AMD está fabricando una CPU híbrida y así es como se verá

Cuando Intel lanzó sus chips Alder Lake de 12.ª generación a finales de 2021, hizo algo realmente único al utilizar dos tipos de núcleos completamente diferentes en el mismo paquete. Por supuesto, Intel no inventó lo que llama "arquitectura híbrida", ya que Arm estaba haciendo esencialmente lo mismo en lo que llama grande. POCO durante años. Sin embargo, en el escritorio, esto fue un gran problema ya que permitió a Intel lograr una gran cantidad de rendimiento mientras usaba menos energía y área que la que tendría una CPU no híbrida. Mientras tanto, AMD ha seguido ofreciendo solo una arquitectura por CPU.

Pero ese no será el caso para siempre, ya que AMD ya casi ha confirmado que su primer procesador híbrido está en el horizonte. Esto no sólo es un gran problema en el sentido técnico, sino que también significa que AMD está tomando notas de Intel por una vez (un Recordemos que Intel alguna vez se burló de la estrategia de chiplets de AMD y ahora está fabricando sus propios chiplets, que llevan la marca losas). No sabemos exactamente hasta dónde llegará AMD con su arquitectura híbrida, pero ya tenemos detalles cruciales sobre la que probablemente será la primera CPU híbrida de la compañía.

Cómo la arquitectura híbrida puede hacer que Ryzen sea aún mejor

Aunque AMD tiene muchos productos de CPU diferentes, en este caso solo me centraré en Ryzen para computadoras de escritorio y portátiles. artículo, principalmente porque la arquitectura híbrida se ha utilizado tradicionalmente para cosas de consumo y no mucho (si algo más. Sin embargo, los puntos que planteo aquí se aplicarán en gran medida a otras cosas como el segmento de centros de datos.

Una de las cosas sobre las que comúnmente veo que la gente se pregunta es por qué Intel incluye sus CPU con núcleos E débiles en lugar de núcleos P completos. Después de todo, los núcleos P son mucho más rápidos que los núcleos E, por lo que, obviamente, Intel está tomando atajos, ¿verdad? De hecho, las CPU híbridas como el Core i9-13900K no sólo son algunas de las Las mejores CPU disponibles en la actualidad, ni siquiera serían posibles sin E-cores, y todo se reduce a dos cosas: potencia y área.

En primer lugar, si bien los núcleos P son mucho más rápidos que los núcleos E, también consumen más energía. Para CPU como la 13900K, menos eficiencia significa menos rendimiento, ya que roza el límite de cuánta energía puede consumir una CPU sin calentarse demasiado. Además de la eficiencia, los núcleos E también son mucho más pequeños que los núcleos P y, al utilizar muchos núcleos E, Intel puede ofrecer más rendimiento en un tamaño más pequeño. Más E-cores pueden permitir que los programas de subprocesos múltiples se escalen en múltiples núcleos, al mismo tiempo que se obtienen los beneficios del ahorro de espacio al usar estos núcleos más pequeños.

Al ofrecer diferentes núcleos optimizados para el rendimiento y la eficiencia, las CPU de arquitectura híbrida pueden sortear un enigma de diseño fundamental que existe en CPU tradicionales. Para aumentar el rendimiento de un solo subproceso, es necesario hacer que los núcleos sean más robustos individualmente, pero esto a menudo resulta en un consumo de energía ineficiente y uso del área. Sin embargo, para obtener un mejor rendimiento de subprocesos múltiples, se necesitan muchos núcleos, pero la ineficiencia de energía y área hace que sea más difícil de lograr. Al ofrecer lo mejor de ambos mundos, la arquitectura híbrida evita este dilema de diseño central.

Cómo sería una CPU AMD híbrida

Podría decirse que la arquitectura híbrida ha hecho Las mejores CPU de Intel, y sus CPU híbridas están diseñadas como todas las CPU híbridas anteriores, con todos los núcleos de CPU compartiendo el mismo silicio (al igual que muchas CPU a menudo incorporan gráficos integrados junto con los núcleos de CPU). Sin embargo, las posibilidades con AMD son muy diferentes porque la empresa también utiliza chiplets además de los diseños monolíticos tradicionales. Aunque ya sabemos mucho sobre el primer chip híbrido de AMD, hay muchas más posibilidades a considerar.

Afortunadamente, no necesitamos especular sobre la arquitectura aquí porque AMD ya tiene núcleos grandes (de rendimiento) y núcleos pequeños (de eficiencia). Los núcleos Zen normales, como el Zen 4, serían los núcleos grandes, mientras que los nuevos núcleos variantes 'c' optimizados en potencia y eficiencia espacial, como el Zen 4c, serían los más pequeños. Aunque Zen 4c debuta por primera vez como una CPU de servidor optimizada para la nube gracias a su capacidad para poner 128 núcleos en una sola CPUMe pregunto si AMD siempre tuvo la intención de usarlo para arquitectura híbrida o si este es un plan nuevo. Por el contrario, La primera CPU de servidor E-core de Intel aún no ha salido.

Al ofrecer diferentes núcleos optimizados para el rendimiento y la eficiencia, las CPU de arquitectura híbrida pueden sortear un enigma de diseño fundamental que existe en las CPU tradicionales.

