12 nanometri, Precision Boost 2 e XFR2

Il processo 12nm LP di GlobalFoundries

I processori Ryzen 2000 abbandonano il processo produttivo 14nm LPP di Globalfoundries usato per la prima generazione in favore del 12nm LP, sempre della stessa fabbrica. Il nome dei processi produttivi è diventato in tempi recenti un'altra freccia nell'arco del marketing, e spesso non si basa sulla lunghezza di gate e pitch, quindi il numero lascia il tempo che trova talvolta. Quello che conta sono i miglioramenti.

I 12nm LP di Globalfoundries offrono una riduzione della litografia e/o miglioramenti del processo. AMD ha preso il suo design a 14 nanometri "trasferendolo" ai 12 nm, avvalendosi solo dei miglioramenti tecnologici per aumentare velocità di commutazione e le prestazioni, di conseguenza l'area del die e il numero di transistor delle CPU Pinnacle Ridge rimangono gli stessi dei modelli di precedente generazione - circa 4,8 miliardi di transistor su un die da 213 mm2.

Il processo rifinito garantisce all'incirca 300 MHz in più di clock, con una riduzione della tensione di core di circa 50 mV rispetto ai 14 nanometri, e questo indica che il processo ha una minore dispersione (leakage). Questo risparmio energetico dà ad AMD il margine per altri miglioramenti, quindi l'azienda ha dedicato una parte del margine legato a consumi e temperature agli algoritmi Precision Boost 2 e XFR2.

Sono stati migliorati anche alcuni aspetti dell'architettura tramite l'uso di transistor a più alte prestazioni - con maggiore dispersione - in percorsi critici, soluzione che aumenta le prestazioni. Complessivamente AMD afferma che un Ryzen a 12nm consuma fino all'11% in meno rispetto a un Ryzen a 14 nm con la stessa frequenza, garantendo fino al 16% di prestazioni in più rispetto ai 14nm con gli stessi valori nominali di consumo e TDP. Prese insieme, le maggiori prestazioni e i minori consumi dovrebbero garantire un incremento delle prestazioni per watt, ma cosa più importante per gli appassionati, permettere l'overclock su tutti i core fino a 4,2 GHz.

AMD ha fatto però anche altri miglioramenti prestazionali. L'azienda ha migliorato le latenze di cache L1, L2 e L3 , cosa che abbiamo già visto con i processori Ryzen Threadripper, e anche ridotto la latenza della memoria dell'11%. Testeremo il tutto nelle prossime pagine.

Come abbiamo già scritto, Ryzen 7 2700X ha un TDP di 105W, un aumento del 10,5% rispetto al 1800X, per un boost del 4,65% delle frequenze di boost. Di primo acchito potrebbe sembrare un semplice compromesso tra consumi e frequenza extra. Ma il TDP nominale prende anche in considerazione il consumo più alto degli algoritmi multi-core Precision Boost 2 e XFR2, che possono richiedere fino a 95A di corrente dal socket AM4 anche durante il funzionamento stock.

Precision Boost 2 e XFR2

I processori Ryzen di prima generazione hanno Precision Boost, che è un'implementazione DVFS (Dynamic Voltage Frequency Scaling) simile al Turbo Boost di Intel, e un eXtended Frequency Range (XFR), che fornisce un ulteriore incremento di frequenza se la vostra soluzione di raffreddamento fornisce sufficiente margine termico.

I processori Ryzen di prima generazione offrono solamente frequenze "dual-core" e "all core" Precision Boost e XFR, ma molti software che usano meno thread, come i giochi, scaricano le operazioni meno critiche sugli altri thread. Questi thread secondari mettono i core sotto sufficiente pressione da innescare una frequenza all-core inferiore, frenando così le prestazioni con carichi che usano meno i thread, anche se il processore ha a disposizione del margine di consumo e temperatura che gli permetterebbe di operare a frequenze più alte.

I nuovi algoritmi Precision Boost 2 - che hanno debuttato con i processori Raven Ridge con grafica Vega integrata - e XFR2 migliorano le prestazioni con i carichi multi-thread aumentando la frequenza di un qualsiasi numero di core e thread. Precision Boost 2 garantisce fino a 500 MHz di frequenza in più durante i carichi multi-core, mentre XFR2 aggiunge un boost ulteriore del 7% se il vostro dissipatore è abbastanza potente. Questi miglioramenti estendono le già ottime prestazioni di Ryzen con i thread a un'ampia varietà di carichi, ma che si livellano quando il processore raggiunge 60 °C (tCase) o 95A di corrente.

AMD non ha condiviso una lista di livelli multi-core Precision Boost specifica perché l'algoritmo opportunistico porta la frequenza a valori diversi in base alla temperatura, alla corrente e al carico.