Процессоры AMD Zen 4 Ryzen 7000: характеристики, окно выпуска, бенчмарки и другая информация

Шесть пятерок: DDR5, PCIe 5.0, 5 нм, AM5 и 5.5 ГГц+

Выход процессоров AMD Zen 4 серии Ryzen 7000 "Raphael" уже не за горами, и, благодаря недавним достижениям AMD, этот выпуск становится для компании архиважным. Процессоры предыдущего поколения AMD Ryzen 5000 совершили то, что казалось невозможным: эти чипы сместили с чемпионских позиций лучшие аналоги от Intel во всех бенчмарках для CPU и заняли топовые места в том числе и в нашем рейтинге лучших игровых процессоров, то есть превзошли линейку Intel Rocket Lake во всех отношениях.

Но вслед за этим вышли процессоры Alder Lake. Новая гибридная архитектура Intel x86, сочетающая в себе большие и мощные ядра с маленькими энергетически эффективными, вернула компании лидерство во всех аспектах чистой производительности и даже сгладила недостатки в части традиционно высокого энергопотребления процессоров Intel. И, что, возможно, еще более важно, поколение Alder Lake ознаменовало собой переход Intel к новой прагматичной ценовой политике, направленной прежде всего на завоевание среднего ценового сегмента, в котором пасется большая часть геймеров.

Но AMD тоже не стоит на месте, и их новые чипы Ryzen 7000 готовы стартовать на следующем этапе гонок за титул самых высокопроизводительных процессоров. AMD недавно продемонстрировала 16-ядерный процессор Ryzen 7000, который в игровом тесте выходил на восхитительные 5.5 ГГц и завершил рендеринг-тест в Blender на 31% быстрее, чем флагманский чип Intel Core i9-12900K.

В AMD говорят, что окончательные серийные версии их чипов будут иметь boost-частоты выше 5.5 ГГц и что они оснащаются новейшими технологическими решениями, такими как встроенный графический движок на базе архитектуры Radeon RDNA 2 и поддержка набора инструкций для ИИ на базе AVX-512. Мы также узнали много нового о 5-нанометровой архитектуре Zen 4 процессоров Ryzen 7000 'Raphael' и новой волне материнских плат с сокетом AM5. В AMD подтвердили также, что в этом году они выпускают не только стандартные процессоры для настольных ПК, но и модели 3D V-Cache, которые должны выйти к концу года.

Intel со своей стороны выставляет процессоры Raptor Lake, в полной уверенности, что эти процессоры, которые тоже выходят в этом году, составят чипам AMD Ryzen 7000 жесткую конкуренцию. В этой статье мы собрали всю доступную на данный момент информацию, как из официальных, так и из неофициальных источников. Ближе к дате выхода процессоров эти сведения могут быть уточнены.

Характиристики AMD Zen 4 Ryzen 7000

• Кодовое наименование – Raphael.
• До 16 ядер/ 32 потоков на базе техпроцесса TSMC 5 нм (для изготовления вычислительной части микросхемы используется техпроцесс N5).
• Boost-частота – до 5.5 ГГц и выше.
• Кристалл I/O (I/O Die, IOD) на базе 6 нм, контроллеры памяти DDR5, интерфейс PCIe 5.0.
• Поддерживается только память DDR5 (DDR4 не поддерживается).
• Встроенный GPU RDNA 2 (в составе IOD).
• Архитектура Zen 4 обеспечивает прирост IPC от 8 to 10%.
• Прирост производительности в однопоточных приложениях – более 15%, в многопоточных – более 35%, рост энергетической эффективности (производительность на ватт потребляемой мощности) – более 25%.
• Сокет AM5 LGA 1718, обратная совместимость с кулерами для AM4.
• Чипсеты 600-й серии: материнские платы X670E Extreme, X670 и B650.
• TDP до 170 Вт, пиковая мощность 230 Вт.
• увеличение пропускной способности памяти на ядро – до 125% относительно предыдущего поколения.
• Поддержка AVX-512.
• Модели 3D V-Cache Zen 4 поступят на рынок в этом году.

Окно выпуска серии AMD Zen 4 Ryzen 7000

AMD запланировала официальный выпуск первых продуктов Zen 4 – настольных процессоров серии Ryzen 7000 под кодовым наименованием Raphael – на осень 2022 года. Поскольку в США и других странах, считающих времена года по астрономическому календарю, осень начинается 22 сентября и заканчивается 22 декабря, процессоры Ryzen 7000 мы точно увидим до конца года. AMD уже продемонстрировала свой 16-ядерный 32-поточный процессор Ryzen – по всей вероятности, флагман серии – и, если компания будет следовать общей традиции, топовые продукты должны будут выйти первыми. Компания также подтвердила, что 16/ 32 – максимальная спецификация для этого выпуска в части количества ядер/ потоков.

Также ходят слухи, что выпуск назначен на 15 сентября, подкрепляемые фотографией с реального (не-виртуального) брифинга, на которой эту дату невооруженным глазом видно на баннере. Эта версия выглядит тем более вероятной, что DigiTimes, ссылаясь на свои независимые источники, также сообщают, что AMD назначила выпуск на середину сентября. Хотя эта дата выпуска вполне возможна, нужно отметить, что до астрономической осени в таком случае остается еще целая неделя. Мы же привыкли, что производители обычно выпускают новые продукты ближе к концу назначенного временного окна, а не до его начала. То есть, в случае досрочного выпуска Ryzen 7000, AMD нарушит установившуюся традицию. И, судя по тому, что в последние несколько недель в сеть сливается все больше и больше бенчмарков Ryzen 7000, эти чипы уже на подходе.

Согласно картам выпуска AMD, чипы Ryzen 7000 станут первым шагом архитектуры Zen 4 на рынке настольных компьютеров и ноутбуков. Архитектура Zen 4 также фигурирует в картах выпуска процессоров AMD для дата-центров.

