禅3

AMD ゼン3

一般情報
発売	2020年11月5日; 4年前 （2020年11月5日）
デザイン：	アム
一般的なメーカー	TSMC グローバルファウンドリーズ
CPUIDコード	家族 19時間
キャッシュ
L1キャッシュ	64  KB (コアあたり): 32  KB の 説明書 32  KBの データ
L2キャッシュ	512  KB (コアあたり)
L3キャッシュ	32  MB ( CCDあたり) 96  MB ( 3D V-Cache 付きCCDあたり) 16 MB (APU 内)
アーキテクチャと分類
テクノロジーノード	TSMC N7 TSMC N6
命令セット	AMD64 (x86-64)
物理的仕様
トランジスタ	62.4億（1×CCD）または 103.9億（2×CCD） （7nm 8コア「CCD」あたり41.5億、12nm「I/Oダイ」あたり20.9億）[1]
コア	デスクトップ: 4 ～ 16 ワークステーション: 16 ～ 64 サーバー: 16 ～ 64
パッケージ	パッケージ FP6
ソケット	ソケットAM4 ソケット SP3 ソケットsWRX8
製品、モデル、バリエーション
製品コード名	デスクトップ Vermeer ( iGPUなし) セザンヌ（APU） シャガール 薄型軽量モバイル セザンヌ バルセロ バルセロR ハイエンドモバイル セザンヌ サーバ ミラノ ミラン-X
歴史
前任者	禅2
後継者	禅3+ 禅4
サポート状況
サポート

Zen 3は、 AMDが2020年11月5日にリリースしたCPU マイクロアーキテクチャの名称である。 ^{[2] [3]} Zen 2の後継であり、チップレットにはTSMCの7nmプロセス、サーバーチップのI/OダイにはGlobalFoundriesの14nmプロセス、デスクトップチップには12nmプロセスを使用している。^[4] Zen 3は、 Ryzen 5000メインストリームデスクトッププロセッサ（コードネーム「Vermeer」）とEpycサーバープロセッサ（コードネーム「Milan」）に搭載されている。^{[5] [6] Zen 3は、} 500シリーズチップセットを搭載したマザーボードでサポートされています。400シリーズのボードでは、特定のBIOSを搭載した一部のB450 / X470マザーボードでもサポートされています。^[7] Zen 3は、AMDがDDR5メモリと新しいソケット（デスクトップ「Ryzen」チップ用のAM5、EPYCサーバープラットフォーム用のSP5とSP6、sTRX8）に切り替える前の最後のマイクロアーキテクチャです。^[3] AMDによると、Zen 3はZen 2よりも平均で19％高い命令/サイクル（IPC）を備えています。

2022年4月1日、AMDは、電力効率と電力管理の顕著なアーキテクチャ改善を特徴とする改良されたZen 3+アーキテクチャを使用した、ラップトップ/モバイル向けの新しいRyzen 6000シリーズをリリースしました。^[8]そして少し後の2022年4月20日、AMDはRyzen 7 5800X3Dデスクトッププロセッサもリリースしました。これは、PC製品で初めて3D垂直積層L3キャッシュを使用することで、ゲームパフォーマンスを平均で約15％向上させました。具体的には、8コアのZen 3 CCDと同じTSMC N7プロセスで製造され、銅と銅の直接ハイブリッド接合された64MB L3キャッシュ「3D Vキャッシュ」ダイの形式です。^[9]

Zen 3は、2017年初頭にZen 1/Ryzen 1000でアーキテクチャファミリーが最初にリリースされて以来、Zen CPUコアの大幅な「根本からの再設計」が行われ、以前のZen 2アーキテクチャに比べてIPCが+19%と大幅に向上し、さらにより高いクロック速度に到達できるようになりました。^[10]

Zen 2と同様に、Zen 3は最大2つのコアコンプレックスダイ（CCD）と、I/Oコンポーネントを含む別のIOダイで構成されています。Zen 3のCCDは、8つのCPUコアと32  MBの共有L3キャッシュを含むシングルコアコンプレックス（CCX）で構成されています。これは、各CCDが2つのCCXで構成され、それぞれが16 MBのL3キャッシュとペアになっている4つのコアを含む2つのCCXで構成されるZen 2とは対照的です。新しい構成により、CCXの8つのコアすべてが、 Infinity Fabric を介してIOダイを使用する代わりに、互いに直接通信し、L3キャッシュと通信できます。^[10]

Zen 3は（AMDのRDNA2 GPUとともに）PCIe 2.0で導入されたオプション機能であるResizable BARも実装しており、これはSmart Access Memory  （SAM）と呼ばれています。この技術により、CPUは互換性のあるビデオカードのVRAMのすべてに直接アクセスできます。^[11] IntelとNvidiaもその後この機能を実装しました。^[12]

• 
  蓋を取り外した Ryzen 5 5600X。6 コア CCD は 1 つだけあります。2 つ目の CCD の接点が見えます。
• 
  赤外線照明の下で撮影された CCD のクローズアップ。このダイは蓋を外すプロセスによって損傷を受けました。
• 
  I/Oダイのクローズアップ

