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Dieshots und weitere Details zur Fertigung der RYZEN-Prozessoren

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Auf der, der IEEE International Solid-State Circuits Conference, veröffentlichte AMD bereits erste Details zur Fertigung der RYZEN-Prozessoren und bewirbt das eigene Produkt mit einer höheren Packdichte gegenüber der aktuellen Fertigung bei Intel. Nun sind weitere Details dieser Präsentation öffentlich geworden, die unter anderem weitere Komponenten des Chips beschreiben und auch genauer auf die Ansteuerung in Form von Takt und Spannung eingehen.

Unter den neuen Informationen ist ein Dieshot eines Core Complex (CCX). Diesen hat man in schematischen Darstellungen schon häufiger gesehen, nun aber wurden Dieshots mit entsprechenden Beschriftungen versehen. Dabei wird auch auf die schnelle Anbindung des L3-Caches eingegangen.

Viel spannender aber sind die Informationen zur Spannungsversorgung der einzelnen Komponenten. Bereits bei einer der ersten offiziellen Präsentationen legte AMD großen Wert auf Funktionen, die unter dem Namen SenseMI Technology zusammengefasst sind und die sich aus den einzelnen Komponenten Pure Power, Precision Boost, Extended Frequency Range, Neural Net Prediction und Smart Prefetch zusammensetzen.

Möglich wird dies durch eine hohe Anzahl an Sensoren für die Spannung, die Temperatur und den Takt. Letztendlich ist es AMD möglich, jeden einzelnen Kern mit einer eigenen Spannung und einem eigenen Takt anzusteuern. Auch die L2- und L3-Caches sollen sich sogar in einzelnen Unterbereichen getrennt ansteuern lassen. Dies ist bei Intel aber auch nicht anders, denn auch hier wird sich seit Jahren auf die Effizienz des Designs konzentriert. In einem weiteren beschrifteten Dieshot werden die einzelnen Bereiche eines Zen-Kerns noch einmal genauer beschrieben. Auf diesem Bild wird dann auch einmal ersichtlich, wie kleine die ALU in einem solchen Kern ist und wie groß die restlichen Bereiche sind. Die Einheiten Caches, Schedular und Branch Prediction belegen einen Großteil des Platzes.

In einem Diagramm wird die Struktur der Zen-Architektur in den einzelnen Stufen noch einmal genauer erläutert.

Wie breit die Architektur inzwischen ist, zeigt ein Vergleich mit alten CPU-Architekturen. Angefangen bei Bobcat, über K8, Bulldozer und Steamroller bis hin zur Zen-Architektur.

Um einen Prozessor mit unterschiedlichen Spannungen ansteuern zu können, implementiert AMD verschiedene Spannungs-Domains, die in Abhängigkeit zueinander funktionieren und damit einzelne Kerne oder Bereiche wie die Caches versorgen. Über PFET-Schaltungen in zwei sogenannten Header Banks und eigenen Versorgungselementen in den 12 Metallschichten des Prozessors, werden im Falle eines Achtkern-Prozessors Core0 bis Core7 getrennt voneinander angesteuert.

Noch einmal zurück zu den zahlreichen Sensoren: AMD überwacht laut eigenen Angaben 1.300 kritische Punkte im Prozessor. Dazu sind unter anderem 48 schnelle Spannungssensoren vorhanden. Hinzu kommen 20 Temperatursensoren sowie neun sogenannte Droop-Detektoren. Diese Spannungs-Droops treten auf, wenn die Spannung unter Last stark abfällt – entsprechend muss dann gegengesteuert werden. Die Angabe von mehreren hundert Sensoren beruht sicherlich auch darauf, dass AMD nicht nur diese schnelle Sensoren einsetzt, sondern auch langsamere Modelle in eher unkritischen Bereichen einsetzt.

In den einzelnen Folien auf der International Solid-State Circuits Conference sind noch zahlreiche weitere Informationen enthalten, die sicherlich viel Spezialwissen voraussetzen. Sie bieten aber einen interessanten Einblick in die Arbeit in der Zen-Architektur.