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之前Twitter @ExecuFix 曝光了AMD的Genoa,也就是AMD採用第四代 5nm Zen4核心的EPYC處理器, ExecuFix的這個訊息看起來可信度不錯。 結合ExecuFix所曝光的這些資訊,我們其實可以從中挖掘一些有趣的資訊。

根據原作者的資訊,這回爆出來的是一個EPYC Genoa的1:1圖,那麼根據圖片面積大法的測算,Zen4的一個CCD Die比起Zen2還要小一些,大約是68mm2附近,而IOD則是363mm2附近。 這張圖左邊寫的是Rome/Milan,之前我說Zen4 大約73附近是別人幫忙測的,可能是用Milan算的? 但是我用老的IOD核心來檢查誤差時,發現畫圖測出來的CCD時74mm2附近,這個資料對應的是Zen2而不是Zen3。

根據Zen3的DieShot(via Twitter @chiakokhua ,https://twitter.com/chiakokhua/status/1326003317105782784) 來看,Zen3裡,CPU核心佔據大約40%,L3佔據44%,其它Uncore佔比約16%。 臺積電N7到N5,提升了1.83X倍的邏輯密度,1.35X的SRAM密度。

那麼之前因為估算了Zen4核心大小是68mm2,大約是Zen3的85%,所以我們就索性把Zen3的面積假設為1.0, Zen4的面積假設為0.85,然後來看一看Zen4的核心規模增大了多少(正好核心數不變,假設L3大小也不變)。 因為理論密度提升和實際密度提升有差距,所以這裡假設總體的縮水比例類似,如有特殊情況再做討論。

首先Zen3裡有44%的L3,也就是0.44的面積,這個屬於SRAM。那麼如果Zen4還是32M L3(大機率這回不會大改這部分),那麼Zen4的L3面積大約是 0.325(0.44/1.35),而非SRAM非IO部分原本面積是0.16,但很多介面、模擬部分都是比較難縮小的,加上相應的升級,就按照面積縮小到0.14計算吧。 那麼剩下來Zen4的核心部分大約是0.385,大約會佔到Zen4 CCD的45%。排除資料的誤差,那麼我覺得Zen4一個核心在實際物理面積上應該和Zen3差不多大的。

Zen4的核心本身也包含大量SRAM,比如說L1和L2等,所以雖然Zen4的面積變動不大,但也不能直接說規模大了83%。比如說下面Anandtech論壇上貼的一個Zen2核心的圖(https://forums.anandtech.com/threads/annotated-hi-res-core-die-shots-of-zen-1-and-2.2577382/),就可以看到其實各類Cache的佔比是不小的。如果說按照SRAM 40%,Logic 60%的比例,理論密度是1.6X.再加上邏輯電晶體不像L3那樣佈置規整,很多東西也不能直接縮。最後Zen4的實際規模增加應該在50%附近。

via Anandtech Forum

Zen4 增加50%的規模的話,實際IPC能增加多少並不好說,這取決於Zen3的電晶體利用率是否已經足夠高,以及Zen4的設計水平。從之前的資料來看,Zen3相比Zen2增加10%的面積,IPC增加19%,Willow Cove用了 Skylake 87%的面積(理論邏輯密度2.7X,WLC大幅增加了Cache)也實現了20-25%的效能提升,X1用了A78 2.3X的面積(相同工藝)實現了25%的效能提升。 但是以這個50%的規模增加, AMD要維持住之前15-19%每代的IPC提升應該是很容易的。

via VCZ

相對於Zen4的效能,我對Zen4的成本更加好奇。按照2020年算,5nm的單位成本是7nm的1.82倍,Zen4的CCD面積只縮小了15%,那麼粗略算一個Zen4的CCD比Zen3要貴40-50%附近(理論1.54倍,但是因為面積縮小,理應良率和浪費區域會少一些),另外EPYC的6nm IOD是12nm的87%面積,7nm比16/12nm貴2.34倍,那麼即便考慮面積更小的情況下,IOD成本差不多會翻倍(還有IOD核心還從三星/GF變成了臺積電)。

那麼對於最高階的Genoa 96C,CCD部分會是 Milan 64C的2.25倍(15*1.5),IOD也是翻倍,總成本應該也是翻倍以上。 如果桌面端按照相同的趨勢去走,那麼一個8C的桌面端,增加50%, IOD翻倍(如果還整合Navi那就更高),總成本增加50%+。

當然,雖然我算出來成本增加2倍、1.5倍,但是實際的售價不會這麼翻倍。到了2021年無論是7nm還是5nm成本都會下降,Zen4晶片可能是到時候Zen3的2倍,1.5倍,但不會是Zen3釋出時候的2倍,1.5倍,會低上不少。 而且這裡只考慮晶片本身的成本,不代表最後的售價,Zen3比起Zen2只有CCD部分大了10%多,但是售價增加就不是了。最後售價還取決於臺積電供貨緊缺程度,AMD的走量多少,以及AMD到時候的效能處於什麼水平。

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