معماری Zen 3 با لیتوگرافی 5 نانومتری – تیم سرخ همه را غافلگیر می‌کند

شاید باور این جمله “معماری Zen 3 با لیتوگرافی 5 نانومتری” کمی سخت باشد اما Digitimes یک بمب خبری را درباره معماری بعدی تیم سرخ یعنی Zen 3 ارائه کرده. براساس این گزارش AMD فناوری 7nm EUV کمپانی TSMC را برای استفاده از لیتوگرافی پیشرفته 5 نانومتری برای پردازنده‌های دسکتاپ Ryzen 4000 Vermeer کنار می‌گذارد.

با توجه به این گزارش، به نظر می‌رسد که AMD قرار است تبدیل به مشتری اصلی نود پردازشی 5nm+ کمپانی TSMC باشد. شرکت تایوانی به تازگی وارد دوران 5 نانومتری خود در آپریل 2020 شده و البته انتظار می‌رود تولید انبوه را در فصل چهارم 2020 آغاز کند.

معماری Zen 3 با لیتوگرافی 5 نانومتری

قبل‌تر انتظار می‌رفت که AMD لاین آپ Zen 2 با فناوری 7 نانومتری TSMC با چیپ‌های Zen 3 براساس فناوری پیشرفته‌تر 7 نانومتری جایگزین کند. با این حال به نظر می‌رسد که تیم سرخ با قدرت ادامه می‌دهد، زیرا قرار است نود 7 نانومتری را کنار گذارد تا از لیتوگرافی فوق پیشرفته 5nm+ بهره گیرد. مشخصا چنین تصمیم افزایش کارایی عظیمی نسبت به پردازنده‌های نسل فعلی را وعده می‌دهد.

ادعا شده که AMD اولین مشتری TSMC خواهد بود که از نود 5 نانومتر پلاس برای لاین آپ پردازنده‌های نسل بعدی Zen 3 استفاده می‌کند. چیپ‌های Zen 3 انتظار می‌رفت که در اواخر فصل سوم (بازه سپتامبر تا اکتبر) معرفی شوند اما با توجه به شروع تولید انبوه (فناوری 5 نانومتر) در فصل چهارم، احتمالا زمان معرفی (یا عرضه) به 2021 منقل شده باشد. ظاهرا CES 2021 به عنوان یکی از رویدادهای مهم برای رونمایی AMD از پردازنده‌های دسکتاپ Ryzen 4000 Vermeer، اعلام گشته.

نکته جالب اینجاست که در گزارش ما تنها شاهد اشاره به استفاده پردازنده‌های دسکتاپ رایزن 4000 از فناوری ساخت 5 نانومتر پلاس هستیم. ریز معماری Zen 3 در خانواده نسل بعدی EPYC یعنی Milan نیز حضور خواهد داشت اما در اینجا اشاره‌ای به آنها نشده. به نظر می‌رسد که AMD اولین محصولات سرور خود را کمی با تاخیر عرضه نماید زیرا تولید انبوه 5nm+ در اواخر امسال شروع خواهد شد. تیم سرخ می‌بایست هر چیپی که قادر به تولید آن است را به مشتریان HPC مختلفی که از قبل قرارداد خرید پردازنده‌های نسل بعدی EPYC را امضا کرده‌اند، تحویل دهد در حالی که به شکل همزمان باید در بازار مصرف کننده نیز رایزن‌ها را در حجم مناسب عرضه کند.

ظاهرا AMD نه تنها از فناوری پیشرفته 5nm+ شرکت TSMC استفاده خواهد کرد، بلکه از یک نسخه کاملا بهبود یافته آن بهره می‌برد. قبلا گزارش شده بود که پردازنده‌های Zen 4 قرار است از یک نود بهبود یافته 5nm+ از سوی TSMC استفاده کنند اما براساس گزارش جدید حتی مدل‌های Zen 3 نیز نسخه انحصاری خود را دریافت خواهند کرد. WikiChip بخشی از نقشه راه TSMC را به شکل ساده منتشر نموده که می‌توانید تفاوت‌ها را در هر نسل مشاهده کنید:

TSMC 7nm N7P

• 7 درصد عملکرد بهتر در توان مصرفی مشابه در مقایسه با N7
• 10 درصد مصرف انرژی کمتر در عملکرد مشابه در مقایسه با N7

TSMC 7nm N7+

• 10 درصد عملکرد بهتر در توان مصرفی مشابه در مقایسه با N7
• 15 درصد مصرف انرژی کمتر در عملکرد مشابه در مقایسه با N7

TSMC 5nm N5

• 15 درصد عملکرد بهتر در توان مصرفی مشابه در مقایسه با N7
• 30 درصد مصرف انرژی کمتر در عملکرد مشابه در مقایسه با N7

TSMC 5nm N5P

• 7 درصد عملکرد بهتر در توان مصرفی مشابه در مقایسه با N5
• 15 درصد مصرف انرژی کمتر در عملکرد مشابه در مقایسه با N5

حرکت به سوی 5nm+ همچنین می‌تواند به خوبی توضیح دهد که چرا ما شاهد عرضه خانواده به روز شده Zen 2 یا Ryzen 3000 Matisse Refresh در اواسط 2020 هستیم. این لاین آپ به روز شده در واقع محصولاتی موقتی برای بازار مصرف کننده تا زمان عرضه نسل بعد خواهند بود. فارغ از تمام این حرف‌ها، پردازنده‌های 5nm+ در اوایل سال 2021 یعنی خطر بسیار بزرگ‌تر برای اینتل که در 2021 احتمالا بخش اعظمی از محصولاتش تنها بر پایه فناوری 10 نانومتری تولید شوند در حالی که معماری Zen 3 با لیتوگرافی 5 نانومتری ارائه می‌شود.