Ya conocemos algunos de los detalles clave de la APU Phoenix 2 de AMD, que será el primer chip híbrido que lanzará la empresa. Sabemos que es una APU de seis núcleos y podemos suponer razonablemente que tiene dos núcleos Zen 4 y cuatro núcleos Zen 4c, y el resultado final es que Phoenix 2 es significativamente más pequeño que Phoenix. Sin embargo, también se reduce significativamente en comparación con la APU Phoenix normal en otros lugares; no tiene capacidades de Ryzen AI y sus gráficos integrados están limitados a cuatro núcleos, que es un tercio de la iGPU en Phoenix. Entonces, Zen 4c no es lo único que hace que Phoenix 2 sea más pequeño.

Si bien Phoenix 2 se está fabricando y es posible que incluso esté en las computadoras portátiles que puedes comprar ahora mismo, hay un problema. El Ryzen 3 7440U de cuatro núcleos aparentemente usará ambos Phoenix y Phoenix 2, y dado que AMD obviamente quiere que este chip funcione de manera consistente, eso significa que es posible que el 7440U no aproveche al máximo la arquitectura híbrida de Phoenix 2. Es posible que el 7440U incluso solo use los núcleos Zen 4c, pero aún no lo sabemos con certeza. El Ryzen 5 7540U también podría usar Phoenix 2 (aunque AMD confirmó que esto no está sucediendo todavía), pero tampoco aprovechará al máximo el diseño híbrido.

Además, no está claro qué tan beneficiosos serán los núcleos Zen 4c para dispositivos móviles. Si bien AMD ha dicho que las CPU de su centro de datos Zen 4c son más eficientes que sus procesadores Zen 4 habituales, la empresa no reveló si Zen 4c es más eficiente a la misma velocidad de reloj o si es más eficiente porque tiene sincronización más bajo. Si Zen 4 es tan eficiente como Zen 4c a la misma frecuencia, entonces sólo su densidad es una ventaja significativa. Dicho esto, probablemente en un futuro próximo sepamos qué tan bueno es Phoenix 2 una vez que finalmente se lance en serio.

Un problema que AMD está encontrando en las computadoras de escritorio es que solo puede colocar dos chiplets de CPU (también llamados Troquel complejo central o un CCD) en una CPU convencional, y eso dejó a Ryzen estancado en 16 núcleos desde 2019. Obtener un mayor número de núcleos requiere un diseño completamente nuevo que sería costoso y un gran dolor de cabeza; Obviamente, no es posible aumentar la cantidad de CCD en la CPU ya que las CPU AM5 Ryzen simplemente no tienen espacio. Sin embargo, los CCD Zen 4c tienen 16 núcleos en lugar de los 8 de los CCD Zen 4, y usar uno de cada uno permitiría a AMD alcanzar la marca de 24 núcleos sin problemas.

AMD también podría diseñar un nuevo chiplet que contenga núcleos Zen y Zen c-variante, lo que lo hace bastante similar a las CPU híbridas de Intel. Sin embargo, no creo que AMD hacer esto, principalmente porque no le gusta diseñar nuevos chips a menos que tengan casos de uso amplios, y estos chiplets híbridos probablemente solo se usarían para Ryzen. Además, por razones técnicas, cada chiplet probablemente vendría con ocho núcleos Zen y ocho núcleos Zen tipo c, cuando lo ideal sería tener más núcleos Zen c-variante que los normales. AMD podría hacer algunas modificaciones arquitectónicas para cambiar eso, pero nuevamente, AMD odia gastar dinero de manera frívola.

De todos modos, si AMD decide llevar sus núcleos compactos tipo C al escritorio, entonces probablemente nos espera un número de núcleos mucho, mucho mayor que el que hemos visto antes. Los chiplets hicieron posible la primera CPU convencional de 16 núcleos con el Ryzen 9 3950X de AMD, y la arquitectura híbrida en Raptor Lake de Intel nos trajo el primer procesador de 24 núcleos para la corriente principal. Con chiplets y arquitectura híbrida combinados, podríamos ver fácilmente una CPU de 40 núcleos si AMD combina un chiplet de 8 núcleos que usa núcleos Zen normales con un chiplet de 32 núcleos que usa núcleos de variante c.

Para AMD, la arquitectura híbrida es natural y quizás incluso necesaria

La propuesta muerte de la Ley de Moore puede tener profundas consecuencias para AMD y cómo diseña las CPU. Los chiplets son una forma de sortear el creciente costo de fabricar procesadores, así como las mejoras cada vez menores que aporta cada nuevo proceso. El nodo de proceso de 3 nm de TSMC, que AMD utilizará para Zen 5, es particularmente pobre ya que proporciona, en el mejor de los casos, una pequeña aumento en la densidad de caché además de una ganancia relativamente pobre en densidad analógica (que es lo que hace que los núcleos menor). Para una empresa innovadora como AMD, incorporar una arquitectura híbrida parece el camino natural a seguir.

Phoenix 2 será el primer chip híbrido de AMD, pero podría ser sólo el comienzo. Es evidente que AMD está empezando poco a poco con un chip que no se utilizará exclusivamente para procesadores híbridos, pero en En las próximas generaciones, no dudo que AMD intentará exprimir todas las ventajas que pueda del híbrido. arquitectura. Funcionó muy bien para Intel, por lo que tal vez veamos diseños híbridos impulsando algunos de Las mejores CPU de AMD en el futuro.