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Zen 2 y Vega 20 en 7 nm: AMD saca músculo en San Francisco

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AMD aprovechó el evento Next Horizon 7 celebrado en San Francisco para presentar sus próximas novedades en el sector CPU, GPU y también en materia de software para entornos profesionales, aunque no hay duda de que Zen 2 y Vega 20 fueron los grandes protagonistas.

Gracias a AMD España tuve la suerte de acudir al evento y pude disfrutar en vivo de una buena dosis de información tecnológica sobre productos de última generación. Todo fue muy técnico y en cierto modo intenso, pero es comprensible y además la ocasión lo merecía, ya que en general supuso una confirmación de que la firma de Sunnyvale no solo ha vuelto al buen camino y puede competir de tú a tú con Intel, sino que está trabajando por ponerle las cosas cada vez más difíciles.

Ya lo hemos dicho en otras ocasiones, la competencia es buena para todos. Hasta la llegada de Ryzen de primera generación los procesadores de cuatro núcleos y ocho hilos eran la norma en la gama alta y rondaban los 250 euros, una situación que cambió en 2017 con el debut de la arquitectura Zen, que como sabemos marcó la llegada de los procesadores de seis y ocho núcleos con precios verdaderamente asequibles.

Gracias a la competencia que ha traído la arquitectura Zen (y Zen+) hoy podemos encontrar procesadores de seis núcleos y doce hilos por menos de 160 euros, y procesadores de ocho núcleos y dieciséis hilos por menos de 200 euros. Hace dos años esto era inimaginable, y los equivalentes de Intel con esa cantidad de núcleos rondaban los 500 y 1.000 euros, respectivamente.

En busca del equilibrio

Si algo define a la arquitectura Zen es precisamente el equilibrio. Desde su lanzamiento AMD ha buscado ofrecer al usuario un buen valor en términos de precio y de rendimiento, un enfoque que han potenciado con Zen 2.

Como sabrán muchos de nuestros lectores el diseño de los procesadores basados en la arquitectura Zen parte de una base MCM, es decir, módulo multi-chip. Esto se aleja de la concepción de núcleo monolítico que utiliza Intel y presenta ventajas y desventajas frente a aquella.

Zen 2 mantiene la arquitectura MCM, lo que significa que la configuración de un procesador multinúcleo se consigue uniendo varias unidades CCX. Cada unidad CCX integra un chip de silicio con una determinada cantidad de núcleos, que trabajan en conjunto con otras unidades a través del sistema de comunicación Infinity Fabric. Por ejemplo, un procesador Ryzen 7 2700X suma dos unidades CCX con cuatro núcleos cada una, lo que suma un total de ocho núcleos, capaces de trabajar con 16 hilos gracias a la tecnología SMT.

Pues bien, con Zen 2 se sigue el mismo enfoque, aunque con mejoras importantes. AMD ha confirmado que esta arquitectura dará el salto a los 7 nm y que gracias a la reducción de proceso han podido dar forma a procesadores de hasta 64 núcleos y 128 hilos. Es un avance enorme, ya que Naples, los procesadores EPYC de primera generación, suman 32 núcleos y 64 hilos.

Para construir estos procesadores la firma de Sunnyvale ha utilizado una configuración de «8 + 1» encapsulados menores («dies») que ya tuvimos ocasión de ver en filtraciones anteriores. Esto quiere decir que el procesador cuenta con ocho unidades CCX de ocho núcleos cada uno y otro encapsulado central donde se ubican todos los elementos clave para la comunicación de esos «chiplets» y del sistema: controladores de memoria y de entrada y salida.

Ese chip central es una pieza clave en el nuevo diseño de estos procesadores, ya que al agrupar en una posición central todos los elementos de comunicación y de interacción consigue reducir las latencias y mejorar el rendimiento. Es lo que AMD define como un sistema Infinity Fabric mejorado, y sin duda un elemento fundamental en una configuración MCM.

En las imágenes que acompañamos podéis ver de forma clara las diferencias que existen entre la primera generación de procesadores basada en Zen y esta nueva aproximación que ha ejecutado AMD con Zen 2. Os recordamos que los chiplets de núcleos (unidades CCX) están fabricadas en proceso de 7 nm, pero el chip I/O central utiliza el proceso de 14 nm.