Спецификации и отличительные особенности процессоров AMD Zen 4 Ryzen 7000

Обычно мы представляем полную таблицу спецификаций для каждого семейства чипов. Однако пока мы не располагаем всей информацией от AMD об их конечном продукте – компания еще не объявила конкретные спецификации каждого SKU серии Ryzen 7000. Нам известно несколько наименований – в открытой библиотеке продуктов AMD в настоящий момент числятся процессоры Ryzen 9 7950X, Ryzen 9 7900X, Ryzen 7 7700X и Ryzen 5 7600X. Этот перечень не содержит всех деталей, но все-таки дает нам общее представление о том, как будет выглядеть новое семейство процессоров, по крайней мере, если исходить из того, что его номенклатура базируется на тех же принципах, что и в предыдущем поколении Ryzen. В этом списке также пока нет никаких моделей класса Ryzen 3 или Athlon.

Но об общем уровне спецификаций Ryzen 7000 мы знаем довольно много, в частности – максимальное число ядер/ потоков (16/ 32). AMD также продемонстрировала 16-ядерный чип, который в гейминге выходил на частоту 5.5 ГГц в режиме всех ядер – и это без оверклокинга и со стандартным кулером AIO 280 мм. Фактически компания заявила для этих чипов boost-частоты 'более 5.5 ГГц', то есть мы можем увидеть и еще большие тактовые частоты. Однако мы не располагаем более подробной информацией о тактовых частотах Zen 4, кроме подтверждения AMD, что семейство Ryzen 7000 поддерживает технологию Precision Boost 2, обеспечивающую стабильное выдерживание максимальных boost-частот. Но мы также знаем, что процессоры Intel Raptor Lake будут иметь boost-частоты до 5.8 ГГц, а возможно и выше.

В таблице ниже приведена «панорама» спецификаций Ryzen 7000 и Raptor Lake, как мы ее себе на данный момент представляем, но имейте в виду, что не все спецификации официально подтверждены.

AMD представила блок-схему стандартного чипа Ryzen 7000, а мы во время программного доклада компании на Computex сфотографировали «голый» чип Ryzen 7000 крупным планом. Чип включает в себя два позолоченных 5-нм чиплета, каждый из которых содержит восемь физических ядер. По словам AMD, они базируются на оптимизированной версии высокоэффективного 5-нм техпроцесса TSMC (вероятно, N5), и, как мы видим, располагаются гораздо ближе друг к другу, чем аналогичные чиплеты в процессорах предыдущего поколения Ryzen. Кроме того, мы видим тонкую прослойку между двумя чиплетами, которая, возможно, предназначена для установки поверх чиплетов дополнительного плоского компонента. Возможно также, что такое близкое расположение чиплетов обусловлено применением какого-нибудь продвинутого схемотехнического интерфейса, связывающего эти чиплеты.

Также на фото можно видеть окружающую чиплеты прозрачную оболочку, но мы не уверены, что она относится к новой технологии «изнаночной» металлизации BSM (Backside Metallization). Однако мы знаем, что позолота является частью этой технологии – золотое покрытие препятствует окислению, одновременно улучшая адгезию материала термоинтерфейса (TIM) и снижая общее термическое сопротивление. Мы также видим несколько свободных мест для конденсаторов – это интересно и может подразумевать появление в будущем более «тяжелых» микросхем.

Новый кристалл I/O базируется на техпроцессе 6 нм и включает в себя контроллеры памяти DDR5 и PCIe 5.0, а также очень нужное дополнение для процессоров AMD этого класса – графический движок RDNA 2. В основе нового 6-нм кристалла I/O лежит архитектура с низким энергопотреблением, принципы которой взяты из концепции чипов AMD Ryzen 6000, при этом усилена система управления питанием и расширен набор состояний низкого энергопотребления. По словам AMD, этот IOD потребляет около 20 Вт – это меньше, чем в Ryzen 5000, – и будет обеспечивать большую часть энергосберегающих опций в серии Ryzen 7000.

Интересно, что визуально новый кристалл I/O по размеру примерно равен 12-нм кристаллу I/O предыдущего поколения. Это, с учетом того, что плотность транзисторов в 6-нм кристалле намного больше, чем в 12-нм от GlobalFoundries, указывает на то, что в новом кристалле намного больше транзисторов, значительная доля которых, по всей вероятности, приходится на встроенный GPU (возможно, отчасти благодаря встроенному кэшу iGPU). Большой 6-нм кристалл I/O неизбежно увеличит стоимость новых процессоров, поскольку изготовление 6-нм кристалла обойдется намного дороже, чем обкатанного 12-нм кристалла I/O, который AMD использовала в чипах Ryzen 5000.

AMD официально подтвердила, что чипы серии Ryzen 7000 выйдут в один год с моделями, вооруженными технологией 3D V-Cache, позволяющей оснастить процессор беспрецедентно емким кэшем L3 – благодаря инновационному трехмерному дизайну SRAM, в котором чиплет L3 наплавляется поверх вычислительных ядер. Возможности этой технологии мы уже видели на примере чипа Ryzen 7 5800X3D с общим объемом кэша L3 96 МБ, который обеспечил этому процессору лучшую в отрасли игровую производительность. Возможно, мы уже знаем официальное обозначение этих чипов – производитель памяти TeamGroup недавно упомянул в пресс-релизе процессоры Raphael-X. AMD пока не объявляла, что чипы Ryzen 7000 3D V-Cache будут официально именоваться 'Raphael-X', но такая номенклатура была бы аналогична номенклатуре серверных чипов Milan-X с этой же технологией. Конечно, в TeamGroup просто могли что-нибудь перепутать, но нет ничего невозможного и в том, что это действительно будет кодовое наименование пользовательских чипов Zen 4 с технологией 3D V-Cache.

Хотя AMD официально не объявила поддерживаемые частоты памяти, в одном из их демонстрационных тестов 16-ядерный чип работал в темпе DDR5-6000 CL30, и компания также заявила, что в ходе сертификационных испытаний этот процессор уже справлялся со скоростями DDR5-6400. Пока не ясно, идет ли речь о заводских частотах памяти или о настройках XMP/разгона (AMD в своих бенчмарках часто использует профили XMP). Недавно AMD завила, что они рассчитывают на исключительную «разгоноспособность» DDR5 – это подразумевает заведомо впечатляющие контроллеры памяти и намекает на то, что новая технология AMD EXPO (EXtended Profiles for Overclocking) станет альтернативой Intel XMP. Проще говоря, процессоры AMD будут поддерживать предустановленные профили памяти с заводскими частотами, таймингами и напряжениями и позволят осуществлять разгон памяти «в один клик». Возможно, новый патент также будет поддерживать автоматический разгон памяти с динамическим повышением скорости относительно уже установленного профиля EXPO.

