar el futuro de las CPU de AMD, con Zen 4 destacado como un importante punto de inflexión para la empresa. Como siempre es el caso, los lectores deben tener en cuenta que estamos hablando de rumores, no de hechos.

Ha pasado bastante tiempo desde que hice un análisis de la hoja de ruta de AMD, por lo que debemos analizar un poco de lo que se avecina en 2021-2022 antes de hablar sobre Zen 4. La fila superior de nombres en clave se refiere a la línea de CPU de escritorio de AMD. La segunda fila son los chips APU móviles y de escritorio de AMD. La tercera columna, Vermeer, Cezanne, Lucienne, Van Gogh y Chagall, son las CPU con las que AMD lidera en 2021.

Lucienne (tercera fila, tercera columna) es una actualización de la plataforma móvil Renoir de 2020, pero con relojes ligeramente mejores y más hilos. Van Gogh es un poco complicado. Parece que se deriva del trabajo que AMD ha realizado en Xbox Series X y PlayStation 5, con una CPU Zen 2 combinada con una GPU RDNA2, pero, según los informes, apunta a una potencia de 5-18W.

Hay evidencia de AMD de que Van Gogh existe, pero ocupa un lugar extraño en la línea de productos de AMD en relación con Cezanne y Lucienne. Esta diapositiva hace referencia a LPDDR5, pero algunas pruebas filtradas recientemente implican que el chip podría admitir DDR5 de cuatro canales. Entre los dos, LPDDR5 suena mucho más probable. DDR5 ni siquiera está en el mercado todavía, y una interfaz de memoria de cuatro canales de escritorio tradicional en un chip de computadora portátil consumiría mucha energía. Finalmente, está Chagall, la plataforma Threadripper de AMD.

Una nota importante: este documento alinea a Vermeer, que se lanzó en 2020, con Cezanne, que se lanzó en 2021. Este documento es una hoja de ruta de familia de productos, no una hoja de ruta temporal, es decir: muestra qué productos se incluirán en un determinado generación o familia Ryzen, exactamente cuándo se lanzarán esos productos.

Suponemos que Warhol debutará en la computadora de escritorio en 2021, pero que Rembrandt, Barceló y Dragon Crest serán todos productos de 2022. La afirmación de 6 nm es un poco sorprendente y podría no ser precisa. Según TSMC, el beneficio de 6nm sobre 7nm es que ofrece hasta un 18 por ciento más de densidad de transistores, sin beneficios comunicados en rendimiento o potencia. AMD e Intel no suelen intentar maximizar la densidad, debido al impacto negativo que puede tener en la velocidad del reloj.

Rembrandt entrega RDNA2 a APU móviles y de escritorio en 2022, pero la actualización de Barceló asegura que Vega sobreviva un año más. Esta diapositiva implica que AMD lanzará primero la compatibilidad con AM5 y DDR5 en dispositivos móviles, y que Zen 3+ abarcará ambos enchufes, con el estilo de escritorio limitado a DDR4 y la versión móvil que ofrece DDR5. AMD podría optar por la compatibilidad con DDR5 y LPDDR5 para aprovechar los ahorros de energía que ofrecen ambos estándares en comparación con la DDR4 convencional.

Si estas predicciones son precisas, significa que Rembrandt será la plataforma más avanzada de AMD durante gran parte de 2022. Sospechamos que AMD omitirá el lanzamiento de APU de escritorio basadas en Rembrandt, dado que los chips móviles supuestamente usan un zócalo de CPU diferente. Parece que el fabricante de x86 tiene algo más en mente.

Lo que pueden traer Zen 4, Ryzen 7000

Se supone que Zen 4 se lanzará para escritorio a fines de 2022 o principios de 2023. Será la primera plataforma de escritorio de AMD en 5nm, su primer chip con PCIe 5.0, y será la primera vez que AMD ofrezca una solución gráfica en cada CPU.

AMD es la empresa que popularizó por primera vez la idea de que una CPU y una GPU compartan la misma pieza de silicio, desde la adquisición de ATI en 2006. Es irónico, por lo tanto, que Intel haya hecho un mejor trabajo en la creación de gráficos básicos. capacidad disponible en toda su línea de productos. A partir de Zen 4, esto cambia y RDNA2 está disponible en toda la pila de productos. Ese es un cambio más grande de lo que parece.

