Renoir měří ~150 mm², jde o nejmenší „velké“ APU v historii AMD
Příští rok to bude deset let, co AMD vstoupila na trh procesorů s integrovanou grafikou. A to takovou, která zvládá víc než jen zobrazovat plochu, přehrávat video nebo rozběhnout hru z počátků 3D akcelerace. Na pozici integrované grafiky se za tu dobu vystřídalo pět architektur, na pozici procesorových jader to bylo šest architektur.
APU | rok | proces | CPU | GPU | plocha |
---|---|---|---|---|---|
Llano | 2011 | 32nm | 4/4× K10,5 | 400 SP VLIW-5 | 226 mm² |
Trinity Richland | 2012 2013 | 32nm | 4/4× Piledriver | 384 SP VLIW-4 | 246 mm² |
Kaveri | 2014 | 28nm | 4/4× Steamroller | 512 SP GCN2 | 245 mm² |
Carrizo Bristol Ridge | 2015 2016 | 28nm | 4/4× Excavator | 512 SP GCN3 | 245 mm² |
Raven Ridge Picasso | 2017 2019 | 14nm 12nm | 4/8× Zen(+) | 704 SP Vega | 210 mm² |
Renoir | 2020 | 7nm | 8/16× Zen 2 | 512 SP Vega+ | ~150 mm² |
Použito bylo pět výrobních procesů, mezi nimiž byly větší či menší rozdíly. První dva návrhy ještě využily rychlý (ale energeticky náročný) SOI v rámci 32nm generace, poslední SOI, na které AMD vyráběla procesory. Následovaly dva návrhy využívající planární bulk v rámci 28nm generace. Tím byla snížena taktovací frekvence, ale i výrobní náklady, takže se nabízela kompenzace výkonu ztraceného nižšími takty použitím více tranzistorů. Přestože tedy nový proces přinesl zmenšení tranzistorů, plocha čipu už zůstala blízká 250 mm². Přechod na FinFET (3D) tranzistory se 14nm generací umožnil - přes použití větších procesorových jader a více grafických stream-procesorů - plochu jádra umravnit.
S Renoir došlo díky 7nm procesu (stále FinFET) k zajímavým změnám. FinFET procesy jsou drahé. Cenu výroby ovlivňují dvě podstatné složky: Cena za wafer a cena za masky. Cena za masky je jednorázový náklad (představit si to můžete jako když se rozhodnete péct bábovky na kšeft a jdete si koupit formu), ale s každou menší generací FinFET výroby jsou masky dražší, protože jich je potřeba - pro vykreslení jemnějších detailů - více. Cena za wafer je rovněž generaci od generace vyšší, což je dáno nákladnějším vývojem každé další generace procesu, vyššími nároky na čistotu substrátů a materiálů, a tak dále.
Pro APU Renoir, tedy AMD, má vliv ještě jeden faktor a to výrobce. Zatímco Raven Ridge a Picasso bylo vyráběné u GlobalFoundries, která byla s AMD svázána smlouvami z doby rozdělení, které garantovaly AMD exkluzivní ceny a GlobalFoundries zase určité objemy objednávek ze strany AMD, které jí měly zajistit průběžné příjmy, APU Renoir vzniká u TSMC, kde žádné podobné závazky neexistují a ceny jsou tržní.
Tyto faktory tedy nutí AMD držet plochu 7nm produktů na uzdě (u samostatných procesorů to AMD vyřešila konceptem čipletů, kde na 7nm vyrábí pouze samotná jádra s cache, tedy to, co musí běžet na vysoké frekvenci, zatímco řadiče v podobě samostatného čipletu vyrábí GlobalFoundries na 12 nm). U APU, kde podstatnou část jádra tvoří GPU, jehož výkon a spotřeba rovněž profitují z nového procesu, by na 12nm proces byla nejspíš oddělena příliš malá část jádra na to, aby se skládání vyplatilo. AMD proto šla jinou cestou a výrobní náklady drží na akceptovatelné úrovni umírněním plochy jádra.
Na základě fotografie pořízených na CES došla redakce webu Anandtech k názoru, že plocha jádra APU Renoir je zhruba 150 mm² (Anandtech uvádí přesnější hodnotu, ale s ohledem na metodické chyby, jichž se při odvození plochy jádra dopustila, je uvádění setin milimetru čtverečního zcela bezpředmětné).
Hodnota je ale nicméně dost přesná na to, aby bylo patrné, že AMD za bezmála desetiletou historii nejvíce zmenšila plochu APU, ačkoli za celé toto období nejvíce zvýšila procesorový výkon (dvojnásobek jader + zvýšení IPC) a více-méně průměrně zvýšila výkon grafického jádra (přes snížení počtu grafických jednotek). 150 mm² je až neuvěřitelně pozoruhodných s ohledem na to, že jde prakticky přesně o dvojnásobek plochy čipletu 8jádrového Zen 2. Skoro celou polovinu plochy by tak měl tvořit procesor („skoro“ proto, že kapacita L3 je v případě APU stejně jako u minulé generace poloviční) a celé GPU, integrovaný čipset, paměťový řadič a všechny rozhraní včetně PCIe se musejí vejít do zbývající poloviny.
Na to můžeme nahlížet buďto jako na prostou zajímavost, nebo jako ukázku toho, že podstatná část vývoje této generace již byla lépe financována z příjmů první generace procesorů Ryzen, díky kterým byly finanční i personální prostředky na rozsáhlejší optimalizace návrhu, které umožnily při nižším počtu grafických jednotek dosáhnout vyššího výkonu nebo dostat na minimální plochu kompletní výbavu, která u předchozí generací vyžadovala výrazně více než 200 mm².