Чипы Ryzen 7000 поддерживают до 24 линий PCIe 5.0 непосредственно от сокета (подробнее об этом см. в разделе, посвященном материнским платам). В настоящее время AMD – в партнерстве с Phison, Micron и Crucial – занимается созданием экосистемы PCIe 5.0 для SSD. Crucial и Micron планируют выпустить на рынок свои первые SSD с PCIe 5.0 одновременно с выходом материнских плат AM5. Помимо этого, целый ряд других производителей SSD будут использовать контроллеры Phison E26 PCIe 5.0, то есть скоро мы увидим широкое разнообразие этих супербыстрых накопителей. И это будет очень кстати для систем Zen 4 Ryzen 7000 – по заявлениям AMD, производительность в задачах с последовательным чтением при использовании SSD с PCIe 5.0 возрастает на 60%.

Phison со своей стороны подкрепила это заявление, продемонстрировав недавно результаты SSD с контроллером E26, который обеспечил скорость чтения 12 ГБ/с. Благодаря высокому потенциалу скорости последовательной передачи данных PCIe 5.0 отлично подходит для Microsoft DirectStorage, поскольку этот API сокращает время загрузки игр примерно до одной секунды в основном за счет быстрого чтения распаковываемых данных. По словам AMD, процессоры Ryzen 7000 также будут поддерживать технологию Smart Access Storage (SAS), которая, судя по всему, представляет собой слегка усовершенствованную версию DirectStorage и использует те же самые API.

Что касается защиты данных, то процессоры AMD Ryzen 6000 'Rembrandt' вышли со встроенной поддержкой аппаратного модуля Microsoft Pluton, который обеспечивает более надежную защиту от физических атак и взломов шифров, в том числе на уровне прошивки. Технология Pluton была впервые применена в консолях Xbox и процессорах AMD EPYC для дата-центров и дополняет другие технологии AMD в части защиты данных, как то – AMD Secure Processor и Memory Guard. AMD пока не подтверждала официально поддержку Pluton в серии Ryzen 7000, но это ожидается. Недавно вышедшие ноутбуки Lenovo на процессорах Ryzen 6000 имеют в составе чип Pluton, который обеспечивает аппаратную защиту в том числе для операционных систем не-Windows, но это, по-видимому, проприетарное решение конкретно для ноутбуков Lenovo, и, скорей всего, в серийных чипах Ryzen 7000 для розничной продажи будет применено что-то другое.

Процессоры Ryzen 7000 выходят с расширенным набором инструкций для ИИ на базе пакета AVX-512, который может использоваться в таких функциях, как VNNI для нейросетей и BFLOAT16 для выводов. Как ни странно, но это слабое место процессоров Intel Alder и Raptor Lake, в которых функционал AVX-512 отключен из-за гибридной архитектуры. Разработчики программного обеспечения уже готовятся к новому набору инструкций – в популярный инструмент для бенчмаркинга и мониторинга производительности AIDA64 недавно добавили поддержку AVX-512 на Zen 4.

Встроенный графический компонент (iGPU) процессоров AMD Zen 4 Ryzen 7000

Все чипы Ryzen 7000 будут оснащаться встроенной графикой, и на данный момент нет никаких признаков того, что в серии будут опции без графики, аналогичные в этом смысле процессорам Intel "F". Графический движок RDNA 2 располагается на IOD и поддерживает до четырех дисплейных выходов, в том числе DisplayPort 2 и HDMI 2.1. Видеодвижок (VCN) и дисплейный движок (DCN) в серии Ryzen 7000 – такие же, как в серии Ryzen 6000 'Rembrandt'. И, при том, что все чипы Ryzen 7000 будут выпускаться с iGPU, компания все-таки выпустит еще и APU Zen 4 с более мощным iGPU. Кроме того, компания также применит в серии Ryzen 7000 для настольных ПК технологию Smart Shift ECO, которая в целях энергосбережения при работе с графической нагрузкой позволяет переключаться между iGPU и дискретной видеокартой.

AMD постаралась умерить ожидания в отношении встроенной графики, отметив, что движок RDNA 2 предназначен только для 'оживления' дисплея и что мы здесь никоим образом не должны рассчитывать на какую-либо производительность игрового уровня. По словам AMD, все SKU будут иметь одинаковое (пока не объявленное) число графических вычислительных блоков (CU), то есть конфигурация IOD на всех процессорах будет одинаковой. Все это позволяет предполагать от двух до четырех CU в каждом чипе Ryzen 7000.

В качестве утешения можно отметить, что близкое соседство iGPU с контроллерами DDR5, располагающимися на том же кристалле, должно обеспечивать высокую пропускную способность основного канала памяти. Однако придется подождать точных данных о числе графических ядер, хотя из последних тестов мы знаем, что рабочие частоты iGPU лежат в диапазоне от 1000 до 2000 МГц. Несмотря на заявленную низкую производительность, встроенный движок RDNA 2 закроет основное слабое место процессоров AMD в сегменте OEM, где дискретные графические опции применяются редко. Он также будет полезен при поиске неполадок в системе, если вам нужна элементарная визуализация.

Бенчмарки производительности процессоров AMD Zen 4 Ryzen 7000 и IPC архитектуры Zen 4

Мы привыкли, что, пока процессоры еще находятся на пути на рынок, результаты их бенчмарков обычно публикуются в независимых базах данных. Тем не менее, в этот раз мы пока видели только два примера листингов результатов процессоров Zen 4 Ryzen 7000, которые исходили не от AMD.