AMD puede haber adoptado chiplets para sus CPU de escritorio, pero sus APU son firmemente monolíticas, incluidas las APU Cezanne / Ryzen 5000 de ocho núcleos disponibles en dispositivos móviles. Hay una buena razón para esto. A pesar del marketing que los rodea, los chiplets no son un positivo unilateral. AMD paga una penalización en términos de área de troquel, latencia y consumo de energía en comparación con un chip monolítico. En el espacio de escritorio, estas desventajas son pequeñas, especialmente considerando que AMD puede utilizar una CPU de escritorio de 12 núcleos y una de 16 núcleos a un costo por chip más bajo de lo que pagaría de otra manera. En las computadoras portátiles, sin embargo, AMD ha optado por seguir con un diseño más convencional. Las consolas de AMD, de manera similar, son arquitecturas monolíticas.

La integración de una GPU en un diseño de CPU chiplet presenta ciertos desafíos. En teoría, AMD podría construir un chiplet GPU monolítico para colocarlo junto a la matriz de E / S, pero los requisitos de estructura de este tipo de disposición serían formidables. Podría funcionar para un chiplet de CPU conectado a un chiplet de GPU, pero dudamos que AMD pueda conectar esta solución a Epyc.

Alternativamente, AMD posiblemente podría construir una GPU en Ryzen chiplet y distribuye las cargas de trabajo entre múltiples chiplets mientras trata la gama completa de chiplets como una tarjeta gráfica contigua. Los núcleos de la GPU en cada chiplet presumiblemente se conectarían a los núcleos de la CPU a través del L3 o potencialmente un caché L4. En el diagrama a continuación, eso equivaldría a un clúster de GPU ubicado entre el CCX y el bloque «Infinity Fabric», separado del CCX funcionalmente, pero aún conectado a través del LLC.

Topología Ryzen-5K

Esperamos que AMD rediseñe Infinity Fabric para el encogimiento del dado Zen 4 y posiblemente incluya un nuevo dado de E / S, asumiendo que uno no se inclina para Zen 3+. Sin embargo, insertar una matriz de GPU teórica en la topología CCX anterior no cambia la cantidad de enlaces Infinity Fabric necesarios en todo el chip, ya que las CU de GPU se integrarían completamente en cada chiplet.

Cada chiplet Zen 4 contendría, digamos, 128-256 núcleos de cómputo GPU (este número es completamente teórico y podría ser mayor). Un Ryzen 7000 de 12 o 16 núcleos ofrecería proporcionalmente más núcleos de GPU. Un Epyc de 64 núcleos con 256 núcleos por chiplet ofrecería un máximo de 2,048 núcleos de GPU en toda la CPU.

AMD se ha mostrado reticente a discutir la IA con mucho detalle, pero los ejecutivos le han dicho a ExtremeTech que no están ciegos ante los rápidos avances o el potencial a largo plazo de la industria. A diferencia de la mayoría de sus pares, incluidos Qualcomm, Intel y Apple, AMD no ha lanzado al mercado una NPU de bajo consumo ni se ha centrado en adoptar conjuntos de instrucciones SIMD que mejoren específicamente el rendimiento de la IA. Si AMD quiere competir en este espacio, y dice que lo hace, la incorporación de un clúster CU en cada chiplet Zen 4 proporcionaría una unidad aceleradora garantizada. La distribución de una carga de trabajo entre varios chiplets también podría reducir la formación de puntos calientes.

Sospecho, de nuevo, si esta filtración es precisa, que esta es la razón por la que el bloque RDNA2 para Zen 4 es verde en el escritorio pero rojo en el móvil. Todos los diseños monolíticos convencionales de AMD, tanto para Vega como para RDNA2, están indicados en rojo. Vemos un bloque verde único y solitario. Aparece al mismo tiempo que otros rumores implican que AMD lanzará RDNA2 integrado en cada chip Ryzen.

Desde el principio, el gran tema de AMD con Ryzen ha sido la reutilización, con el mismo diseño de chiplet escalando desde un escritorio de gama baja hasta un servidor de gama alta. Un chiplet Zen 4 con hardware RDNA2 integrado (o CDNA2, si AMD fuera en esa dirección con Threadripper / Epyc) proporcionaría potencia de procesamiento adicional para los cálculos de IA al aprovechar la IP existente de AMD en lugar de requerir una solución desde cero. No hay pruebas de esto, es una especulación de mi parte y no tengo información privilegiada, pero si la compañía quiere colocar GPU dentro de chiplets, tiene que construir un solo bloque de GPU unificado que se conecte a cada chiplet o lo ha hecho. para construir un poco de GPU dentro de cada chiplet. El segundo parece más fácil de escalar que el primero.

AMD se enfrentará a la nueva competencia de los procesadores Alder Lake y Raptor Lake de Intel desde finales de 2021-2023. Pero aparte de los nuevos núcleos híbridos que vienen con Alder, no sabemos mucho sobre estos chips, aparte del hecho de que Intel espera ahorros de energía significativos gracias a la adopción de núcleos híbridos.