Tenemos una visión sencilla pero efectiva de los cambios más relevantes a nivel de arquitectura que trae Zen 2, ¿pero por qué hablamos de equilibrio? Como dijimos éste se centra en ofrecer un alto rendimiento con un precio controlado, y los procesadores Zen 2 no van a ser una excepción.

Cada chiplet o unidad CCX cuenta con un máximo de ocho núcleos, lo que significa que su salto al proceso de fabricación de 7 nm es relativamente sencillo y que la tasa de éxito (chips funcionales por oblea) será bastante buena desde el principio. Si AMD hubiera adoptado una arquitectura de núcleo monolítico o una aproximación más compleja (por ejemplo dos bloques de 32 núcleos cada uno) el salto habría sido problemático y la fabricación muy costosa, tanto que puede que no hubiera sido viable ni técnica ni comercialmente.

Con esa última aproximación cada chip tendría 32 núcleos, lo que quiere decir que ocuparía más espacio en esa oblea y que habría más posibilidades de que algo saliera mal. Un solo núcleo defectuoso de esos 32 obligaría a desechar un chip y reduciría la tasa de éxito. Lo mismo ocurre con las unidades CCX de ocho núcleos, pero en este caso las posibilidades de error se reducen al haber un número menor de núcleos.

En resumen, los chiplets de 8 núcleos son más baratos y más sencillos de producir, una realidad que permite a AMD mantener unos costes controlados. Esto, unido a las novedades que introduce el proceso de 7 nm y a las mejoras que trae el sistema Infinity Fabric convierten a Zen 2 en una arquitectura muy competitiva, tanto que creo que Intel tiene motivos más que de sobra para empezar a preocuparse de verdad.

Rendimiento y proceso de fabricación: claves

El resumen anterior nos permite lanzarnos de lleno a ver las mejoras más importantes que trae Zen 2 en términos de rendimiento y de consumo, y valorarlas en conjunto con el salto al proceso de fabricación de 7 nm.

Ya vimos en este artículo que la reducción del proceso de fabricación redunda en transistores más pequeños. Esto explica de una manera sencilla por qué AMD dice que el salto al proceso de 7 nm le ha permitido duplicar el número de transistores frente al proceso de 14 nm, y también nos sirve de punto de partida para entender las otras ventajas que derivan de este nuevo proceso:

  • Hasta un 50% menos consumo energético (transistores más pequeños) manteniendo el mismo rendimiento.
  • Hasta un 25% más de rendimiento con el mismo consumo de la generación anterior.

Interesante, ¿verdad? Pero esto no es todo, Zen 2 es algo más que un simple avance en términos de proceso de fabricación, es una renovación importante a nivel de arquitectura, y esto se deja notar en varios frentes:

  • Mejoras a nivel de pipeline para conseguir una alimentación de datos y una ejecución más eficiente y equilibrada.
  • Mejoras en caché e instrucciones. También en el sistema de predicción de saltos.
  • Importantes mejoras en las unidades de coma flotante: ahora soportan instrucciones AVX de 256 bits.
  • Funciones de seguridad avanzadas, entre las que destaca la protección contra Spectre a nivel de silicio.
  • Mayor IPC, menor latencia en cachés y mayor ancho de banda.
  • Arquitectura preparada para trabajar con PCIE 4.0.
  • Hasta el doble de rendimiento en coma flotante frente a los procesadores Zen y Zen+.
  • Compatible con las plataformas actuales. No obliga a cambiar de plataforma.

Mayor rendimiento, seguridad mejorada y una puesta a punto total que convierte a Zen 2 en una arquitectura de última generación. Y lo mejor es que como indicamos será compatible con los sockets actuales, lo que significa que el usuario no tendrá que cambiar de placa base para poder renovar su procesador, una buena noticia que viene a ser el broche de oro a esa idea de «equilibrio» a la que hemos ido haciendo referencia.

Habrá que esperar a ver qué mejoras reales acaban ofreciendo todos estos cambios, pero en general vemos una importante maduración de la arquitectura MCM y novedades que buscan mejorar sus carencias inherentes (latencias, comunicación, carga equilibrada de trabajo, étc), así que tengo un buen presentimiento.

Las primeras unidades de Zen 2 ya se encuentran en fase de producción previa a nivel de muestras, pero su llegada al mercado de consumo (producción en masa) no tendrá lugar hasta el primer trimestre de 2019.

