Ángel Aller
— Hardware-Liebhaber.
Experte für Computer und Gaming
Was ist AMD 3D V-Cache?
AMD 3D V-Cache ist eine Technologie zum Stapeln von 3D-L3-Cache-Speicher in Ryzen-CPUs, die eine höhere Kapazitätsdichte dank ihrer Struktur ermöglicht. Je mehr Datenzugriffsanforderungen in der CPU verbleiben, desto schneller kann sie diese bedienen, was sich in mehr Leistung umsetzt; das heißt, in diesem Fall mehr FPS.
3D V-Cache wurde auf der COMPUTEX 2021 als revolutionäre Technologie vorgestellt, obwohl sie erst am 20. April 2022 auf den Verbrauchermarkt kam. Die AMD Ryzen 5000 (Zen 3) waren die Hauptdarsteller, aber der wahre Star war der Ryzen 7 5800X3D, der erste Prozessor mit 3D V-Cache in der Geschichte.
Der Erfolg dieses Chips war so groß, dass er trotz seines nicht sehr niedrigen Preises zum Bestseller wurde, etwa 410€. Bedenken Sie, dass die AMD Ryzen 5000 mit Zen 3 im Jahr 2020 auf den Markt kamen, während dieser X3D-Chip erst 2022 erschien, nur wenige Monate vor der Einführung der AMD Ryzen 7000!
Er hat die Gamer so sehr erobert, dass viele Menschen auch im Jahr 2024 noch auf den Sockel AM4 und den AMD Ryzen 7 5800X3D wegen seiner Gaming-Leistung setzen.
Warum es mehr FPS in Videospielen liefert
Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass der Cache-Speicher nach Ebenen klassifiziert wird und eine Art von Speicher ist, der den Zugriff auf häufig verwendete Daten bedient. Die Ebenen bestimmen die Hierarchie:
- Cache L1, ist die erste, die die Anfragen bedient, die die CPU erhält. Normalerweise ist sie am nächsten an den Kernen der CPU.
- Cache L2, wenn die erste nicht mehr ausreicht, ist die L2 für die Bearbeitung der Anfragen zuständig.
- Cache L3, die beiden vorherigen Ebenen füllen sich schnell, so dass die L3 die größte Kapazität hat.
Und was passiert, wenn auch der L3 voll ist? Dann muss man außerhalb der CPU suchen, wobei der nächste Schritt der RAM und die Festplatte sind. Es ist nicht wünschenswert, dass dies passiert, weil die dabei entstehende Latenz enorm ist und die Operation viel langsamer abgeschlossen wird.
Robert Hallock, Direktor für technisches Marketing bei AMD, erklärt, dass die Zeit, die die CPU benötigt, um auf den L3-Cache zuzugreifen, wenn sie versucht, eine Anfrage zu beantworten, zwischen 8 und 10 Nanosekunden beträgt. Wenn man auf den RAM zurückgreifen muss, erhöht sich diese Verzögerung um das 8- bis 10-fache.
In einem Videospiel führen wir während des Spielens Aktionen aus (laufen, Waffe wechseln, schießen, nachladen und vieles mehr). Laut Robert kann der PC nicht vorhersagen, was wir tun (Achtung auf die KI), und all diese Aktionen werden zu einem zufälligen Zugriff auf Daten: Texturen, Animationen, Sound, Physik, etc.
Daher bietet 3D V-Cache mehr L3-Cache-Speicher in der CPU, um zu verhindern, dass sie Speicher außerhalb ihres Dies suchen muss, und erhöht die Menge an Daten, die die CPU in 8 bis 10 Nanosekunden erhalten kann. Umgerechnet in Daten haben wir 15% mehr FPS in 1080p
Beachten Sie, dass in Spielen Tausende von zufälligen Anfragen pro Minute gestellt werden, um auf dem Bildschirm darzustellen, was wir sehen.
Also, je mehr L3-Cache-Speicher wir in der CPU haben, desto mehr FPS bekommen wir? Es ist nicht so einfach, es gibt viele Dinge zu berücksichtigen: Architektur, Single-Core-Leistung, Nutzung der Kerne durch ein Videospiel, etc.
Wie ist 3D V-Cache gemacht?
Wir tauchen tief in die Details der AMD Ryzen mit dieser Technologie ein, und da wir bereits wissen, dass es sich um eine gestapelte Speichertechnologie handelt, müssen wir herausfinden, wie ein Chip auf einen anderen gelegt und miteinander verbunden wird.
Das Erste, was ich erklären muss, ist, dass in einer "X"-Lithographie und auf einer "Y"-Fläche es unmöglich ist, mehr Cache-Speicher horizontal oder in der Länge hinzuzufügen. Es gibt keinen Platz mehr, und ein moderner CPU-Die ist dichter gepackt als das Stadtgebiet von Tokio.
Die Lösung ist das Stapeln, das Bauen von Wolkenkratzern, also muss man erforschen, wie man das macht, wie man sie verbindet, Latenzen reduziert, etc. AMD hat die Methoden C4 und Micro Bump in Betracht gezogen, musste aber noch weiter gehen.
Bei AMD nennen sie es Hybrid Bond 3D, es ist ein System, das das SystemC4 und der bekannte Micro Bump. Andere Marken oder Unternehmen, die in 3D stapeln, verwenden den Micro Bump, aber AMD benötigte mehr Dichte im Bereich in Bezug auf Konnektivität sowie eine gründlichere Wärmebehandlung.