Последний бенчмарк Zen 4, который появился в базе данных Basemark, представляет результаты шестиядерного чипа Ryzen 7000, артикул 100-000000593-20_Y, который работал с частотой 4.4 ГГц в конфигурации с материнской платой Gigabyte X670 Aorus Master и видеокартой Nvidia RTX A4000. Мы точно не знаем, была ли это серийная версия чипа или опытный образец. Пользователь Твиттера сравнил эти результаты с аналогичными результатами 16-ядерного процессора Zen 3.

Сопоставление результатов показывает примерно 10%-ный прирост производительности по всем аспектам, который шестиядерный Ryzen 7000 продемонстрировал относительно 16-ядерного Ryzen 9 5950X, но этот синтетический тест не самый распространенный, поэтому по его результатам сложно судить о реальной игровой производительности процессоров.

Ранее два вероятных представителя Ryzen 7000 тестировались в проекте MilkyWay@Home на платформе BOINC. Эти тесты не слишком информативны в плане производительности, но чип с артикулом 100-000000666-21_N, скорей всего, является процессором Ryzen 7 7800X, который станет свежим аналогом Ryzen 7 5800X. Другой артикул, 100-000000665-21_N, по всей вероятности относится к процессору Ryzen 9 7950X, идущему на смену Ryzen 9 5950X.

Остальные опубликованные на сегодняшний день бенчмарки процессоров Zen 4 Ryzen 7000 исходят от AMD, и их, как и все подобные бенчмарки от производителей, нужно воспринимать как «максимально оптимистичный» сценарий. Это результаты не серийных чипов, а опытных образцов, поэтому итоговая производительность может быть другой, а выбранные условия тестирования, вероятно, были наиболее благоприятными для процессоров AMD.

В ходе программного доклада AMD на Computex-2022 генеральный директор компании Лиза Су (Lisa Su) продемонстрировала 16-ядерный «предсерийный» чип Ryzen 7000 в игре Ghostwire: Tokyo. Как видно из третьего рисунка, этот чип вышел на впечатляющую частоту 5.52 ГГц, и, согласно комментариям AMD, эта boost-частота была достигнута в ходе теста в режиме всех ядер. Пиковые 5.5 ГГц – это показатель текущего лидера настольного сегмента по тактовым частотам, процессора Intel Core i9-12900KS. Конечно, результат AMD следует воспринимать с оговоркой: компания гарантированно обещает эту пиковую частоту только в режиме одного ядра. Тем не менее, относительно текущего семейства Ryzen это уже значительное достижение.

AMD также представила результаты сравнительного тестирования своего 16-ядерного 32-поточного чипа Ryzen 7000 и 16-ядерного 24-поточного Core i9-12900K в Blender. Процессор Ryzen 7000 справился с рендерингом трехмерного изображения чипа Ryzen 7000 за 204 секунды, что на 31% меньше времени 12900K, который затратил на эту же задачу 297 секунд. Нужно отметить, что чип Ryzen 7000 располагает большим (на 33%) числом потоков, чем у 12900K, но у процессоров Intel Raptor Lake, как ожидается, тоже будет 32 потока, что обещает плотную борьбу.

Blender поддерживает AVX-512, что могло сыграть на руку AMD в этом бенчмарке, хотя всё это в некотором смысле странно: Intel первыми ввели поддержку AVX-512, но отключили эти инструкции в серии Alder Lake ввиду сложности корректного распределения их по ядрам в гибридной архитектуре x86. Зато AMD теперь включила их в свой арсенал.

Кроме того, хотя мы знаем, что 5-нм процесс обеспечивает большую энергетическую эффективность, чем 7 нм, возможно также, что более высокая мощность питания (230 Вт), обеспечиваемая сокетом AM5, поспособствовала повышению производительности в режиме всех ядер, особенно в задачах, задействующих AVX. (Лимит мощности PPT 142 Вт ограничивал производительность 12-ядерного и 16-ядерного процессоров Ryzen 9 5900X и 5950X в режиме всех ядер.) Интересно будет сравнить многопоточную производительность новых процессоров AMD и Intel в более широкой подборке бенчмарков. Не будем также забывать про положительное влияние усиления многопоточной производительности на игровую производительность – даже малопоточные игры косвенно используют потенциал дополнительных ядер, на которые перекладывается обеспечение работы операционной системы и другие фоновые задачи, к тому же сами игровые движки постепенно становятся все более многопоточными. Фактически, мы уже видели существенный прирост игровой производительности при переходе от архитектуры Zen 2 к Zen 3, отчасти обусловленный повышением boost-частот в многоядерном режиме – любое повышение характеристик в этой области положительно сказывается на всех аспектах производительности, включая гейминг. И не забываем, что у процессоров Raptor Lake будет на четыре энергетически эффективных ядра больше, чем у 12900K, а также более высокие тактовые частоты, поэтому конкуренция между новыми чипами в многопоточных приложениях обещает быть острой.

В поколении Ryzen 7000 специалисты AMD также намерили 15%-ное увеличение однопоточной производительности – такой результат в Cinebench R23 показал неназванный предсерийный 16-ядерный процессор Zen 4 Ryzen 7000 с памятью DDR5-6000 относительно 16-ядерного Ryzen 9 5950X с DDR4-3600. К сожалению, AMD не озвучила конкретные баллы, набранные в Cinebench, но это все же дает общее представление о том, как эти чипы будут выглядеть в этом тесте в сравнении с Intel Alder Lake.

Согласно нашим результатам, на текущий момент чипы Intel Alder Lake удерживают лидерство в однопоточном бенчмарке Cinebench R23. И в целом по однопоточной производительности превосходят чипы AMD Ryzen 5000. В таблице ниже приводятся «выжимки» результатов сравнительного тестирования флагманского чипа Alder Lake Core i9-12900K и Ryzen 9 5950X.

Как показывают наши тесты, Core i9-12900K в однопоточном бенчмарке Cinbench R23 примерно на 16% быстрее Ryzen 9 5950X, а AMD заявляет, что 16-ядерный Ryzen 7000 на 15% быстрее 5950X. Таким образом, чипы Zen 4 в этом бенчмарке должны выступать примерно наравне с Intel Alder Lake.

