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Renoir vs. Cezanne: Die Änderungen sind klein, aber fein

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cezanneHeute fällt das Embargo rund um die neuen Ryzen-Mobile-Prozessoren der 5000-Serie alias Cezanne. Wir werden euch heute noch keinen Test eines Notebooks mit den neuen Ryzen-Prozessoren bieten können und konzentrieren uns stattdessen zunächst auf die mobilen GPUs der GeForce-RTX-30-Serie.

Aber dennoch wollen wir nach der offiziellen Vorstellung der Prozessoren zur CES Anfang Januar noch einige weitere Informationen in unsere Berichterstattung einfließen lassen.

Mit der Einführung der Ryzen-5000-Mobile-Prozessoren vereinheitlichte AMD das Namensschema dahingehend, dass nur alle aktuelle Prozessoren eben aus der 5000-Serie entspringen und es keine Verwirrung mehr durch die Zugehörigkeit zu einer 4000-Serie oder ähnlichem gibt. Die Bereinigung auf der einen Seite geht allerdings mit der Aufspaltung einiger Modelle einher, die eben nicht auf Zen 3 basieren, sondern noch auf Zen 2. Es gilt also auch bei den Ryzen-5000-Mobile-Prozessoren genauer hinzuschauen.

Ryzen 5000 Mobile
Modell Zen-Architektur Kerne/Threads Basis/Boost L3-Cache GPU TDP
Ryzen 9 5980HX Zen 3 8 / 16 3,3 / 4,8 GHz 16 MB Vega 8 45+ W
Ryzen 9 5980HS Zen 3 8 / 16 3,0 / 4,8 GHz 16 MB Vega 8 35 W
Ryzen 9 5900HX Zen 3 8 / 16 3,3 / 4,6 GHz 16 MB Vega 8 45+ W
Ryzen 9 5900HS Zen 3 8 / 16 3,0 / 4,6 GHz 16 MB Vega 8 35 W
Ryzen 7 5800H Zen 3 8 / 16 3,2 / 4,4 GHz 16 MB Vega 8 45 W
Ryzen 7 5800HS Zen 3 8 / 16 2,8 / 4,4 GHz 16 MB Vega 8 35 W
Ryzen 5 5600H Zen 3 6 / 12 3,3 / 4,2 GHz 16 MB Vega 6 45 W
Ryzen 5 5600HS Zen 3 6 / 12 3,0 / 4,2 GHz 16 MB Vega 6 35 W
Ryzen 7 5800U Zen 3 8 / 16 1,9 / 4,4 GHz 16 MB  Vega 8 15 W
Ryzen 7 5700U Zen 2 8 / 16 1,8 / 4,3 GHz 8 MB Vega 8 15 W
Ryzen 5 5600U Zen 3 6 / 12 2,3 / 4,2 GHz 16 MB Vega 7 15 W
Ryzen 5 5500U  Zen 2 6 / 12 2,1 / 4,0 GHz 8 MB Vega 6 15 W
Ryzen 3 5300U Zen 2 4 / 8 2,6 / 3,8 GHz 4 MB Vega 5 15 W

Mit der Umstellung des weiterhin monolithischen Design auf die Zen-3Architektur gehen natürlich alle Vorteile einher, die wir von den Desktop-Prozessoren kennen. In einem Deep Dive zu diesen Modellen sind wir auf die Architektur genauer eingegangen. Die 1T/IPC-Leistung hat einen deutlichen Sprung gemacht. Das zuvor geteilte CCX-Cache-Design wurde vereinheitlich, das für die Desktop-Prozessoren einen nun 32 MB großen L3-Cache nach sich zieht. Für die mobilen Varianten alias Cezanne verdoppelt AMD den Cache von 8 auf 16 MB.

Die Umstellung auf die Zen-3-Architektur ist natürlich das markanteste Merkmal der Ryzen-5000-Mobile-Prozessoren. Aber es gibt auch vieles, was im Vergleich zur bisherigen Generation identisch bleibt. Dazu gehört der Speichercontroller, der weiterhin DDR4-3200 und LPDD4-4266 unterstützt.