Zen 3では、チップレット内の8つのコアすべてで1つの32MB L3キャッシュプールが共有されますが、Zen 2では、コアコンプレックス内の4つのコア（チップレットあたり2つ）でそれぞれ共有される2つの16MBプールがありました。この新しい配置により、キャッシュヒット率と、コア間でキャッシュデータを交換する必要がある状況でのパフォーマンスが向上しますが、キャッシュレイテンシがZen 2の39サイクルから46クロックサイクルに増加し、コアあたりのキャッシュ帯域幅が半分になります。ただし、両方の問題はクロック速度の向上により部分的に緩和されます。8つのコアすべてを合わせた合計キャッシュ帯域幅は、電力消費の問題により同じままです。L2キャッシュ容量とレイテンシは、512KBと12サイクルで同じままです。すべてのキャッシュ読み取りおよび書き込み操作は、サイクルあたり32バイトで実行されます。^[13]

2022年4月20日、AMDはR7 5800X3Dをリリースしました。デスクトップPC製品では初めて、3Dスタックの垂直L3キャッシュを搭載しています。追加の64MBは、8コアのZen 3 CCDの通常の32MBの上に直接接合されたTSMC N7（7nm）「3D Vキャッシュ」ダイの銅と銅のハイブリッドによって実現され、CPUの合計L3キャッシュ容量が96MBに増加し、特にゲームで大幅なパフォーマンスの向上をもたらします。これにより、現代のハイエンドの消費者向けプロセッサに匹敵するようになり、電力効率が大幅に向上し、手頃な価格のDDR4メモリを使用する古くて安価なマザーボードでも実行できるようになりました。^[9]また、複数のダイにまたがり、3倍の大きさ（96MB対32MB）になったにもかかわらず、L3キャッシュのパフォーマンスはほぼ同じままです。X3Dでは、追加の3～4サイクルのレイテンシにより、約≈+2nsしか追加されません。^[14]その後、ローエンド市場セグメント向けにRyzen 5 5600X3DとRyzen 7 5700X3Dが続き、新しいソケットAM5プラットフォームで3D Vキャッシュを搭載したZen 4プロセッサのRyzen 7000X3Dファミリーがそれに続きました。

Zen 3はZen 2に比べて以下の改良が加えられている: ^{[13] [15]}

• クロックあたりの命令数が19%増加
• ベースコアチップレットには、1つの8コア複合体があります（Zen 2では2つの4コア複合体）。
• チップレット内の 8 つのコアすべてに均等に利用可能な統合された 32MB L3 キャッシュ プール。これに対し、Zen 2 ではコア コンプレックス内の 4 つのコアでそれぞれ共有される 2 つの 16MB プールです。
  • モバイル: 統合された16MB L3
• 統合された 8 コア CCX (CCD あたり 2 つの 4 コア CCX から)
• 分岐予測帯域幅の拡大。L1 分岐ターゲット バッファ サイズが 1024 エントリに増加 (Zen 2 では 512)
• 新しい指示
  • VAES  – 256 ビット ベクトル AES 命令
  • INVLPGB – ブロードキャストTLBフラッシュ
  • CET_SS –制御フロー強制テクノロジー/シャドウスタック
• 改良された整数単位
  • 96エントリ整数スケジューラ（92から増加）
  • 192エントリの物理レジスタファイル（180から増加）
  • 1サイクルあたり10号（以前は7号）
  • 256 エントリの並べ替えバッファ(224 から増加)
  • DIV/IDIV オペレーションのサイクル数が減少 (16...46 から 10...20)
• 浮動小数点ユニットの改良
  • 6 μOPディスパッチ幅（4から増加）
  • FMAレイテンシが 1 サイクル短縮されました (5 から 4 に減少)
• 追加の 64MB 3D 垂直スタック高密度ライブラリ L3 キャッシュ (-X3D モデル)

APU機能表

2020年10月8日、AMDはRyzen 5 CPU 1基、Ryzen 7 CPU 1基、Ryzen 9 CPU 2基で構成され、6～16コアを搭載したZen 3ベースのデスクトップRyzenプロセッサ4機種を発表しました。^[2]

Ryzen 5000 シリーズのデスクトップ CPU のコードネームはVermeerです。2 番目の表のモデルは、統合 GPUが無効になっているCezanne APUに基づいています。一方、Ryzen Threadripper Pro 5000 シリーズのコードネームはChagallでした。

Ryzen 5000 デスクトップ CPU の共通機能:

• ソケット: AM4。
• すべての CPU はデュアル チャネルモードでDDR4 -3200 をサポートします。
• すべての CPU は 24 個のPCIe 4.0レーンをサポートしています。レーンのうち 4 つはチップセットへのリンクとして予約されています。
• 統合グラフィックスはありません。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• 製造プロセス: TSMC 7FF。

Ryzen 5000 (Cezanne) デスクトップ CPU の共通機能:

• ソケット: AM4。
• CPU はデュアル チャネルモードでDDR4 -3200 をサポートします。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• CPU は 24 個のPCIe 3.0レーンをサポートします。レーンのうち 4 つはチップセットへのリンクとして予約されています。
• 統合グラフィックスはありません。
• 製造プロセス: TSMC 7FF。