Из таблицы также видно, что этот результат Cinebench R23 хорошо согласуется с общим результатом однопоточных тестов, которые мы используем для составления рейтингов производительности CPU. Этот общий результат охватывает три однопоточных теста, и его сходимость с результатом Cinebench позволяет предполагать, что в части однопоточной производительности Zen 4 в общем будут примерно равны Alder Lake.

Высокопроизводительные ядра (P) в процессорах Intel Raptor Lake будут иметь ту же архитектуру Golden Cove, что и в Alder Lake, но мы ожидаем, что для увеличения производительности Intel накрутит тактовые частоты. Таким образом, борьба за превосходство в однопоточных приложениях между Ryzen 7000 и Raptor Lake будет нешуточной.

• 2017: Zen 1 — 14 нм — плюс 52% IPC
• 2019: Zen 2 — 7 нм — плюс 16% IPC
• 2020: Zen 3 — 7 нм — плюс 19% IPC
• 2022: Zen 4 — 5 нм — плюс 8-10% IPC

Техпроцесс TSMC 5 нм обеспечил тактовую частоту 5.52 ГГц в демонстрационном игровом тесте AMD, что весьма впечатляет, но в части прибавки к IPC компания пообещала только плюс 8-10% относительно Zen 3. Это меньше, чем мы привыкли видеть в новых архитектурах AMD, но усовершенствованная система питания может обеспечить намного более высокие прибавки к производительности за счет распараллеливания нагрузки по потокам. Также не секрет, что AMD усиленно рекламирует повышение показателей производительности в финальной версии кристалла (как это было с показателями IPC Zen 1).

Нужно отметить, что, по словам AMD, демонстрационный чип представляет собой "16-ядерный предсерийный образец, пока не привязанный к определенным лимитам мощности, но работающий на уровне ниже финальной спецификации TDP 170 Вт". И, конечно, если этот процессор потреблял на 50 Вт меньше утвержденных 170 Вт – это один результат, а если только на 1 Вт меньше – совсем другой.

AMD горит желанием показать, что относительно скромная заявленная прибавка к IPC – это далеко не все, что несет с собой новая серия Zen 4 Ryzen 7000. И в день финансового аналитика компания представила слайд, заявляющий более чем 25%-ное увеличение энергетической эффективности (производительности на ватт потребляемой мощности) и более чем 35%-ное увеличение общей производительности в многопоточном бенчмарке Cinebench.

В этом бенчмарке сопоставляются 16-ядерный 32-поточный настольный процессор Ryzen 7000 и 16-ядерный процессор Zen 3 Ryzen 9 5950X. Слайд визуально может вводить в заблуждение, поскольку за линию отсчета на диаграммах взят ненулевой уровень, из-за чего указанные прибавки выглядят намного большими, имейте это в виду. Однако, как бы там ни было, это очень приличные интегральные прибавки к производительности относительно предыдущего поколения, что бы ни лежало в их основе – увеличение IPC, тактовой частоты ядра, или же усовершенствование системы питания и более высокие boost-частоты в многоядерном режиме.

Процессоры Zen 4 также работают с более чем на 25% большей пропускной способностью памяти на ядро CPU – это заметный прогресс, обусловленный как переходом на DDR5, так и, возможно, физическим расширением дорожек внутри чипа в целях повышения пропускной способности каналов обмена данными между памятью и ядрами CPU. Это обеспечит достаточную скорость работы расширений AVX-512, которые AMD добавила в Zen 4 и которые требуют высокой пропускной способности каналов памяти.

Придется подождать еще немного, пока можно будет публиковать результаты независимого бенчмаркинга, дающие более ясное представление о производительности новых процессоров. Как обычно, мы ничего не можем сказать о том, что вы получите в реальных приложениях, пока не вставим эти чипы в сокеты своих тестовых систем.

Энергопотребление процессоров AMD Zen 4 Ryzen 7000

Изначально AMD заявила, что сокет AM5 рассчитан на лимит подаваемой мощности (Package Power Tracking, PPT) 170 Вт – это максимальная мощность, которую сокет в состоянии обеспечить любому подключаемому к нему процессору. Однако позднее AMD скорректировала свое первоначальное заявление: теперь значение 170 Вт указывается как TDP ряда процессоров под сокет AM5, в частности, топовых Ryzen 7000, что является значительным повышением TDP относительно текущего лимита 105 Вт процессоров Ryzen 5000.

Кроме того, теперь для сокета AM5 заявлена максимальная (пиковая) мощность (PPT) 230 Вт. Это существенно больше, чем соответствующий лимит, который был установлен для предыдущего сокета AM4 (142 Вт).

Таким образом, относительно текущих флагманов AMD лимиты мощности увеличены на 65 Вт (TDP) и на 88 Вт (PPT).

Мы уже знаем, что все модели Ryzen 9 выйдут с TDP 170 Вт, и для них установлен лимит PPT 230 Вт. Кроме того, сомнительный источник 'Gigabyte leak' сообщает, что вся линейка Zen 4 будет ранжироваться по следующим значениям TDP: 45, 65, 95, 105, 120 и 170 Вт.

Увеличение лимитов мощности поможет процессорам Ryzen справляться с интенсивной многопоточной нагрузкой, такой как бенчмарк Blender, который компания продемонстрировала на Computex и в котором чип Ryzen 7000 победил текущего флагмана Intel Alder Lake Core i9-12900K. Повышение TDP до 170 Вт также может означать, что мы увидим мощные 12- и 16-ядерные чипы Ryzen 7000 с TDP 170 Вт для энтузиастов и более умеренные 105-ваттные 12- и 16-ядерные опции для массового пользователя.

Повышение TDP и PPT особенно актуально для многоядерных моделей AMD, рассчитанных на интенсивную многопоточную нагрузку. 142-ваттный лимит сокета предыдущего поколения AMD AM4 во многих случаях обеспечивал нужный запас производительности, и дополнительные 88 Вт будут тем более кстати для новых 12- и 16-ядерных процессоров. Это может послужить некоторой компенсацией снятия с производства пользовательских HEDT платформ AMD Threadripper – недавно компания объявила, что больше не будет выпускать не-Pro чипы Threadripper, и, соответственно, цены на оставшиеся модели тут же вышли за рамки бюджета большинства энтузиастов. Теперь эту нишу, по-видимому, заполнят высококлассные многоядерные модели Ryzen 7000 вместе с такого же класса материнскими платами на чипсете X670E с поддержкой PCIe 5.0.