اطلاعاتی که از پردازنده‌های دسکتاپ Ryzen 4000 در اختیار داریم

کلیدی‌ترین قابلیت هسته‌های Zen 3 خود معماری خواهد بود که ظاهرا به روز رسانی بزرگی نسبت به Zen 2 خواهند بود. با توجه به خود AMD طراحی Zen 3 به شکل کامل یک معماری پردازنده جدید بوده که افزایش IPC و سرعت کلاک بی سابقه‌ای را فراهم خواهد کرد. با توجه به Red Gaming Tech منابع آنها اشاره داشته‌اند که Zen 3 نقشه راه Zen را متحول خواهد کرد و افزایش IPC بالای دیگری را نسبت به Zen 2 ارائه می‌دهد.

گفته شده در عملیات‌های ترکیبی که از هر دو واحد صحیح و اعشاری معماری Zen بهره می‌برند، Zen 3 می‌تواند به شکل میانگین 17 درصد IPC بالاتری را ارائه کند. همچنین ادعا شده که عملیات‌های صحیح 10 تا 12 درصد افزایش کارایی را دریافت کرده‌اند در حالی که عملیات‌های اعشاری می‌توانند تا 50 درصد افزایش کارایی را دریافت کنند. عملیات‌های صحیح بیشترین چیزیست که اپلیکشین‌های معمول رده مصرف کننده از آنها استفاده می‌کنند اما برنامه‌های سنگین که از عملیات اعشاری بهره می‌برند، Zen 3 پتانسیل این را دارد که یک برگ برنده اساسی برای صنعت و بخصوص بازار سرور باشد.

تغییرات در حافظه کش

ما همچنین می‌توانیم شاهد یک تغییر بزرگ در بحث طراحی حافظه کش در طی مراسمی برای پردازنده‌های EPYC باشیم، جایی که Zen 3 احتمالا از طراحی حافظه کش یکپارچه بهره مند می‌شود که در واقع اجازه می‌دهد هر هسته Zen 3 نسبت به هر هسته Zen 2 به دو برابر حافظه کش در اختیار داشته باشد. در Zen 2 هر CCD از دو CCX تشکیل شده که هر CCX نیز از 16 مگابایت حافظه کش سطح سه جداگانه بهره مند است، حتی اگر چه CCD حاوی 32 مگابایت حافظه کش سطح سه می‌باشد. با Zen 3 تمام 32 مگابایت حافظه کش در اختیار هر دو CCX خواهد بود و البته به یاد داشته باشید که Zen 3 می‌تواند بیش از 32 مگابایت حافظه کش در اختیار داشته باشد.

درباره سرعت کلاک بیشتر نیز سخنانی مطرح شده که انتظار می‌رود بین 200 تا 300 مگاهرتز فرکانس بالاتری را در پردازنده‌های Zen 3 شاهد باشیم که از این نظر آنها را به مدل‌های نسل نهم اینتل نزدیک‌ خواهد کرد. همین موضوع به علاوه افزایش عظیم IPC و تغییرات معمول معماری می‌تواند باعث شود که با چیپ‌های بسیار سریع‌تر از Ryzen 3000 مواجه شویم که خود یک افزایش کارایی فوق العاده را در مقایسه با پردازنده‌های Ryzen 2000 و Rzyen 1000 به همراه داشته در حالی که بیشتر طبق ادعای خود AMD یک محصول تکاملی بوده تا انقلابی.

اجازه دهید بگوییم Ryzen 9 3950X که در حال حاضر فرکانس پایه 3.5 گیگاهرتز و بوست 4.7 گیگاهرتز را در اختیار دارد، مدلی که جانشین آن خواهد بود احتمالا فرکانس پایه 4 گیگاهرتز و بوست 5 گیگاهرتز را فراهم می‌کند که می‌تواند فوق العاده باشد. هر چند که در آخر سرعت کلاکی که AMD ادعا می‌کند اهمیتی ندارد، بلکه سرعت کلاکی که پردازنده می‌تواند برای مدت زمان طولانی آن را حفظ کند مهم خواهد بود. Ryzen 9 3950X می‌تواند سرعت کلاک خود را بین 4.4 تا 4.5 گیگاهرتز حفظ نماید که آن هم با یک سری به روز رسانی (AGESA BIOS) بدست آمده و البته همچنان این به روز رسانی‌ها ادامه دارند.