Kommen wir nun aber zu den ersten neuen Details zu den Cezanne-Prozessoren. Laut AMD haben diese ihren Tape Out nur wenige Monate nach der Einführung der ersten Zen-2-Prozessoren, also irgendwann im Sommer 2019, geschafft. Es hat also noch einmal gut 18 Monate gedauert, bis wir die Prozessoren nun in den ersten Notebooks sehen.

Gegenüberstellung der Prozessoren

Renoir Cezanne
Fertigung: 7 nm 7 nm
Anzahl der Transistoren: 9,8 Milliarden  10,7 Milliarden
Chipgröße: 156 mm² 180 mm²
Transistordichte: 62,82 MTr/mm² 59,44 MTr/mm²

Die Cezanne-Prozessoren werden in 7 nm bei TSMC gefertigt. Wie so oft wird es hier aufgrund der Stückzahlen sicherlich gewisse Anpassungen geben, die AMD zusammen mit TSMC hat einfließen lassen, um die Charakteristik des Siliziums in der Fertigung den Wünschen AMDs anzupassen. 10,7 Milliarden Transistoren werden auf eine Fläche von 180 mm² gepackt, was eine Transistordichte von 59,44 MTr/mm² bedeutet. Hinsichtlich der Packdichte kommt ein Renoir-Prozessor auf 62,82 Millionen Transistoren pro Quadratmillimeter (MTr/mm²) – bringt 9,8 Milliarden Transistoren auf 156 mm² unter. Das Plus in der Größe des Chips geht vermutlich zu einem Großteil auf den verdoppelten L3-Cache zurück.

Wie gesagt bleibt AMD bei den APUs dem monolithischen Design treu. In der Blockdarstellung der Topologie wird der Infinity Fabric als das zentrale Element deutlich, welches zwischen den Zen-3-Kernen, der iGPU und den I/O-Komponenten sitzt.

Für die iGPU bleibt es bei der Vega-GPU mit 8 Compute Units und den bereits bekannten Anpassungen für die Fertigung in 7 nm, die der Vega-Architektur für den Desktop nur in Form der Radeon VII zuteil wurde. Aufgrund der grundsätzlichen Verbesserungen in der Fertigung kann AMD den Takt allerdings im Maximalbereich von 2,0 auf 2,1 GHz anheben. Für die einzelnen Modelle kann das Taktplus aber auch durchaus 350 MHz betragen.

Um dem mobilen Charakter der Prozessoren etwas mehr Hintergrund zu geben hat AMD einige Veränderungen am Speichercontroller vorgenommen. So kann dieser mit niedrigeren Spannungen betrieben werden, wenn die Last auf dem Speicherinterface moderat ist. Außerdem soll der Wechsel zwischen den verschiedenen Lastzuständen besser erfasst und darauf reagiert werden können. Das physikalische Interface (PHY) wird für eine niedrigere Spannungsversorgung überbrückt.

In der Spannungsregulierung nimmt AMD aber noch weitere Änderungen vor. So war es bisher so, dass wenn eine Last auf der GPU lag und diese mit 1,1 V betrieben wurde, dies zugleich auch bedeutete, dass alle bis zu acht CPU-Kerne ebenfalls mit 1,1 V betrieben wurden.

Für Cezanne hat AMD diese Kopplung nun aufgehoben und zudem können die einzelnen Kerne mit unterschiedlichen Spannungen und Taktraten betrieben werden. So wird die Leistungsaufnahme an die jeweiligen Anwendung abgepasst. Ein Spiel lastet die GPU komplett aus, während aber nur vier CPU-Kerne benötigt werden – sprich nur die vier Kerne und die GPU bekommen die maximal notwendige Spannung und arbeiten mit dem maximal notwendigen Takt.

Außerdem will AMD die Dynamik, mit der Spannung und Takt angepasst werden, noch besser den wirklichen Anforderungen der Anwendungen angepasst haben. Ein schnellerer Wechsel in den Lastzuständen sorgt nicht nur für mehr Leistung, sondern umgekehrt spart er auch Strom ein und sorgt somit für längere Akkulaufzeiten.

Natürlich bietet AMD auch gleich Benchmarks und Messungen, welche die Verbesserungen verdeutlichen sollen. Aber am besten machen wir uns davon selbst ein Bild und werden dazu auch bald die Gelegenheit haben.