Кроме того, AMD отдельно отметила, что для чипов с сокетом AM5 будет использоваться стандартная формула расчета PPT: просто умножьте значение TDP на 1.35, и вы получите максимальное энергопотребление чипа (PPT).

Архитектура процессоров AMD Zen 4 Ryzen 7000

AMD поделилась немногими ценными подробностями о микроархитектуре Zen 4, но все-таки мы знаем, что в Zen 4 компания удвоила для каждого ядра объем кэша L2, который теперь составляет 1 МБ – это приличная порция ближней памяти для рабочих данных. По словам AMD, им пришлось отдельно решать задачу нахождения оптимального объема кэша L2, поскольку слишком большой объем увеличил бы задержку и занял бы на микросхеме слишком много места.

В чипах Intel мы видели кэши L2 и большего размера, что приносит выгоду прежде всего при работе с нагрузкой дата-центров. Большие кэши L2 обычно снижают количество обращений к кэшу L3 (в данном случае примерно на 40%), что, в свою очередь, снижает «конкуренцию» между ядрами и способствует повышению потенциала масштабируемости архитектуры и росту многоядерной производительности – в противовес значительному ускорению однопоточной обработки данных. Это значит, что, возможно, увеличение емкости кэша L2 в Zen 4 лучше окупится в типовых сценариях для серверных чипов EPYC Genoa, чем в большинстве приложений для пользовательских ПК. Но это не значит, что большой кэш L2 не принесет никаких преимуществ в пользовательских приложениях, в том числе в гейминге – любое повышение ресурсов ядра способствует увеличению IPC.

Если приводимое здесь изображение соответствует действительности, то новый 6-нм кристалл I/O имеет площадь около 125-126 мм2. Это почти столько же, сколько у его 12-нм предшественника от GlobalFoundries. И похоже на правду, судя по чиплетам CPU Zen 4.

Исследователь чипов из Твиттера @Locuza_ определил размер 6-нм кристалла I/O (IOD) как 125.66 мм2, что очень близко к 124.94 мм2 – площади 12-нм IOD в чипах Ryzen 5000.

Что касается вычислительных модулей Zen 4 (CCD), то площадь каждого из них составляет примерно 72.23 мм2, что немного меньше, чем в Ryzen 5000 (83.74 мм2). Но, с учетом того, что Ryzen 7000 базируются на намного более плотном техпроцессе N5, такой меньший кристалл все-таки содержит больше транзисторов, чем аналогичный 7-нм модуль в Ryzen 5000. Число транзисторов в CCD Zen 4 оценивается примерно в 5.57 млрд, против 4.15 млрд в CCD Zen 3 (в Zen 4 на 34% больше).

Процессоры AMD Zen 4 Ryzen 7000 и сокет AM5

Вид компоновки Ryzen 7000 сверху предполагает полный набор конденсаторов, распределенный по PCB. Это избавляет от необходимости втыкать конденсаторы прямо в сокет, подобно тому массиву конденсаторов, который мы видим на подложке LGA у процессоров Intel и который занимает значительную часть нижней поверхности чипа. (Вид подложки Ryzen 7000 с контактными площадками – источник @ExecuFix, не официальное изображение от AMD.)

Расположение конденсаторов в Ryzen обязывает к использованию приличного термоинтерфейса – размещение конденсаторов прямо под IHS невозможно из-за высокого нагрева – а также, по всей видимости, исключает добавление в этот чип AMD какого-либо третьего компонента (помимо IOD и блока CCD). По словам AMD, пределом для этого выпуска Zen 4 будут 16 ядер и 32 потока, как и в серии предыдущего поколения Ryzen 5000. AMD заявила также, что AM5 будет примерно таким же долгоиграющим сокетом, как AM4, так что, возможно, в следующих поколениях Ryzen мы увидим и большее число ядер в процессорах под этот сокет.

Одна из компаний-производителей материнских плат сначала опубликовала, а потом сняла с публикации видеоролик, в котором процессор Ryzen 7000 включался в новый сокет AM5. К счастью, мы успели сделать несколько скриншотов из этого ролика. Этот новый сокет ознаменует собой начало новой эры в новейшей истории AMD – компания переходит от сокетов с булавочными контактами (Pin Grid Array, PGA), типичным представителем которых был AM4, к сокетам с плоскими контактами (Land Grid Array, LGA), к которым относится AM5. Несмотря на совершенно другое число контактных площадок в интерфейсе LGA1718 (1718 контактов), сокет AM5 будет поддерживать кулеры для AM4. Сокет AM5 имеет размеры 40 x 40 мм, а чипы Ryzen 7000 унаследовали от предыдущего поколения длину, ширину, высоту (толщину), габаритные и установочные размеры корпуса и схему установки в сокет, что обеспечивает обратную совместимость с кулерами для AM4. Интересно отметить, что у сокета Intel LGA 1700 плотность контактов больше, чем у AM5. Это отчасти обусловлено тем, что у Intel в центре сокета предусмотрено свободное пространство для конденсаторов, расположенных на нижней поверхности чипа. В противоположность этому, AMD расположила все конденсаторы на верхней поверхности PCB, что позволило максимально задействовать площадь сокета под контактные площадки.

Интересно, что, судя по маркировке на IHS, и полупроводниковые заготовки, и чипы Ryzen 7000 производятся на Тайване, тогда как для Ryzen 5000 полупроводниковые пластины («вафли») изготавливали на Тайване, а сами чипы – в США.

В сети также появилось изображение внутренней стороны IHS чипов Ryzen 7000, опубликованное неизвестным пользователем на странице группы в Facebook. Это изображение дает нам еще некоторую информацию об этих чипах, в частности, что в серии Zen 4 Ryzen 7000 AMD продолжает использовать припой в качестве материала термоинтерфейса (TIM). Сам IHS выглядит довольно толстым, что должно улучшить теплопередачу и снизить нагрузку на кулер.

