AMD ha estado trabajando en su tecnología de chiplet 3D desde hace bastante tiempo, pero fue en Computex el año pasado cuando la compañía mostró inicialmente su V-Cache 3D en un procesador de consumo, dirigido directamente a los jugadores. Aunque el chip que la directora ejecutiva de AMD, la Dra. Lisa Su, mostró en el escenario era algo diferente al Ryzen 7 5800X3D que les mostraremos aquí hoy, la tecnología en juego es idéntica y, como verá en breve, ofrece beneficios significativos y tangibles para los jugadores.
El AMD Ryzen 7 5800X3D cuenta con 64 MB de caché L3 suplementario, que está vinculado a la matriz de cómputo del procesador, para un total de 96 MB de L3 compartido. El resto del procesador permanece esencialmente sin cambios; El Ryzen 7 5800X3D de AMD aprovecha la misma arquitectura Zen 3 que los procesadores de la serie Ryzen 5000 existentes. Sin embargo, esa ayuda masiva de caché adicional le da al chip una clara ventaja sobre sus contrapartes. Ser capaz de almacenar tantos datos, tan cerca de los núcleos del procesador, minimiza las llamadas a la memoria principal, lo que puede resultar en un gran aumento en el rendimiento con algunas cargas de trabajo, como los juegos. ¿Por qué juegos preguntas? Porque jugar un juego de PC moderno con frecuencia requiere buscar y cargar activos nuevos en intervalos algo impredecibles. Con un caché compartido masivo en un procesador, más de esos activos pueden mantenerse cerca del procesador, y el procesador puede recuperarlos del caché en lugar de ir a la memoria principal del sistema.
En términos de sus características y especificaciones principales, el Ryzen 7 5800X3D no parece tan notable a la luz de muchos de los procesadores de la serie Ryzen 5000 de gama alta de AMD, excepto por un punto destacado en particular:
El procesador cuenta con 8 núcleos Zen 3, con soporte para 16 hilos con SMT, con 4 MB de caché L2, 32 MB de caché L3 2D (tradicional), relojes base y boost de 3,4 GHz y 4,5 GHz, respectivamente, y un TDP de 105 W. Esas especificaciones principales colocan al chip solo un poco por detrás del Ryzen 7 5800X, que es similar, pero con una base más alta de 3,8 GHz y 4,7 GHz y relojes de impulso. Sin embargo, el Ryzen 7 5800X3D tiene los 64 MB de V-cache 3D adicionales mencionados anteriormente, lo que alterará su rendimiento en las aplicaciones que se benefician de él. 
Si bien es el único software seleccionado que se beneficiará del gran aumento en la memoria caché L3 en el Ryzen 7 5800X3D, todo el ecosistema de socket AM4 que actualmente es compatible con los procesadores de escritorio de la serie Ryzen 5000 funcionará con el 5800X3D. 
Como explicaremos en breve, AMD ha diseñado el Ryzen 7 5800X3D de tal manera que sus matrices apiladas en 3D funcionarán en los paquetes de CPU existentes y seguirán siendo compatibles con las mismas placas base y refrigeradores que sus contrapartes principales. El Ryzen 7 5800X3D de AMD utiliza el mismo diseño de disipador de calor y, salvo por su marca, se ve exactamente como otros procesadores de la serie Ryzen 5000, desde la parte superior hacia la inferior. Todos los usuarios deberán hacer para aprovechar el Ryzen 7 5800X3D es asegurarse de que sus placas base tengan instalado el BIOS necesario (con AGESA 1.2.0.6b o más reciente) y que estén ejecutando una versión actualizada de Windows 11 (2H21 Update, Build 22000.527 o más reciente), aunque el chip también funcionará bien con Windows 10 y otros sistemas operativos.
Construyendo el AMD Ryzen 7 5800X3D
El Ryzen 7 5800X3D es un procesador especial; el primero de su tipo en el espacio del consumidor. AMD pudo construir este chip en colaboración con TSMC. Obviamente, TSMC juega un papel importante en la fabricación y fabricación de los troqueles de cómputo apilados en 3D que se usan en el Ryzen 7 5800X3D (y el procesador EPYC con 3D V-Cache), pero no puede simplemente colocar ese caché adicional en un chip sin diseñar una arquitectura. y morir con las interconexiones y acomodaciones necesarias para ello.
El Ryzen 7 5800X3D se compone de un CCD de 7 nm, con un tamaño de matriz de aproximadamente ~80,7 mm2 y 4150 millones de transistores. El troquel AMD 3D V-Cache que está unido al CCD también se fabrica a 7 nm, pero tiene un tamaño de troquel de 41 mm2 que consta de unos 4700 millones de transistores. ¿Cómo puede tener más transistores y ser más pequeño que el CCD? Porque SRAM puede estar más apretado en un dado que una lógica compleja. El CCD está conectado a un troquel de E/S de 12 nm distinto, que tiene aproximadamente ~ 125 mm2 y contiene otros 2,09 mil millones de transistores. Este es el mismo troquel de E/S que se usa en los procesadores Vermeer de la serie Ryzen 5000 existentes.
Para apilar el CCD y el V-Cache 3D, pero lograr una altura Z similar a la de los procesadores existentes y mantener la compatibilidad, AMD utiliza pulido mecánico químico (CMP) para pulir el CCD, antes de conectar el V-Cache 3D. Silicio estructural adicional flanquea la matriz 3D V-Cache para reforzar el diseño y garantizar un tamaño, forma y volumen generales similares a los de una matriz CCD estándar.
El troquel 3D V-Cache está unido molecularmente directamente al CCD por fuerzas de van der Waals, mientras que las vías de silicio (TSV) se utilizan para la señalización y la alimentación entre los troqueles apilados. Los TSV utilizados pueden admitir hasta 2 TBps de ancho de banda. Además del enlace de van der Waals, un segundo método emplea enlaces directos de cobre a cobre con difusión de estado sólido.
La tecnología de unión híbrida en el trabajo aquí está densamente empaquetada y presenta un pequeño tono de 9 golpes. Los flip chips comunes o C4 (conexión de chip de colapso controlado) tienen un paso de aproximadamente 130 golpes, mientras que el EMIB de primera generación de Intel con micro golpes presenta un paso de aproximadamente 55 golpes. Según AMD, sus enlaces híbridos de mayor densidad de empaquetamiento pueden lograr una mejora de 3 veces en la eficiencia energética de la interconexión en comparación con los micro golpes, a través de una combinación de conjuntos de datos más grandes por ciclo y/o velocidades de reloj más bajas por pin. AMD también señala que su tecnología de unión híbrida ofrece la capacidad de aprovechar tamaños de matriz mixtos y capacidades de matriz mixta.
Lo que todo eso significa para el Ryzen 7 5800X3D es un gran total de 96 MB de caché L3 compartido, en un procesador de 105 vatios que se integra directamente en las placas base existentes, y se comporta como la línea actual de piezas estándar de la serie Ryzen 5000, excepto cuando juegas, por supuesto.
Sin embargo, antes de sumergirnos directamente en los juegos, averigüemos cómo se desempeña el Ryzen 7 5800X3D en una serie de otros puntos de referencia para ver si hay que hacer alguna compensación…