A AMD está fazendo uma CPU híbrida, e aqui está como será

Quando a Intel lançou seus chips Alder Lake de 12ª geração no final de 2021, ela fez algo realmente único ao usar dois tipos de núcleos completamente diferentes no mesmo pacote. É claro que a Intel não inventou o que chama de “arquitetura híbrida”, já que a Arm estava fazendo essencialmente a mesma coisa no que chama de grande. POUCO durante anos. No entanto, em desktops, isso foi um grande negócio, pois permitiu à Intel atingir um alto desempenho usando menos energia e área do que uma CPU não híbrida teria. A AMD, entretanto, continuou a oferecer apenas uma arquitetura por CPU.

Mas isso não será assim para sempre, pois A AMD já praticamente confirmou que seu primeiro processador híbrido está no horizonte. Isso não é apenas um grande negócio no sentido técnico, mas também significa que a AMD está tomando notas da Intel pela primeira vez (um lembrete de que a Intel uma vez zombou da estratégia de chips da AMD e agora está fabricando seus próprios chips, que são marcados como azulejos). Não sabemos exatamente até onde a AMD irá com sua arquitetura híbrida, mas já temos detalhes cruciais sobre o que provavelmente será o primeiro CPU híbrido da empresa.

Como a arquitetura híbrida pode tornar o Ryzen ainda melhor

Embora a AMD tenha muitos produtos de CPU diferentes, estou focando apenas no Ryzen para desktops e laptops neste artigo, principalmente porque a arquitetura híbrida tem sido tradicionalmente usada para coisas de consumo e não muito (se algo mais. No entanto, os pontos que afirmo aqui se aplicarão amplamente a outras coisas, como o segmento de data center.

Uma das coisas que geralmente vejo as pessoas se perguntando é por que a Intel embala suas CPUs com núcleos E fracos em vez de núcleos P completos. Afinal, os núcleos P são muito mais rápidos que os núcleos E, então, obviamente, a Intel está economizando, certo? Na verdade, não são apenas CPUs híbridas como o Core i9-13900K alguns dos melhores CPUs disponíveis hoje, eles nem seriam possíveis sem E-cores, e isso se resume a duas coisas: potência e área.

Em primeiro lugar, embora os núcleos P sejam muito mais rápidos que os núcleos E, eles também consomem mais energia. Para CPUs como o 13900K, menos eficiência significa menos desempenho, uma vez que atinge o limite de quanta energia uma CPU pode consumir sem esquentar muito. Além da eficiência, os núcleos E também são muito menores que os núcleos P e, ao usar muitos núcleos E, a Intel pode agregar mais desempenho em um tamanho menor. Mais E-cores podem permitir que programas multithread sejam escalonados em vários núcleos, ao mesmo tempo que aproveitam os benefícios da economia de espaço com o uso desses núcleos menores.

Ao oferecer diferentes núcleos otimizados para desempenho e eficiência, as CPUs de arquitetura híbrida são capazes de contornar um enigma fundamental de design que existe em CPUs tradicionais. Para aumentar o desempenho de thread único, você precisa tornar os núcleos individualmente mais robustos, mas isso geralmente resulta em consumo de energia ineficiente e uso da área. Para um melhor desempenho multithread, no entanto, você precisa de muitos núcleos, mas a ineficiência de energia e área torna isso mais difícil de alcançar. Ao oferecer o melhor dos dois mundos, a arquitetura híbrida contorna esse dilema central de design.

Qual seria a aparência de uma CPU AMD híbrida

A arquitetura híbrida sem dúvida fez As melhores CPUs da Intel, e suas CPUs híbridas são projetadas como todas as CPUs híbridas anteriores, com todos os núcleos da CPU compartilhando o mesmo silício (da mesma forma que muitas CPUs geralmente incorporam gráficos integrados ao lado dos núcleos da CPU). No entanto, as possibilidades com a AMD são muito diferentes porque a empresa também utiliza chips, além dos designs monolíticos tradicionais. Embora já saibamos muito sobre o primeiro chip híbrido da AMD, há muito mais possibilidades a serem consideradas.

Felizmente, não precisamos especular sobre arquitetura aqui porque a AMD já possui núcleos grandes (de desempenho) e núcleos pequenos (de eficiência). Núcleos Zen regulares, como o Zen 4, seriam os núcleos grandes, enquanto os novos núcleos variantes 'c' otimizados para potência e eficiência de área, como o Zen 4c, seriam os pequenos. Embora o Zen 4c esteja estreando pela primeira vez como uma CPU de servidor otimizada para nuvem, graças à sua capacidade de colocar 128 núcleos em uma única CPU, eu me pergunto se a AMD sempre pretendeu usá-lo para arquitetura híbrida ou se este é um novo plano. Por contraste, A primeira CPU de servidor E-core da Intel ainda não foi lançada.

Ao oferecer diferentes núcleos otimizados para desempenho e eficiência, as CPUs de arquitetura híbrida são capazes de contornar um enigma fundamental de design que existe nas CPUs tradicionais.

