ゼン2

Zen 2 は、 AMDのコンピュータ プロセッサマイクロ アーキテクチャです。AMDのZenおよびZen+マイクロ アーキテクチャの後継であり、TSMCの7 nm MOSFETノードで製造されています。このマイクロ アーキテクチャは、第 3 世代のRyzenプロセッサを支えており、メインストリーム デスクトップ チップ向けのRyzen 3000 (コードネーム "Matisse")、モバイル アプリケーション向けのRyzen 4000U/H (コードネーム "Renoir") およびRyzen 5000U (コードネーム "Lucienne")、ハイエンド デスクトップ システム向けのThreadripper 3000 ^{[ 6 ] [ 7 ]} 、およびアクセラレーテッド プロセッシング ユニット(APU)向けのRyzen 4000Gとして知られています。 Ryzen 3000 シリーズ CPU は 2019 年 7 月 7 日に発売され^{[ 8 ] [ 9 ]}、Zen 2 ベースのEpycサーバー CPU (コードネーム "Rome") は 2019 年 8 月 7 日に発売されました^{[ 10 ]。}追加のチップである Ryzen 9 3950X は 2019 年 11 月に発売されました^{[ 8 ]。}

CES 2019で、AMDは8コア16スレッドのチップレットを1つ搭載したRyzen第3世代のエンジニアリングサンプルを披露した。 ^{[ 6 ]} AMDのCEOであるリサ・スー氏は、最終ラインナップでは8コア以上になるとも述べている。^{[ 11 ]} Computex 2019で、AMDはZen 2「Matisse」プロセッサが最大12コアを搭載すると発表し、数週間後にはE3 2019で16コアプロセッサも発表された。それが前述のRyzen 9 3950Xである。^{[ 12 ] [ 13 ]}

Zen 2 にはSpectre セキュリティ脆弱性に対するハードウェア緩和策が含まれています。^{[ 14 ]} Zen 2 ベースの EPYC サーバー CPU は、7 nm プロセスで製造された複数の CPU ダイ (合計最大 8 個)  (「チップレット」) が、各マルチチップ モジュール (MCM) パッケージ上の14nm I/Oダイ (Matisse バリアントの 12nm IOD とは対照的) と組み合わされた設計を使用しています。これを使用すると、ソケットごとに最大 64 個の物理コアと 128 個の合計演算スレッド (同時マルチスレッド処理付き) がサポートされます。このアーキテクチャは、「プロ コンシューマー」フラッグシップ プロセッサ Threadripper 3990X のレイアウトとほぼ同じです。^{[ 15 ]} Zen 2 は、第 1 世代および第 2 世代 Ryzen でそれぞれ使用されている 14 nm および 12 nm のマイクロ アーキテクチャであるZen および Zen+ よりも、クロックあたり約 15% 多く命令を実行します。^{[ 16 ] [ 17 ]}

Steam Deck、^{[ 18 ] [ 19 ]} PlayStation 5、Xbox Series X、Series Sはすべて、Zen 2マイクロアーキテクチャに基づくチップを使用しており、各システムの実装には、AMDが自社で販売している市販のAPUとは異なる独自の調整と構成が施されています。^{[ 20 ] [ 21 ]}

マルチチップモジュール方式で設計された、殻割り済みのZen 2プロセッサ2種類。左上（メインストリームRyzen CPU用）のRyzen 5 3600 CPUは、小型で性能の低いI/Oダイと1つのCCDを使用（追加のCCD用のスペースはRyzen 9で使用）し、右下（ハイエンドデスクトップ、HEDT、Ryzen Threadripper、サーバーEpyc CPU用）のEpyc 7702は、大型で性能の高いI/Oダイと最大8つのCCDを使用。

