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Bristol Ridge: Wie AMD die 7. Generation der APUs schneller gemacht hat

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AMD Logo 2013Auf der Computex präsentiert AMD in diesem Jahr die 7. Generation der APUs – also Kombination aus CPU-Kernen und einer schnellen integrierten GPU. Bristol Ridge, so der Codename der Desktop-Varianten, wird weiterhin in 28 nm gefertigt und auch bei der Architektur hat sich recht wenig getan. Dennoch will AMD im Vergleich zur Carrizo-Generation ein Plus von 20 Prozent erreicht haben. Die GPU ist laut AMD um bis zu 37 Prozent schneller.

Auch wenn es weiterhin bei der Fertigung in 28 nm bleibt, so hat sich beim eigentlichen Fertigungsprozess bei GlobalFoundries dennoch etwas verändert. Hinsichtlich der Effizienz brachte der Wechsel vom CZ- zum BR-Prozess bereits ein Plus von 10 Prozent. Hinzu kommen Veränderungen seitens AMD auf Transistorlevel.

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD
Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Eine dieser Änderungen sind die Shadow P-States. Normalerweise kann das Windows oder ein anderes Betriebssystem die APU mit acht unterschiedlichen Power-States ansteuern. AMD hat nun zwei weitere sogenannte Shadow P-States hinzugefügt, die eine feinkörnigere Kontrolle über den Zustand der APU ermöglichen. Dazu musste AMD 500 Sensoren auf dem Die unterbringen – hinzu kommt die dazugehörige Messelektronik. Aus den Sensordaten wird eine Spannungs/Taktkurve erstellt. Da dies abhängig von der Temperatur ist, geschieht dies in drei Stufen von 0 °C, 50 °C und 100 °C. Diese Spannungs/Taktkurve wird fest auf dem Prozessor verdrahtet und Spannung sowie Takt arbeiten in der Folge auf Grundlage dieser Tabelle. Die Frequenz ist dabei der fixe Wert, wohingegen die Spannung entsprechend variable angepasst wird.

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMDPräsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Die zweite wichtige Funktion zur Verbesserung der Effizienz der 7. Generation der APUs bei AMD ist der Reliability Tracker. Die dazugehörige Methodik und Implementation in Form von Schaltkreisen auf dem Chip war schon in Carrizo enthalten, allerdings benötigte AMD die Zeit zur Entwicklung der finalen Ausführung der Technik. Der Reliability Tracker adressiert wendet sich einem Problem zu, welches bei jeder Umsetzung eines Chips aus Silizium vorhanden ist. Die Leistung eines Chip degradiert über die Zeit. Kompensiert wird dies durch eine Anhebung des Taktes. Allerdings will AMD einen stabilen Betrieb über eine vordefinierte Zeit gewährleisten können. Der Grad der Degration lässt sich aber nur schwer prognoztizieren. AMD versucht sich möglichst nahe an dieser Prognose entlang zu bewegen, allerdings ist eine 100prozentige Angleichung nicht möglich und somit muss AMD Kompromisse eingehen. Mithilfe des neuen Reliability Trackers verbessert AMD die eigenen Prognosen und kann deutlich höhere Boost-Taktraten möglich machen. Der Reliability Tracker ist für 12 Prozent der Leistungssteigerung verantwortlich.

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMDPräsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Bei der Kühlung eines Notebooks spielt das Gehäuse eine immer wichtigere Rolle. So ist ein Notebook-Case inzwischen ein fester Bestandteil der Kühlung. Dies kann allerdings auch dazu führen, dass bestimmte Bereiche zu warm werden, was vor allem bei der Tastatur und der Handballenauflage für den Benutzer schnell unangenehm werden kann. AMD führt dazu nun ein neues Skin Temperature Aware Power Management (STAPM) ein. Dabei handelt es sich um bis zu fünf Temperatursensoren, die im Gehäuse und den wichtigen Bereichen verteilt sind. Lässt es eine aktuell niedrige Gehäuse-Temperatur zu, kann der Boost-Takt über einen deutlich längeren Zeitraum gehalten werden. Die schnell ansteigende Temperatur der APU selbst kann das eventuell vorhandene Potenzial der Kühlung nicht wiederspiegeln. AMD arbeitet mit den Notebook-Herstellern zusammen, um eine ideale Kurve für das jeweilige Modell zu erstellen. Das Skin Temperature Aware Power Management ist für 12 Prozent der Leistungssteigerung verantwortlich.

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMDPräsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Dritte wichtige Komponente ist die Boot Time Power Supply Calibration (BTC). Auch dabei wird Versorgung der APU verbessert, in dem zu bestimmten Zuständen höhere Spannungen erlaubt werden. Eine Rolle spielt dabei auch der Reliability Tracker, aber auch die Toleranzen der VRMs wird mit einbezogen. Ziel von BTC ist eine Reduzierung der Leistungsaufnahme dort wo es möglich ist, aber ebenso eine aggressivere Ansteuerung in den unterschiedlichen P-States.

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMDPräsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Botschaft hinter der Vorstellung der Techniken in der Fertigung von Bristol Ridge ist seitens AMD aufzuzeigen, dass trotz gleicher Fertigungsgröße deutliche Verbesserungen möglich sind. Dies zeigen Hersteller wie Intel, NVIDIA und AMD immer wieder. Nun muss AMD noch in ersten externen Tests beweisen müssen, dass man mit Bristol Ridge am CPU-Markt eine größere Rolle spielen will. Alles wartet dahingehend auf die Zen-Architektur, doch es wird noch einige Monate dauern, bis die ersten CPUs mit dieser neuen Architektur erscheinen werden. APUs werden bis auf weiteres ohnehin bei den Excavator-Kernen verbleiben.

Bristol Ridge im Überblick

  • vier Excavator-Kerne
  • acht GCN-Kerne
  • HSA kompatibel
  • HEVC und H.265 Support
  • AMD Secure Prozessor
  • integrierte Southbridge
  • 128 Bit DDR-Channel (DDR3 und DDR4)
  • 12 PCI-Express-3.0-Lanes
  • drei unabhängige Display-Ausgänge
  • USB 2.0, USB 3.0, SATA, UART, I2S
Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD
Präsentation der Bristol-Ridge-APU von AMD

Auf der Pressekonferenz der Computex wird AMD vermutlich noch einige weitere Details veröffentlichen. Wir werden die Meldung entsprechend ergänzen.

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