Já conhecemos alguns dos principais detalhes do APU Phoenix 2 da AMD, que é o primeiro chip híbrido que a empresa lançará. Sabemos que é uma APU de seis núcleos e podemos razoavelmente assumir que ela tem dois núcleos Zen 4 e quatro núcleos Zen 4c, e o resultado final é que o Phoenix 2 é significativamente menor que o Phoenix. No entanto, também foi significativamente reduzido em comparação com o APU Phoenix normal em outros lugares; ele não possui recursos Ryzen AI e seus gráficos integrados são limitados a quatro núcleos, o que representa um terço do iGPU em Phoenix. Portanto, o Zen 4c não é a única coisa que torna o Phoenix 2 menor.

Embora o Phoenix 2 esteja sendo fabricado e possa até estar em laptops que você pode comprar agora, há um problema. O Ryzen 3 7440U quad-core aparentemente usará ambos Phoenix e Chips Phoenix 2, e como a AMD obviamente deseja que esse chip tenha um desempenho consistente, isso significa que o 7440U pode não aproveitar ao máximo a arquitetura híbrida do Phoenix 2. O 7440U pode até usar apenas os núcleos Zen 4c, mas ainda não temos certeza disso. O Ryzen 5 7540U também poderia usar o Phoenix 2 (embora a AMD tenha confirmado que isso ainda não está acontecendo), mas também não aproveitará totalmente o design híbrido.

Além disso, não está claro quão benéficos serão os núcleos Zen 4c para dispositivos móveis. Embora a AMD tenha afirmado que suas CPUs de data center Zen 4c são mais eficientes do que seus processadores Zen 4 regulares, a empresa não divulgou se o Zen 4c é mais eficiente na mesma velocidade de clock ou se é mais eficiente porque tem clock mais baixo. Se o Zen 4 for tão eficiente quanto o Zen 4c na mesma frequência, então apenas sua densidade é uma vantagem significativa. Dito isto, provavelmente saberemos num futuro próximo quão bom é o Phoenix 2 quando for finalmente lançado para valer.

Um problema que a AMD está enfrentando em desktops é que ela só pode colocar dois chips de CPU (também chamados de Matriz Complexa Central ou um CCD) em uma CPU convencional, e isso deixou Ryzen preso em 16 núcleos desde 2019. Obter uma contagem maior de núcleos requer um design totalmente novo que seria caro e uma grande dor de cabeça; obviamente, aumentar o número de CCDs na CPU não é possível, já que as CPUs AM5 Ryzen simplesmente não têm espaço. No entanto, os CCDs Zen 4c têm 16 núcleos em vez dos 8 nos CCDs Zen 4, e usar um de cada permitiria à AMD atingir a marca de 24 núcleos sem problemas.

A AMD também poderia projetar um novo chip que contém núcleos Zen e Zen variante C, tornando-o bastante semelhante aos CPUs híbridos da Intel. No entanto, não acho que a AMD irá fazer isso, principalmente porque não gosta de projetar novos chips, a menos que tenham casos de uso amplos, e esses chips híbridos provavelmente seriam usados ​​apenas para Ryzen. Além disso, por razões técnicas, cada chiplet provavelmente viria com oito núcleos Zen e oito núcleos Zen tipo C, quando idealmente você teria mais núcleos Zen variante C do que os normais. A AMD poderia fazer algumas modificações arquitetônicas para mudar isso, mas, novamente, a AMD odeia gastar dinheiro levianamente.

Independentemente disso, se a AMD decidir trazer seus núcleos compactos tipo C para o desktop, provavelmente teremos contagens de núcleos muito, muito mais altas do que jamais vimos antes. Os chips tornaram possível a primeira CPU mainstream de 16 núcleos com o Ryzen 9 3950X da AMD, e a arquitetura híbrida no Raptor Lake da Intel nos trouxe o primeiro processador de 24 núcleos para o mainstream. Com chips e arquitetura híbrida combinados, poderíamos facilmente ver uma CPU de 40 núcleos se a AMD combinasse um chiplet de 8 núcleos usando núcleos Zen regulares com um chiplet de 32 núcleos usando núcleos variante C.

Para a AMD, a arquitetura híbrida é natural e talvez até necessária

A proposta de morte da Lei de Moore pode ter consequências profundas para AMD e como ela projeta CPUs. Os chips são uma forma de contornar o custo crescente dos processadores de fabricação, bem como as melhorias cada vez menores que cada novo processo traz. O nó de processo de 3 nm da TSMC, que a AMD usará para o Zen 5, é particularmente pobre, pois fornece, na melhor das hipóteses, um pequeno aumento na densidade do cache, além de um ganho relativamente fraco na densidade analógica (que é o que torna os núcleos menor). Para uma empresa inovadora como a AMD, incorporar a arquitetura híbrida parece ser o caminho natural a seguir.

Phoenix 2 será o primeiro chip híbrido da AMD, mas pode ser apenas o começo. A AMD está claramente começando pequena aqui com um chip que não será usado exclusivamente para processadores híbridos, mas em nas próximas gerações, não duvido que a AMD tentará extrair todas as vantagens que puder do híbrido arquitetura. Funcionou muito bem para a Intel, então talvez veremos designs híbridos alimentando alguns dos As melhores CPUs da AMD no futuro.