Zen 2は、AMDの以前のZenアーキテクチャであるZenおよびZen+ の物理設計パラダイムから大きく逸脱しています。Zen 2では、CPUのI/Oコンポーネントがプロセッサコアを含むダイ（この文脈ではチップレットとも呼ばれる）とは別のダイ上に配置されたマルチチップモジュール設計に移行しています。この分離は、スケーラビリティと製造性において利点があります。物理インターフェースはプロセス技術の微細化にあまり適応しないため、別のダイに分離することで、これらのコンポーネントをCPUダイよりも大きく成熟したプロセスノードを使用して製造できます。I/Oコンポーネントが別のダイに移動したことでよりコンパクトになったCPUダイ（AMDではコアコンプレックスダイまたはCCDと呼ばれる）は、より大きなダイの場合よりも製造欠陥が少なく、より小さなプロセスを使用して製造できます（デバイス（ダイ）サイズが大きくなるにつれて、ダイに欠陥が発生する可能性が高くなるため）。また、ウェハあたりのダイ数を増やすこともできます。さらに、中央のI/Oダイは複数のチップレットに対応できるため、多数のコアを持つプロセッサの構築が容易になります。^{[ 15 ] [ 22 ] [ 23 ]} 

左側（モバイルでは上）：Zen 2コアコンプレックスダイのダイショット。中央：Zen 2 EPYC/Threadripper I/Oダイのダイショット。右側（下）：Zen 2メインストリームRyzen I/OダイのI/Oダイ。

Zen  2では、各CPUチップレットに8つのCPUコアが搭載されており、それぞれ4つのCPUコアからなる2つのコア複合体（CCX）に配置されている。これらのチップレットはTSMCの7ナノメートルMOSFETノードを使用して製造され、サイズは約74～80  mm ^{2である。 [ 22 ]}チップレットには約38億個のトランジスタがあり、12  nm I/Oダイ（IOD）は約125  mm ²で20億9000万個のトランジスタがある。^{[ 24 ]} L3キャッシュの容量は32 MBに倍増され、チップレット内の各CCXはZenおよびZen+の8 MBと比較して 16 MBのL3にアクセスできるようになった。^{[ 25 ]}実行ユニットの幅が128ビットから256ビットに増加したことにより、AVX2のパフォーマンスが大幅に向上した。 ^{[ 26 ]} I/O ダイには複数のバリエーションがあり、1 つはGlobalFoundries の14 ナノメートルプロセスで製造され、もう 1 つは同社の12 ナノメートルプロセスを使用して製造されています。14ナノメートル ダイはより多くの機能を備えており、EPYC Rome プロセッサに使用されていますが、12 nm バージョンはコンシューマー プロセッサに使用されています。^{[ 22 ]}両方のプロセスは同様のフィーチャ サイズであるため、トランジスタ密度も似ています。^{[ 27 ]}    

AMDのZen 2アーキテクチャは、IntelのCascade Lakeアーキテクチャよりも低い消費電力で高いパフォーマンスを実現できます。例えば、ECOモードでTDP 140Wで動作するAMD Ryzen Threadripper 3970Xは、 TDP 165W で動作するIntel Core i9-10980XEよりも高いパフォーマンスを発揮します。^{[ 28 ]} 

2019年5月26日、AMDはZen 2ベースのデスクトップRyzenプロセッサ6種類（コードネーム「Matisse」）を発表した。これにはRyzen 5およびRyzen 7製品ラインの6コアおよび8コアのバリアントに加え、同社初の12コアおよび16コアのメインストリームデスクトッププロセッサを含む新しいRyzen 9ラインが含まれる。^{[ 35 ]}

Matisse I/Oダイは、X570チップセットとしても使用されています。

AMDの第2世代Epycプロセッサ（コードネーム「Rome」）は最大64コアを搭載し、2019年8月7日に発売された。^{[ 10 ]}

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  AMD Ryzen 7 3700X
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  Zen 2 I/Oダイ
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  I/Oダイの赤外線画像
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  EPYC I/Oダイ
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  Zen 2 コア複合ダイ (CCD)
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  AMD EPYC 7702サーバープロセッサ
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  8個のCCDと1個のI/Oダイを搭載した、ヒートスプレッダを取り外したAMD 7702チップレット。チップレット上にはんだ熱伝導性材料（TIM）の残骸が残っている。

• ジム・ケラー（エンジニア）
• マルチコアプロセッサ