Также можно заметить следы клея в точках крепления на каждой из восьми 'ручек', что указывает на такой же способ пломбировки чипов по периметру, который был применен в серии AMD Ryzen 5000. Два вычислительных кристалла вплотную примыкают к кромке IHS. Как вы сами можете видеть, места для третьего вычислительного кристалла в этой компоновке нет, если только AMD радикально не изменит схему расположения кристаллов в чипе.

Наконец, мы ясно видим контуры пространства для SMD-устройств (surface mount devices), монтируемых на поверхности PCB (к которым прежде всего относятся конденсаторы). Эти обращенные кверху SMD определенно увеличивают риски снятия крышек с этих чипов, хотя это не очень интересно, если учесть, что AMD использует припой в качестве TIM. Такой дизайн также подразумевает риск попадания на конденсаторы излишков термопасты, но в случае непроводящей термопасты на это можно не обращать внимания. Если же вы используете проводящую термопасту, ближайшие к IHS конденсаторы можно покрыть защитным герметичным слоем диэлектрика, типа прозрачного лака для ногтей.

На приведенном выше изображении из Твиттера отчетливо видны установочные штифты (alignment key) и ответные пазы (notch), обеспечивающие правильную фиксацию процессора в сокете.

Приведенные выше иллюстрации (источник – MSI) позволяют сравнить сокеты AMD AM5 (плюс вид со стороны подложки и вид открытого сокета) и Intel LGA 1700. В сокете AM5 используются монтажные детали Lotes и Foxconn. На Igor's Lab наглядно разбираются преимущества конструкции AM5 перед Intel LGA 1700.

Материнские платы 600-й серии с сокетом AM5 под процессоры AMD Zen 4 Ryzen 7000: X670E Extreme, X670 и B650

Сокет AMD AM4 пять лет обслуживал пять поколений процессоров – за это время сменилось четыре архитектуры и четыре техпроцесса, было выпущено более 125 моделей процессоров и более 500 моделей материнских плат. Его история началась со скромных чипов серии A 'Carrizo' – предшественников процессоров Ryzen, и вот настало время для выхода нового сокета – AM5, что, соответственно, означает и обновление серии материнских плат.

Процессоры Raphael попадут в новый сокет AM5, который поддерживает интерфейсы PCIe 5.0 и DDR5, что соответствует уровню Alder Lake в части подключений. Материнские платы с сокетом AM5 смогут предложить пользователю до 24 линий PCIe 5.0 – они идут непосредственно от сокета, и еще четыре линии PCIe 5.0 используются для подключения к чипсету (на более бюджетных платах для подключения к чипсету может использоваться интерфейс PCIe 4.0, недавно AMD объявила о совместимости PCIe 4.0 с Ryzen 7000). Чипсеты новой 600-й серии (все) не требуют активного охлаждения.

Чипсеты также поддерживают до 14 портов USB SuperSpeed со скоростью передачи данных до 20 Гбит/с, Type-C, а также Wi-Fi 6E с DBS и BlueTooth LE 5.2. Недавно AMD добавила на платформу Ryzen поддержку USB 4, так что этот интерфейс тоже будет доступен для использования. В спецификациях AMD это не указано, но по инициативе компании поддержка Wi-Fi 6E будет реализована через дискретный модуль MediaTek (на некоторых платах MSI, например, будет использоваться RZ616). Среди отличительных особенностей чипов Ryzen 7000 – система питания SVI3, которая рассчитана на большее число фаз VRM материнской платы и обеспечивает более быстрый отклик напряжения.

У чипсета X670E 'Extreme' поддержка PCIe 5.0 рассчитана на два графических слота и один порт M.2 NVMe SSD. Этот чипсет разработан для материнских плат, ориентированных на экстремальный оверклокинг с расширенными возможностями подключений, и представляет следующий уровень относительно «стандартной» линейки AMD. Эта платформа с наиболее мощными чипами Ryzen 7000 (с TDP 170 Вт), по всей видимости, будет предложена в качестве замены пользовательских платформ Threadripper для энтузиастов.

Чипсетами X670 будут оснащаться 'стандартные' материнские платы класса high-end, которые будут предлагать различные варианты поддержки PCIe. Порт M.2 будет поддерживать интерфейс PCIe 5.0, но первый графический слот будет поддерживать или максимум PCIe 4.0, или PCIe 5.0, что будет зависеть от конкретной модели материнской платы. Бюджетные платы X670 с PCIe 4.0 позволят энтузиастам избежать лишних расходов, связанных с использованием PCIe 5.0.

Чипсет B650 будет обеспечивать поддержку PCIe 5.0 для одного порта NVMe, но для графического слота – только PCIe 4.0. Этот чипсет также будет поддерживать оверклокинг, но, как обычно, здесь вы не найдете столь же приспособленных для этого цепей питания, как на более дорогих платах. Есть сведения, что будет выпущена и более продвинутая линейка материнских плат B650E с поддержкой PCIe 5.0 для видеокарт, но официального подтверждения этому пока нет. Конечно, в этом случае соответствующие платы AMD серии B будут стоить дороже.

Материнские платы с сокетом AM5 будут иметь до четырех дисплейных выходов с интерфейсами HDMI 2.1 Fixed Rate Link (FRL) и Displayport 1.4 High Bit Rate 3 (HBR3), подкрепленных графическим движком RDNA 2 в составе 6-нм кристалла I/O процессоров Ryzen 7000.

На данный момент мы видели пять готовящихся к выпуску флагманских моделей материнских плат на чипсете X670E: от компаний MSI, ASRock, ASUS, Gigabyte и Biostar.

AMD пока не дает дополнительных разъяснений касательно двухчипсетной компоновки материнских плат AM5, но недавно просочившиеся в сеть изображения плат MSI X670E и ASUS Prime X670-P Wi-Fi подтверждают уже имеющуюся информацию на этот счет. По данным источников, массовая платформа AMD B650 выйдет с одной чипсетной микросхемой, подключаемой к CPU Ryzen 7000 через интерфейс PCIe 4.0 x4. Однако согласно уже виденной нами документации на некоторых процессорах AM5 доступно подключение через PCIe 5.0.

