AMD‘nin 3D V-Cache teknolojisinin kilit rol oynayacağından daha önce söz etmiştik. İlk olarak 5800X3D modelinde kullanılan bu teknoloji kısa süre içinde olgunlaştı. İlk olarak 7nm Zen 3 çekirdeklerine entegre edildi, şimdi ise 5nm Zen 4 çekirdeklerine uygun hale getirildi.
Bildiğiniz gibi, CCD’nin üzerine istiflenen bu ek önbellek birimi oyunlarda büyük performans katkısı sağlıyor. Kırmızı takım 3D V-Cache’in ikinci nesline yaptı lakin henüz Intel’in rakip bir teknolojisi yok. Bu da AMD’nin hem oyun hem de belirli veri merkezi uygulamaları için performans liderliğini ele geçirmesine imkan tanıyor.
Şirket, önceki nesil 5800X3D ile hız aşırtmaya izin vermemişti. Ancak artık hem otomatik hız aşırtma özelliği Precision Boost Overdrive (PBO) hem de Curve Optimizer’ın kullanımına izin veriliyor. AMD, Curve Optimizer’ın daha fazla performans elde etmek için en iyi şekilde çalışacağını söylüyor. Manuel hız aşırtma desteği ise yine sunulmayacak gibi görünüyor.
3D V-Cache Nasıl Uygulanıyor?
3D V-Cache’in arkasındaki fikir nispeten basit, ancak uygulama karmaşık. Herhangi bir çip üstü önbelleğin arkasındaki temel fikir, sık erişilen verileri yürütme çekirdeklerine mümkün olduğunca yakın tutmak ve böylece ana belleğe yapılan yüksek gecikmeli ziyaretleri ortadan kaldırmaktır.
Sonuç olarak, çekirdekler veri beklemek zorunda kalmaz, böylece daha fazla veri işler ve performansı artırır. L3 önbellek diğer önbelleklerden (L1 ve L2 gibi) daha yavaştır, ancak daha yüksek kapasitesi nedeniyle daha fazla veri depolayabilir. Bu sayede daha fazla faydalı veriyi çekirdeklere yakın tutmak (isabet oranı) mümkün.
AMD’nin buna “Oyun Önbelleği (Game Cache)” adını vermesinin bir nedeni var: L3 önbellek performans için çok önemli. Oyunlar, yüksek L3 gecikme süresinden ve düşük önbellek kapasitesi/isabet oranlarından olumsuz etkilenebilir. Özetleyecek olursak, yüksek önbellek kapasitesi daha iyidir.
AMD, TSV’ler (Through Silicon Via) aracılığıyla alt kalıba bağlanan ek bir SRAM yongasını çipin yanlarındaki ısı üreten çekirdeklerden izole etmek için doğrudan bilgi işlem kalıbının (CCD) ortasına yerleştiriyor. Bununla birlikte, yonganın üzerine konumlanan ısı yayıcı için düz bir yüzey oluşturmak üzere çekirdeklerin üzerinde bir silikon şim kullanmak gerekiyor.
Silikon mükemmel bir termal iletken, ancak şim ve ekstra SRAM kalıbı, alt kalıptan ısı dağılımını kaçınılmaz olarak azaltacak ve böylece daha az termal boşluk kalacak. Başka bir deyişle, 3D V-Cache teknolojili çipler daha sıcak çalışacak. Ekstra bellek ayrıca daha fazla güç tüketimine yol açıyor. AMD ise dengeyi kurabilmek için işlemcilerinde hem taban hem boost frekanslarını kısıtlıyor.
Kırmızılıların 3D çip istifleme teknolojisi, temelde TSMC’nin SoIC teknolojisine dayanmakta. TSMC’nin SoIC teknolojisi, iki kalıbı birbirine bağlamak için mikro darbeler veya lehim kullanmıyor. Bunun yerine iki kalıp, TSV kanallarının herhangi bir yapıştırma malzemesi olmadan eşleşebileceği şekilde mükemmel düz bir yüzeye frezelenerek önbellek ve çekirdek arasındaki mesafeyi 1000 kat azaltıyor. Bu da bant genişliğini artırırken ısı ve güç tüketimini azaltıyor. AMD, tekniğin TSV’ler gibi arka uçlarla silikon fabrikası benzeri üretim kullandığını, yani üretim akışının normal bir çipinkine benzer olduğunu söylüyor.
