Mobilprozessoren Ryzen 4000U/H: Acht abgespeckte Zen-2-Kerne für Notebooks

Desktop-Prozessoren der Reihe Ryzen (Threadripper) 3000 und die Server-Modelle Epyc 7002 sind als Verbünde aus je einem I/O-Die und bis zu acht CPU-Chiplets modular aufgebaut. Die Kombiprozessoren Ryzen 4000U und Ryzen 4000H (Codename Renoir) dagegen bestehen jeweils aus einem einzelnen 7-Nanometer-Siliziumchip, der CPU-Kerne, GPU und Chipsatzfunktionen vereint. Das steigert die Produktionskosten, bietet ansonsten aber viele Vorteile.

Auffällig ist der kleine Cache verglichen mit bisherigen Zen-2-Prozessoren: Bei den Achtkern-Mobilprozessoren wie dem Ryzen 7 4800U nennt AMD 12 MByte, aufgeteilt in je 512 KByte Level-2-Cache pro Rechenkern und 4 MByte L3-Zwischenspeicher pro CPU Complex (CCX). Beim Desktop-Achtkerner Ryzen 7 3700X ist der L3-Cache mit zweimal 16 MByte viermal so groß.

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Kleines, monolithisches Die

Zur Vorstellung der Zen-2-Architektur erklärte AMD, dass der verdoppelte L3-Cache von Ryzen 3000 (Desktop) gegenüber Ryzen 2000 die höheren Latenzen durch die Kommunikation zwischen mehreren Siliziumchips kompensiert. Je mehr Daten die Rechenkerne lokal im Cache vorhalten können, desto seltener müssen sie Daten über das I/O-Die nachladen. Bei den Kombiprozessoren Ryzen 4000U/H sitzen Rechenkerne und Speicher-Controller im selben Siliziumchip, wodurch die Latenz bei Speicherabfragen sinkt – AMD erzielt mit weniger Zwischenspeicher eine ähnliche Performance.

Durch eine weitere Cache-Halbierung spart AMD Chipfläche ein. Diesen Schritt ging der Hersteller schon mit den Vorgängergenerationen Ryzen 3000U/H (Picasso) beziehungsweise Ryzen 2000U/H (Raven Ridge). Aus Platzgründen hat AMD bei Ryzen 4000U/H vermutlich auch die integrierte Grafikeinheit von maximal elf Compute Units (704 Shader) auf acht Compute Units (512 Shader) verkleinert. Dank deutlich gestiegener Taktfrequenzen und schnellerem Speicher schafft die GPU laut AMD trotzdem höhere Bildraten als der Vorgänger Ryzen 3000U/H. Die 4000er-Serie unterstützt wahlweise DDR4-3200 oder LPDDR4X-4266 statt DDR4-2400, womit die Übertragungsrate von rund 36 GByte/s auf bis zu 64 GByte/s steigt.

Mit den Designentscheidungen drückt AMD die Chipfläche des Renoir-Dies auf schätzungsweise rund 150 mm² – 60 mm² weniger als beim 12-nm-Vorgänger Picasso (Ryzen 3000U/H). Früher gingen wir von vier Rechenkernen bei den neuen Kombiprozessoren aus, um die Chipfläche und damit die Kosten zu drücken. Mit acht leicht abgespeckten Rechenkernen hat AMD hingegen ein Trumpf gegen Konkurrent Intel im Ärmel, der in der gleichen 15-Watt-Klasse einen einzigen Sechskerner anbietet, den Core i7-10710U. Gleichzeitig dürften bei 150 mm² die Produktionskosten moderat bleiben. AMDs Firmenchefin Lisa Su betonte auf der IT-Messe CES 2020 niedrigere Verkaufspreise verglichen mit Intel, wodurch sich Marktanteile gewinnen lassen.

Höhere Effizienz

Der Datenaustausch zwischen mehreren Siliziumchips kostet mehr Energie als die Kommunikation innerhalb eines einzelnen Dies. Bei Notebooks ist eine niedrige Leistungsaufnahme für lange Akkulaufzeiten besonders wichtig. AMD muss jedes mögliche Watt einsparen, was derzeit gegen ein Chiplet-Design spricht.

Gegenüber der Webseite AnandTech hat AMD bestätigt, dass Ryzen 4000U/H höchstens mit PCI Express 3.0 und nicht mit PCIe 4.0 arbeitet. Auch dabei dürfte es ums Stromsparen gehen, da die Übertragung der doppelten Datenmenge Energie kostet. Im Alltag ist eine NVMe-SSD mit PCIe 3.0 wohl selbst in Premium-Notebooks schnell genug. Einzig die Anbindung eines eigenständigen Grafikchips wie der Radeon RX 5700M oder Radeon RX 5600M könnte mit PCIe 3.0 einen Kompromiss darstellen.

(mma)