В то же время платформа для энтузиастов X670 использует две такие микросхемы от ASMedia (источники подтверждают, что эти микросхемы одинаковые, а не выполненные по принципу северный/южный мост), по сути дублирующие все опции подключений. Более того, эти чипсеты соединены друг с другом способом daisy-chain. Такой подход резко отличается от примененного на материнских платах AMD текущей 500-й серии, где для плат линеек X и B используются разные микросхемы чипсетов. Новый подход является очевидно более гибким с точки зрения вариативности схемотехнического дизайна материнских плат и, соответственно, их стоимости.

Некоторые дополнительные сведения о чипсете 600-й серии (с кодовым наименованием Promontory 21 – PROM21) подтверждают наши предположения и дают более глубокое понимание особенностей дизайна 600-й серии, позволяющих снизить себестоимость и энергопотребление чипсета. Размер чипсета – примерно 400 мм2 (19 x 19 мм). Новый «чиплетный» подход AMD к компоновке чипсетов, помимо всего прочего, позволяет производителям материнских плат располагать чипсеты в различной ориентации. Также мы видели еще одно интересное решение, которое выглядит как переключатель PCIe, расположенный между двумя чипсетами, – возможно, для обеспечения более «холодных» соединений, не требующих активного охлаждения. Возможно также, что мы увидим еще целый ряд различных схемотехнических решений от производителей материнских плат в части компоновки чипсетов.

Наконец, AMD подтвердила, что сокет AM5 будет поддерживать только память DDR5. Компания заявила, что экстра-производительность памяти DDR5 оправдывает ее стоимость, но надо будет посмотреть на цены более внимательно. Как мы уже писали, DDR5 по-прежнему стоит заметно дороже DDR4, главным образом из-за того, что DDR5 представляет собой первое поколение памяти пользовательского класса со встроенной системой управления питанием IC (PMIC) и VRM. К сожалению, эти вещи по-прежнему в дефиците из-за пандемии, но есть и положительный момент – с улучшением ситуации с поставками PMIC и VRM цены на DDR5 снижаются. Но все-таки DDR5 сегодня стоит существенно дороже, чем сопоставимые по уровню производительности комплекты DDR4.

Однако более сложные цепи питания и архитектура DDR5 подразумевают, что эти модули в любом случае будут дороже DDR4. Кроме того, в DDR5 предусмотрены встроенные механизмы ECC для неактивных данных, что требует использования дополнительных кристаллов для обеспечения такой же емкости, как у аналогичного модуля DDR4. Все это означает, что независимо от объема поставок себестоимость модулей DDR5 будет выше, чем у модулей DDR4.

Мы также видели код аудиодрайвера под Linux, который запускает аудиосопроцессор (ACP), присутствующий в чипах Ryzen 7000. Этот патч выйдет несколько позже, так что, возможно, готовая аудиоподдержка процессоров Ryzen 7000 в Linux появится не сразу, как только процессоры поступят на рынок, но в скором времени после.

Потенциальные факторы ценообразования для процессоров AMD Zen 4 Ryzen 7000

AMD пока официально не объявила спецификации продуктовой линейки Ryzen 7000, поэтому, конечно, мы не знаем, из чего они будут исходить при назначении цен. Однако нужно отметить, что техпроцесс TSMC 5 нм, по слухам, намного более дорогой по сравнению с техпроцессом 7 нм, если говорить об этой стадии производства. Кристалл I/O на базе 6 нм тоже должен увеличить стоимость новых процессоров относительно серии AMD Ryzen 5000, где используется аналогичный 12-нм кристалл.

При этом цена самого процессора – это еще не всё: платформы AM5 X670 и B650 поддерживают только память DDR5, что увеличивает стоимость всей платформы на новейших процессорах AMD Zen 4. Хотя эта составляющая цены со временем уменьшится, память DDR5 все равно будет стоить дороже DDR4, независимо от объема предложения. Таким образом, платформа Intel Raptor Lake с поддержкой DDR4, вероятнее всего, будет иметь преимущество с точки зрения ценовой политики и окупаемости в среднем и бюджетном сегментах рынка. AMD может ответить на это предложением менее дорогих плат X670 с поддержкой только PCIe 4.0, но посмотрим, что из этого выйдет, когда эти платы поступят на рынок.

Все эти факторы подразумевают, что новая платформа AMD, возможно, обойдется вам несколько дороже, чем конкурирующая платформа Intel Raptor Lake, по крайней мере, если говорить о первом выпуске чипов Zen 4 'Raphael' Ryzen 7000 под сокет AM5. Такую картину мы уже наблюдали на примере дебютного выпуска процессоров AMD Ryzen 5000 с высокими стартовыми ценниками (и более бюджетные чипы Zen 3 компания выпустила только через полтора года), так что рассчитывайте на премиальные цены за платформы на первых процессорах AMD Ryzen 7000, которые выходят в этом году.

Хотя вопрос – будет ли AMD переносить архитектуру Zen 4 на старые материнские платы AM4 – пока остается открытым. Никаких признаков того, что это произойдет в ближайшем будущем, мы пока не видим, и с точки зрения бизнеса это было бы нецелесообразно – по крайней мере, до тех пор, пока не выйдет вся линейка чипов AM5 Ryzen 7000: зачем заранее адаптировать свой премиальный продукт под платформы более низкого уровня? Выпустит ли AMD модели Zen 4 Ryzen 7000 под сокет AM4 позднее? Время покажет.

Долго ждать официального объявления цен на новые процессоры нам не придется – 5-наномиллиметровые чипы Zen 4 Raphael Ryzen 7000 и сопутствующие материнские платы на чипсетах 600-й серии должны поступить на рынок осенью (до 22 декабря) 2022 года. И, конечно, чем ближе выпуск, тем больше будет новой информации о грядущих процессорах. Следите за новостями.