7nm Core Complex Die (CCD), 80.7mm^2 silikon üzerine yayılmış 4.15 milyar transistöre sahip. Daha küçük 7nm 3D V-Cache kalıbı ise yalnızca 41mm^2 boyutunda ve buna rağmen 4,7 milyar transistöre sahip. Bu, transistör yoğunluğunun iki katından biraz daha fazlasına sahip olduğu anlamına geliyor.
AMD, SRAM için özel, yoğunluk açısından optimize edilmiş 7nm’lik bir üretim teknolojisini kullandı. Standart bir bilgi işlem yongasının farklı amaçlar için çeşitli tipte transistörler içerdiğini, bu nedenle yoğunluğun kalıp boyunca değiştiğini hatırlatmakta fayda var.
2. Nesil 3D V-Cache Teknolojisi
Ryzen 7000 serisinde kullanılan ikinci nesil 3D V-Cache teknolojisi, 7nm Zen 3 CCD yerine 5nm Zen 4 CCD üzerine entegre ediliyor. İlk nesilde ek önbellek katmanı olarak L3 SRAM yongası (L3D) kullanılmıştı, şirket yeni nesilde yine aynı tasarıma bağlı kaldı.
İlk olarak AMD, 7nm SRAM kalıbını küçülttü. Önceki nesilde istiflenen yonga 41 mm² boyutundayken yeni nesilde 36 mm² boyutunda. Toplam transistör sayısı ~ 4,7 milyar ile aynı kalmış, bu da demek oluyor ki yeni nesilde transistör yoğunluğu daha fazla. Bunun nedeni, yonganın SRAM için özelleşmiş, yoğunluğu optimize edilmiş bir 7nm sürümünü kullanması. Ayrıca önbellekte bulunan tipik kontrol devresinden de yoksun; bu devre, gecikme yükünü azaltmaya da yardımcı olan temel kalıpta bulunuyor. Öte taraftan 5nm kalıp, basitleştirilmiş L3 SRAM yongasında bulunmayan veri yolları ve diğer yapı türleri ile birlikte çeşitli transistör türleri içeriyor.
| 2. Nesil 7nm 3D V-Cache Yongası | İlk Nesil 7nm 3D V-Cache Yongası | 5nm Zen 4 Core Complex Die (CCD) | 7nm Zen 3 Core Complex Die (CCD) | |
| Boyut | 36mm^2 | 41mm^2 | 66.3 mm^2 | 80.7mm^2 |
| Transistor Değeri | ~4.7 milyar | 4.7 milyar | 6.57 milyar | 4.15 milyar |
| MTr/mm^2 (Transistor Yoğunluğu) | ~130.6 milyon | ~114.6 milyon | ~99 milyon | ~51.4 milyon |
CPU tasarımcısı, temel kalıptaki 5nm L3 önbelleğinin daha küçük boyutu nedeniyle (artan yoğunluk ve diğer faktörlerin bir sonucu olarak) güç TSV’lerini L3’ten L2 bölgesine genişletmek zorunda kaldı. Temel kalıp için AMD, eski 7nm temel yongaya kıyasla L3 önbelleğinde, veri yollarında ve kontrol mantığında 0,68x etkili alan ölçekleme elde etti.
Sinyal TSV’leri temel kalıptaki L3 önbellek alanında kalıyor, ancak şirket yeni arabirim tasarımında genel devreleri azaltmak için birinci nesil tasarımdan öğrendiklerini uygulayarak L3 önbelleğindeki TSV alanını %50 küçülttü. AMD’nin uyguladığı tüm iyileştirmeler ve geçici çözümler, bant genişliğinde %25’e varan (2,5 TB/sn) bir artış sağladı. Ayrıca herhangi bir ölçüt verilmese de verimlilik de iyileşti.