Vega 20: la primera GPU en 7 nm

El segundo plato fuerte del evento celebrado en San Francisco fue Vega 20. Zen 2 es la arquitectura que dará forma al primer procesador de alto rendimiento fabricado en 7 nm, y Vega 20 es la primera GPU de alto rendimiento fabricada también en dicho proceso.

AMD dejó claro que Vega 20 está dirigida al mercado profesional, en concreto a cubrir los sectores dedicados a la computación de alto rendimiento, la nube, el aprendizaje profundo y la inteligencia artificial. En efecto, esto quiere decir que las tarjetas gráficas basadas en Vega 20 se agrupan en la serie Radeon Instinct y que competirán con las Tesla de NVIDIA.

El salto al proceso de fabricación de 7 nm permite reducir el consumo y las temperaturas de trabajo, dos valores importantes cuando hablamos de centros de datos y de servidores, ¿pero qué representa Vega 20 para el mercado de consumo general? En términos de producto nada, pero nos dice algunas cosas importantes que merece la pena tener en cuenta.

La primera deriva de las especificaciones. Como vimos en este artículo Vega 20 mantiene las mismas especificaciones clave de Vega 10, es decir, tiene el mismo conteo de CUs (unidades de computación), y por tanto el mismo número de shaders, unidades de texturizado y unidades de rasterizado. No hay cambios drásticos a nivel de arquitectura, pero AMD ha elevado el conteo de memoria HBM2 a 32 GB y el bus de datos es de 4.096 bits, lo que permite a esta generación romper la barrera de 1 TB/s en ancho de banda.

En segundo lugar destaca el soporte de PCIE 4, un avance que convierte a Vega 20 en la primera GPU del mercado que compatible con dicho estándar. Está por ver qué diferencia marca esto a efectos prácticos, pero no hay duda de que en lo que respecta al soporte de tecnologías de última generación AMD ha hecho los deberes.

Podemos dar casi por seguro que Vega 20 no llegará al mercado de consumo general, es decir, que no habrá versiones Radeon RX. Sin embargo, todo lo que hemos dicho nos permite sacar en claro que Navi, la próxima GPU para consumo general de AMD, no solo llegará fabricada en proceso de 7 nm, sino que supondrá un verdadero salto en términos de arquitectura y que además vendrá con soporte de las últimas tecnologías del sector.

Navi es la gran promesa de AMD para el mercado de consumo y es comprensible. Como sabéis los que nos leéis a diario dicha arquitectura será la utilizada en las consolas de próxima generación, Xbox Two y PS5 (nombres provisionales), y también en las tarjetas gráficas de nueva generación que llegarán al merado entre mediados y finales de 2019.

La arquitectura Vega ha tocado techo, así que no veremos nuevas interacciones que vayan más allá de los 4.096 shaders, simplemente porque a nivel de estructura ya no puede dar más de sí. En caso de que te preguntes por qué ha optado AMD por llevarla entonces a los 7 nm no te preocupes, no te vamos a dejar con la duda: porque es una arquitectura madura y potente que les sirve como transición para empezar el proceso de preparación necesario para llevar una nueva arquitectura directamente a los 7 nm, es decir, como «práctica previa» para tener una base sólida que aplicar al desarrollo y producción de Navi.

Editor de la publicación on-line líder en audiencia dentro de la información tecnológica para profesionales. Al día de todas las tecnologías que pueden marcar tendencia en la industria.

9 comentarios
  • Infinity favrik

    El dato que mas me ha gustado de la noticia, ain quitarle importancia a todas la mejoras que trae Zen 2, es la compatibilidad con las placas actuales, aunque dicen “plataformas”, se da por echo que serán compatibles y aún viniendo con precios muy competitivos será muy facil y barato actualizar a zen 2 o ryzen 3000…

  • MaximoGeek

    Lo que más me gusta de esta nueva arquitectura es el hecho que se parece mucho al Cell que alguna vez tuvo el PS3 y estaba desarrollado por Sony y Toshiba, recuerdo que cuando escribí un artículo acerca de de ese procesador tuve tanto que investigar que el artículo tuvo que ampliarse a tres partes y lo que más me fascinó fué el hecho que tenía su propio protocolo de comunicaciones entre cada uno y hacia el «procesador principal» que es algo como sucede acá pero con la diferencia de que cada «coprocesador» del cell estaba diseñado para tareas específicas mientras que los actuales son de propósito general, voy a tratar de investigar más a fondo de qué se trata esta arquitectura ya que me parece muy apasionante, saludos.