آزمایش واقعی برای لاین آپ Ryzen 4000 می‌تواند توانایی آنها در حفظ سرعت کلاک تبلیغ شده باشد که فعلا نگرانی کوچکی برای برخی کاربرانیست که پردازنده‌های Ryzen 3000 را تهیه کرده‌اند، اما همچنان عملکرد این چیپ‌ها خارق العاده است که نشان می‌دهد سرعت کلاک تنها معیاری نیست که این روزها باید برای مقایسه پردازنده‌ها و معماری آنها در نظر گرفته شود. پردازنده‌های AMD Ryzen 4000 و پلتفرم X670 انتظار می‌رود تا پایان سال 2020 عرضه شود، زیرا AMD به تازگی کار خود را با لاین آپ Ryzen 3000 به پایان رسانده. ما فکر می‌کنیم زمانی بین آگِست تا اکتبر 2020 می‌تواند عرضه احتمالی سری جدید رایزن باشد، با این حال باید صبر کنیم و ببینیم چه اتفاقاتی رخ خواهد داد.

مشخصات پردازنده‌های مختلف رایزن

نقشه راه لو رفته

حتی یک نقشه راه جدید نیز توسط Red Gaming Tech به اشتراک گذاشته شده که اشاره می‌کند برنامه AMD برای عرضه پردازنده‌های آتی خود تا سال 2022 به چه شکل است. این نقشه راه بر اساس تخمین‌هاست اما همچنان اطلاعات خوبی را برای ما بازگو می‌کند. در ابتدا چیپ‌های EPYC Milan احتمالا در اواسط سال 2020 عرضه شده و با سوکت فعلی SP3 سازگار هستند، از PCI Express 4.0 پشتیبانی می‌کنند، مدل‌هایی تا 64 هسته (شاید بیشتر) و توان حرارتی از 120 تا 225 وات در اختیار دارند و در مجموع طراحی آنها از 9 چیپ تشکیل می‌شود که 8 عدد متعلق به Zen 3 و یک عدد متعلق به I/O خواهند بود، درست به مانند EPYC Rome.

سپس سری Ryzen 4000 و Ryzen Pro 4000 با اسم رمز Vermeer هستند که از سوکت AM4 به پشتیبانی کرده و با PCIe 4.0 / DDR4 نیز سازگار هستند. پردازنده‌های Ryzen 4000 بر پایه Zen 3 تا 8 هسته به ازای هر CCX را شامل می‌شوند و گفته شده از همان پیکربندی دو CCD و یک I/O die به مانند نسل رایزن 3000 بهره مند خواهند شد. با این حال Mark Papermaster از AMD در مصاحبه‌ای با Tomshardware گفته بود که ممکن است چیپ‌های مصرف کننده در نسل بعد نیز شاهد افزایش تعداد هسته‌ها باشند.

پاسخ Mark منحصرا به لاین آپ مصرف کننده اشاره داشت، جایی که از او پرسیده شده بود آیا 32 هسته برای پلتفرم Ryzen منطقیست یا خیر:

من هیچ مانعی برای این فضا (رده مصرف کننده) متصور نیستم و دلیل آن نیز اینجاست که تنها کمی زمان می‌برد تا نرم افزارها از مزیت چند هسته بهره مند شوند. اما ما از چنین مشکلی عبور کرده‌ایم، حالا برنامه‌های بیشتر و بیشتری از مزیت چند هسته‌ای و چند رشته‌ای استفاده می‌کنند. در آینده نزدیک من هیچ نقطه اشباعی برای هسته‌ها نمی‌بینم. شما باید بسیار با ملاحظه باشید زمانی که قصد اضافه کردن هسته‌های بیشتری را دارید، زیرا قصد ندارید قبل از آن که برنامه‌ها بتوانند از مزیت آنها استفاده کنند، چنین اقدامی انجام دهید. تا زمانی که شما تعادل را حفظ کنید، من فکر می‌کنم ما به چنین روندی ادامه خواهیم داد.

فارغ از آن، حتی به پردازنده‌های EPYC Genoa و سری Ryzen 5000 نیز اشاره شده. هر دو لاین آپ بر اساس Zen 4 خواهند بود و پلتفرم کاملا جدیدی را به همراه دارند که در واقع Ryzen 5000 تحت سوکت AM5 فعالیت خواهد کرد در حالی که EPYC Genoa از سوکت FP5 پشتیبانی می‌کند. فعلا باید منتظر باشیم تا صحت افزایش کارایی 20 درصدی Zen 3 را در چیپ‌های Ryzen 4000 مشاهده کنیم البته اگر اخبار معماری Zen 3 با لیتوگرافی 5 نانومتری صحیح باشند، چنین افزایشی کاملا قابل انتظار است.

بیشتر بخوانید: تولید نود ویژه 5 نانومتری برای AMD توسط TSMC – تیم سرخ مشتری خاص

بیشتر بخوانید: لاین آپ دسکتاپ Matisse Refresh تایید شد – کاهش قیمت برای مدل‌های فعلی