5100、5500、および 5700 には、非 Pro Ryzen 5000 デスクトップ APU のような ECC サポートはありません。

Ryzen 5000 ワークステーション CPU の共通機能:

• ソケット: sWRX8。
• すべての CPU は、オクタチャネルモードでDDR4 -3200 をサポートします。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• すべての CPU は 128 個のPCIe 4.0レーンをサポートしています。レーンのうち 8 つはチップセットへのリンクとして予約されています。
• 統合グラフィックスはありません。
• 製造プロセス: TSMC 7FF。

Ryzen 5000 デスクトップ APU の共通機能:

• ソケット: AM4。
• すべての CPU はデュアル チャネルモードでDDR4 -3200 をサポートします。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• すべての CPU は 24 個のPCIe 3.0レーンをサポートしています。レーンのうち 4 つはチップセットへのリンクとして予約されています。
• 統合型GCN 第 5 世代GPUを搭載。
• 製造プロセス: TSMC 7FF。

Ryzen 7030 ノート PC APU の共通機能:

• ソケット: FP6。
• すべての CPU は、デュアル チャネルモードでDDR4 -3200 またはLPDDR4 -4266 をサポートします。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• すべての CPU は 16 個のPCIe 3.0レーンをサポートします。
• 統合型GCN 第 5 世代GPUを搭載。
• 製造プロセス: TSMC N7 FinFET。

Zen 3をベースにしたEpycサーバーチップラインはMilanと名付けられ、 SP3ソケットを使用するチップの最終世代です。^[6] Epyc Milanは2021年3月15日にリリースされました。^[64]

共通の機能:

• SP3ソケット
• Zen 3 マイクロアーキテクチャ
• コンピューティングおよびキャッシュダイにはTSMC 7 nm プロセス、 I/O ダイにはGloFo 14 nm プロセス
• 1 つのI/O ダイ(IOD) と複数のコア コンプレックス ダイ(CCD) を備えたMCM (コンピューティング用)、CCD チップレットごとに 1 つのコア コンプレックス (CCX)
• 8チャネルDDR4-3200
• ソケットあたり128個のPCIe 4.0レーン、そのうち64個は2PプラットフォームのInfinity Fabricに使用されます。
• 7003Xシリーズモデルには、コンピューティングダイの上に積み重ねられた64 MiBのL3キャッシュダイ（ 3D Vキャッシュ）が含まれています。
• 7003Pシリーズモデルは単一プロセッサ動作（1P）に制限されています。

Zen 3+ は、電力効率の向上に重点を置いた Zen 3 マイクロアーキテクチャのリフレッシュのコード名です。2022 年 4 月に Ryzen 6000 シリーズのモバイル プロセッサとともにリリースされました。

Zen 3+には、Zen 3に比べて50の新規または強化された電源管理機能があり、適応型電源管理フレームワークと新しいディープスリープ状態も提供されています。これらを合わせると、アイドル時と負荷時の両方の効率が向上し、Zen 3に比べてワットあたりのパフォーマンスが最大30%向上し、バッテリー寿命も長くなります。^{[66] [67]}

IPCはZen 3と同一です。Ryzen 6000のRyzen 5000モバイルプロセッサに対するパフォーマンスの向上は、より高い効率性（したがって、ラップトップのような電力制約のあるフォームファクタでより高いパフォーマンス）と、より小型のTSMC N6ノード上に構築されることによるクロック速度の向上に起因しています。^[68]

Zen 3+ のRembrandt実装では、 DDR5 および LPDDR5 メモリもサポートされています。

2022年4月1日、AMDはRyzen 6000シリーズのモバイルAPU（コードネームRembrandt）をリリースしました。ノートPC用APUとしては初めてPCIe 4.0とDDR5/LPDDR5を導入し、PCにRDNA2統合グラフィックスも導入しました。TSMCの6nmノードで構築されています。^[8]

Ryzen 6000 ノート PC APU の共通機能:

• ソケット: FP7、FP7r2。
• すべての CPU は、デュアル チャネルモードでDDR5 -4800 またはLPDDR5 -6400 をサポートします。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• すべての CPU は 16 個のPCIe 4.0レーンをサポートします。
• 統合型RDNA 2 GPUを搭載。
• 製造プロセス: TSMC N6 FinFET。

Rembrandt-R は、Rembrandt コードネーム プロセッサのリフレッシュのコードネームであり、2023 年 1 月に Ryzen 7035 シリーズのモバイル APU としてリリースされます。

Ryzen 7035 ノート PC APU の共通機能:

• ソケット: FP7、FP7r2。
• すべての CPU は、デュアル チャネルモードでDDR5 -4800 またはLPDDR5 -6400 をサポートします。
• L1キャッシュ: コアあたり 64 KB (32 KB データ + 32 KB 命令)。
• L2 キャッシュ: コアあたり 512 KB。
• すべての CPU は 16 個のPCIe 4.0レーンをサポートします。
• 統合型RDNA 2 GPUを搭載。
• 製造プロセス: TSMC N6 FinFET。