  • Rafael

    No, el diseño es de IBM y Sony.

  • Rafael

    Según hardware 360 estamos hablando de una revolución al menos por parte de los servidores, ya que su escalabilidad es insuperable.

    Con el diseño Chiplet le quitan toda la complejidad al procesador y se la pasan al controlador central; eso significa que los procesadores son todavía más simples y más chiquitos, y de hecho se nota, son bastante chicos para ser procesadores de 8 núcleos y 16 hilos.

    Por otra parte el diseño monolítico de Intel ha demostrado ser un error. Para competir con los nuevos EPYC de AMD tendrán que hacer chips monolíticos grandotes y aún así usar su propio infinity fabric para alcanzar el conteo de núcleos de un EPYC, que aspira a ser enorme. Eso significa una mayor probabilidad de tener procesadores fallidos de Intel y más costos; simplemente podemos decir que esta generación la tiene ganada AMD, e Intel intentará emular el éxito de la arquitectura Zen.

    Por parte de Vega a 7 nanómetros, es una laśtima que no salga al mercado de consumo, ya que en la IA no tiene mucho que hacer. Todavía no tiene algo parecido a los tensor cores como para competir con Nvidia, espero que Navi tenga algo parecido ya que el proyecto que tienen es software libre.

  • Isidro Ros

    En resumen has dicho lo mismo que ponemos en el artículo sobre Zen 2 :):

    «Cada chiplet o unidad CCX cuenta con un máximo de ocho núcleos, lo que significa que su salto al proceso de fabricación de 7 nm es relativamente sencillo y que la tasa de éxito (chips funcionales por oblea) será bastante buena desde el principio. Si AMD hubiera adoptado una arquitectura de núcleo monolítico o una aproximación más compleja (por ejemplo dos bloques de 32 núcleos cada uno) el salto habría sido problemático y la fabricación muy costosa, tanto que puede que no hubiera sido viable ni técnica ni comercialmente.

    Con esa última aproximación cada chip tendría 32 núcleos, lo que quiere decir que ocuparía más espacio en esa oblea y que habría más posibilidades de que algo saliera mal. Un solo núcleo defectuoso de esos 32 obligaría a desechar un chip y reduciría la tasa de éxito. Lo mismo ocurre con las unidades CCX de ocho núcleos, pero en este caso las posibilidades de error se reducen al haber un número menor de núcleos.

    En resumen, los chiplets de 8 núcleos son más baratos y más sencillos de producir, una realidad que permite a AMD mantener unos costes controlados. Esto, unido a las novedades que introduce el proceso de 7 nm y a las mejoras que trae el sistema Infinity Fabric convierten a Zen 2 en una arquitectura muy competitiva, tanto que creo que Intel tiene motivos más que de sobra para empezar a preocuparse de verdad».

    Sobre los núcleos tensor es normal, Vega es una arquitectura que «bebe» de Fiji y el salto a 7 nm solo representa una reducción de proceso, para ver cambios a nivel de CUs y núcleos especializados habrá que esperar a Navi.

    Saludos.

  • MaximoGeek

    A ver que si en vez de comentar pelotudeces primero aprendes a leer y a investigar lo que dice la gente.

    https://en.wikipedia . org/wiki/Cell_(microprocessor)

  • MaximoGeek

    Pues mientras que es verdad lo que dices hay que tener en cuenta que Intel es Intel y lo mismo decía cuando AMD lanzó el Athlon 64 y de doble núcleo aunque claro hay que admitir que

    Intel está utilizando las instrucciones de 64 bits de AMD y capaz en el futuro tenga una tecnología similar o simplemente usen la de AMD.

  • Rafael

    Claro, no insinuo para nada que este es el hundimiento de Intel; si AMD pudo con su situación financiera, Intel, una compañía a la que le sobra dinero, puede hacer mejor las cosas.

    Pero si me atreveré a decir que de aquí a unos Años AMD tendrá el mercado de los servidores, al menos de los servidores.

  • MaximoGeek

    NO sé, no creo la verdad, hay mucho pseudomatemático (ingenieros) que son unos lamebotas de Intel, me acuerdo que antes decían que el Athlon «calentaba mucho» y sólo sabían repetir esa mierda, manga de mediocres.

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