Asi es la nueva tecnología de memoria 3D caché para las CPU AMD Zen 3+

Asi es la nueva tecnología de memoria 3D caché para las CPU AMD Zen 3+

Javier López

AMD ha sorprendido a propios y extraños, Intel incluida con su nueva tecnología de apilamiento vertical para sus procesadores, donde como sabemos esta tecnología proviene de TSMC. La novedad es que llegará al mercado antes de lo esperado y en las actuales CPU basadas en Zen 3, por lo que la disposición de la nueva microarquitectura llegará pronto y bastante antes de Zen 4. ¿Cómo es la tecnología 3D Chiplet de AMD llamada 3D V-Cache Stack y en qué consiste?

Ha sido en el Computex 2021 donde AMD ha sorprendido a todos con el nuevo anuncio en su gama de CPUs gaming de cara a final de 2021 para competir contra Alder Lake-S de Intel. La novedad es solo una, pero disparará el rendimiento de los procesadores y nos ha dado una pista más sobre el diseño de Zen 3. Así será 3D V-Cache Stack con TSMC a la cabeza.

AMD 3D V-Cache Stack, la implementación de X3D de TSMC para Zen 3

La compañía ya avisó en 2018 de que estaba trabajando en un nuevo modelo de desarrollo en capas al más puro estilo Foveros de Intel llamado X3D, y desde entonces solo hemos visto pinceladas. Al menos hasta que AMD ha tirado de la lona y ha mostrado nada menos que todo un prototipo de Ryzen 9 5900X con tecnología de apilamiento vertical para SRAM a modo de caché L3.

Los datos son en parte concretos, pero también en parte escuetos y seguramente hablaremos más de esta tecnología en el futuro. Pero la novedad es la novedad y los datos están comenzando a salir a la luz y son realmente interesantes. Por un lado, AMD confirma que esta tecnología 3D V-Cache Stack llegará a las CPU actuales con arquitectura Zen 3, pero siendo más concretos, llegará a las CPU Ryzen en exclusiva, al menos por ahora y a la espera de Zen 4.

Esto excluye a los nuevos procesadores de servidor Milan y a los Threadripper, por lo que AMD busca destacar en el sector donde más competencia está habiendo en la actualidad: en el gaming o maistream.

Las CPUs todavía no están en producción, pero se espera que entren en breve con TSMC para ser lanzadas como muy temprano a finales de 2021 o principios de 2022, curiosamente para las fechas de presentación y lanzamiento de Alder Lake-S. Al mismo tiempo esto evidencia que AMD va a tardar por lo menos 6 meses más en lanzar Zen 4 como tal.

En cambio, es curioso como estas declaraciones no afirman ni desmienten si los veremos solamente en escritorio o esta tecnología se extenderá también a los portátiles con die monolítico, y por descarte, tampoco se especifica si llegarán a las nuevas APU.

Se desvela el límite físico de la tecnología 3D V-Cache

Lo que también sabemos con seguridad es que en dichos die se interpondrá verticalmente una pila de SRAM a modo de caché con un tamaño exacto de 64 MB en forma de L3, lo que sumado a los 32 MB que ya tienen los Ryzen con dos dies hará un total de 96 MB de caché L3.

Pero vamos más allá, ya que AMD especifica 1 pila de 3D V-cache por cada chiplet, es decir, en los Ryzen 9 tenemos una cantidad de L3 total de 192 MB. Lo más sorprendente de todo es que la propia AMD afirma que las pilas de V-Cache pueden llegar hasta 8 pilas, también llamadas 8-hi.

Lógicamente, en el futuro estaríamos hablando de nada menos que 512 MB de L3 más la propia caché que tengan los CCD, una auténtica barbaridad que puede impulsar el rendimiento de cualquier procesador a unos límites que ahora mismo ni nos imaginamos.

El problema actual y por el cual no se implementan más pilas es la altura. AMD ha tenido que reducir la altura total de los CCD y la SRAM para mantener las cotas que tenían los Ryzen originales para con el IO die.

Tamaño del die, calor e incógnitas

No es el primer diseño como tal en 3D que vemos, pero sí el primero que se muestra en una CPU que actualmente está en el mercado como una evolución de la misma. Las dudas se están generando y como tal, las especulaciones siguen su curso. Pero entre tanto tenemos la confirmación del tamaño del package 3D de AMD: 6 x 6 mm, es decir, un área de 36 mm2 es lo que ocupará en los nuevos Ryzen la tecnología 3D V-Cache.

Como la SRAM está encima de los CCD, AMD ha tenido que añadir dos soportes de silicio a los lados de la misma, soldados a los dies, lo que iguala la altura del conjunto y además permite que la salida del calor de los cores sea óptima y apenas repercuta en negativo.

Esto es posible porque a diferencia de la Caché añadida, los dos silicios de resorte no incluyen TSV, mientras que lógicamente la primera sí. Este enfoque híbrido según la propia AMD permite que se aumente 200 veces la densidad de las interconexiones y se mejora la eficiencia general de las mismas hasta 3 veces, así que podemos imaginar la cantidad de tuberías que han sido creadas para tal fin.

Las mejoras son muy representativas como se vio en la demostración del Ryzen 5900X con 3D V-Cache: +12% en Gears V, un aumento promedio del 15% en gaming y un rendimiento de hasta 2 TB/s de ancho de banda total interno en el procesador y su caché, lo que significa que por primera vez en la historia la L3 superaría en rendimiento a la L1.

Quedará por ver si, efectivamente, AMD introducirá estos 64 MB de L3 en todos los modelos o solo incluirá 32 MB en los que porten un solo CCD, donde al mismo tiempo surge la duda sobre si estos nuevos procesadores ya bautizados como Zen 3+ llegarán a un precio superior.

Si efectivamente esta 3D V-Cache logra mejorar el rendimiento en gaming un 15% de media, ¿podrá Intel contrarrestar este efecto con Alder Lake-S cuando es una arquitectura totalmente nueva y parece que no está enfocada al jugador como tal?

Por lo pronto sabemos que de entrada tendremos estos Ryzen, y que los siguientes procesadores en incluir 3D V-Cache serán los nuevos Milan-X, que deberían llegar en 2022 para impulsar aun más su rendimiento.