Hybrid Bond 3D hat viele mehr Verbindungspunkte im gleichen Bereich. Dies ermöglicht es ihm, mehr Bandbreite im gleichen Raum zu haben. Bei AMD hatten sie bereits ihre Ryzen 5000 mit ihrer Breite, Länge und Höhe entworfen, aber wenn sie 3D V-Cache hinzufügten, würde der Chip höher werden, was mehrere Probleme für Kühler, AIO-Kits usw. verursacht.
Daher mussten sie die Höhe des Chips reduzieren und das erforderte die Erforschung neuer Technologien. Also sahen sie, dass die Lösung in den Säulen der CPU lag: sie mussten die Höhe des Zen 3-Chips reduzieren, so dass sie beschlossen, die Basis des Chips so flach wie möglich zu machen.
Ungefähr reduzierten sie die Basis auf fast die Hälfte , so dass der gestapelte Cache-Speicher eingefügt und auf die gleiche Höhe wie die anderen AMD Ryzen 5000 gebracht werden konnte. Auf diese Weise hat der Ryzen 7 5800X3D die gleiche Höhe wie der AMD Ryzen 7 5800X, aber mit 32 MB L3 mehr.
So sind der Hybrid Bond 3D und das Abflachen der Chipbasis die Säulen des AMD 3D V-Cache.
AMD-Prozessoren mit 3D V-Cache
Unterteilt in Prozessoren im Socket AM4 und AM5, sind diejenigen mit 3D V-Cache folgende:
- AM4: AMD Ryzen 7 5800X3D.
- AM5:
- AMD Ryzen 7 7800X3D.
- AMD Ryzen 9 7900X3D.
- AMD Ryzen 9 7950X3D.
Warum gibt es keinen AMD Ryzen 5 mit 3D V-Cache?
Tatsächlich war AMD dabei, einen AMD Ryzen 5 5600X3D im amerikanischen MicroCenter-Store zu starten, aber schließlich scheint die Idee nicht durchgedrungen zu sein. Obwohl ich keine offizielle Bestätigung habe, deuten Gerüchte und meine Logik darauf hin, dass es wahrscheinlich eine Frage der Produktionskosten wäre.
Prozessoren mit dieser Technologie herzustellen ist eine Herausforderung, wie Sie bemerkt haben werden, so dass dies zu höheren Produktionskosten führt. Ein Beweis dafür ist der Preis der Ryzen X3D, die teurer sind als die herkömmlichen.
AMD hatte die Idee auf dem Tisch, einen AMD Ryzen 5 mit 3D V-Cache zu starten, da es eine der meistverkauften Serien der Marke ist. Allerdings müssten sie ihren Preis auf über 350€ erhöhen, und viele Leute wären nicht bereit, diesen Betrag für 6 Kerne und 12 Threads zu zahlen.
Denken Sie daran, dass wir uns in einer Preisklasse befinden würden, in der wir die Intel Core i7 und AMD Ryzen 7 sehen, was kein sehr gutes Geschäft ist.
Mit all dem gesagt, erwarten Sie eine Überraschung, vor allem wenn man bedenkt, dass AMD den Ryzen 7 5800X3D fast 2 Jahre nach der Einführung von Zen 3 vorgestellt hat.
Die Auswirkungen des Fokus auf Marken wie NVIDIA
Mit GPUs können Hersteller größere Chips herstellen, so dass es mehr Fläche gibt, um Cache-Speicher zu installieren. Der Vorteil von GPUs ist, dass sie die Speichermodule (GDDR6, GDDR6X, etc.) sehr nahe haben, so dass die erzeugte Latenz nicht so groß ist wie bei CPUs.
Trotzdem ist es immer vorzuziehen, dass "alles im Haus bleibt" und der Cache-Speicher verbessert wird. So wurde AMD Infinity Cache mit den RX 6000 in RDNA 2 geboren. Es war sehr erfolgreich und AMD trat in den Mittelklasse- und sogar High-End-Bereich ohne Ray Tracing ein.
Dieser Ansatz hat NVIDIA aufmerksam gemacht, die damals ihre RTX 3000 mit der Ampere-Architektur hatten. Die Antwort war klar: Erhöhung des L2-Cache in den RTX 4000.
Ich stelle Ihnen eine Tabelle zur Verfügung, damit Sie es klar sehen können.
| GPUs | L2-Cache |
| RTX 3060 | 3 MB |
| RTX 4060 | 24 MB |
| RTX 3060 Ti | 4 MB |
| RTX 4060 Ti | 32 MB |
| RTX 3070 | 4 MB |
| RTX 4070 | 36 MB |
| RTX 3070 Ti | 4 MB |
| RTX 4070 Ti | 48 MB |
| RTX 3080 | 5 MB |
| RTX 4080 | 64 MB |
| RTX 3090 | 6 MB |
| RTX 4090 | 72 MB |
Jetzt werden Sie erkennen, dass der große FPS-Anstieg nicht nur auf DLSS 3 zurückzuführen ist, oder? Sie haben erkannt, dass AMD hier recht hatte, so dass sie ihren L2-Cache erhöht haben und großartige Ergebnisse erzielt haben.
Offensichtlich besteht nicht alles darin, den Cache zu erhöhen, sondern eine Architektur wie Ada Lovelace zu schaffen, die wie ein Schuss funktioniert.
Möchten Sie Ihre CPU aktualisieren? Zweifellos empfehle ich Ihnen einen AMD Ryzen 7000X3D, Sie werden es nicht bereuen!
