Todo lo que debes saber sobre la arquitectura híbrida de AMD basada en Zen 4

AMD está preparando el lanzamiento de una arquitectura híbrida basada en Zen 4 que partirá de un enfoque similar al que vimos en Alder Lake-S, y posteriormente en Raptor Lake-S. Esto quiere decir que dicha arquitectura adoptará una configuración de núcleos de alto rendimiento y núcleos de alta eficiencia, ambos capaces de trabajar de manera simultánea y diseñados para afrontar diferentes tareas de forma óptima.

Sin embargo, aunque esta arquitectura híbrida de AMD basada en Zen 4 parte de esa misma base, la ejecución es distinta, y es importante tener esto muy en cuenta porque, al final, hará que ambos diseños posicionen de una manera diferente a pesar de tener ese mismo punto de partida.

Como ya sabréis muchos de vosotros, tanto Alder Lake como Raptor Lake utilizan un bloque de núcleos de alto rendimiento basados en la arquitectura Golden Cove y Raptor Cove, respectivamente, y un bloque de núcleos de alta eficiencia basados en la arquitectura Gracemont.

Cada uno de esos bloques de núcleos tiene diferencias importantes en todos los niveles: tamaño del núcleo a nivel de silicio, frecuencias de trabajo, subsistema de caché y cantidad total, hardware especializado y muchas cosas más. Por ello, la diferencia de rendimiento al ejecutar tareas en uno u otro bloque de núcleos puede ser enorme. Intel utiliza dos arquitecturas totalmente diferentes.

A diferencia del gigante del chip, que como ya hemos dicho utiliza dos arquitecturas totalmente diferentes, AMD va a utilizar Zen 4 tanto en los núcleos de alto rendimiento como en los núcleos de alta eficiencia. Esto podría parecer una mala noticia, pero nada más lejos de la realidad. Zen 4 es una arquitectura altamente escalable, y utilizar una versión recortada para crear núcleos de alta eficiencia es una decisión totalmente acertada.

Sé que te estarás preguntando cómo va a escalar AMD la arquitectura Zen 4 en ese nuevo diseño híbrido, y la respuesta es muy sencilla, reduciendo la cantidad de caché y bajando las frecuencias de trabajo. Son dos cambios simples, pero muy importantes tanto a nivel de rendimiento como de consumo, y también de espacio ocupado a nivel de silicio.

Piensa que el espacio que ocupa la caché L3 es tan grande que, para dar forma a los Ryzen 7000X3D, AMD ha tenido que apilar los 64 MB de caché extra sobre un chiplet, lo que significa que dicha caché ocupa el mismo espacio que un chiplet de 8 núcleos y 32 MB de caché L3. En el caso de los núcleos Zen 4 eficientes utilizados en esa arquitectura híbrida podríamos encontrarnos con una configuración de entre 8 MB y 16 MB de caché L3, dependiendo del número total de núcleos activados.

Reducir la caché L3 afectaría al espacio ocupado a nivel de silicio, que sería mucho menor, pero también al rendimiento, especialmente en aplicaciones dependientes de este tipo de memoria, como los juegos. Por otro lado, AMD también podría reducir las frecuencias de trabajo, que pasarían de un máximo de 5 GHz en los núcleos de alto rendimiento a un máximo de 4 GHz en los núcleos de alta eficiencia.

Obvia decir que la bajada de caché L3 y esa reducción de 1 GHz harían, en conjunto, que un núcleo Zen 4 de alta eficiencia pasara a ofrecer un rendimiento similar al de un núcleo Zen 2. Teniendo en cuenta lo bien que rinden todavía los procesadores basados en dicha arquitectura está claro que este dato es positivo, y que esos núcleos de alta eficiencia podrían competir sin ningún problema con sus equivalentes de Intel, ya que estos están más o menos al nivel de Skylake en términos de IPC.

En la distribución de núcleos todo apunta a un diseño monolítico

En principio parece que AMD utilizará esta arquitectura híbrida basada en Zen 4 únicamente en APUs, es decir, en soluciones que integran CPU y GPU en un mismo encapsulado, y que los dos tipos de núcleos estarán presentes en una misma pastilla de silicio, es decir, no se producirá una división en varios chiplets.

Esto nos lleva a hablar de un diseño de núcleo monolítico, y los primeros datos que tenemos apuntan a dos posibles configuraciones, una que tendría cuatro núcleos de alto rendimiento y cuatro núcleos de alta eficiencia, y otra que tendría dos núcleos de alto rendimiento y cuatro núcleos de alta eficiencia.

La primera configuración debería contar con 8 MB de caché L3 en sus núcleos de alto rendimiento y 4 MB de caché L3 en sus núcleos de alta eficiencia. La segunda configuración mantendría los 4 MB de caché L3 en sus núcleos de alta eficiencia, y reduciría a 4 MB la caché L3 de los núcleos de alto rendimiento, ya que solo tendría dos de estos núcleos. En total, una configuración de 4 + 4 tendría 12 MB de caché L3, y una configuración de 2 + 4 tendría 8 MB de caché L3.

Tened en cuenta que estos datos son estimaciones, y que todavía no tenemos confirmadas las cantidades concretas, lo que significa que esas cifras podrían variar. No obstante, teniendo en cuenta que una APU Ryzen 7 7840HS, basada en Zen 4 y equipada con 8 núcleos de alto rendimiento, suma 16 MB de caché L3 creo que los valores que os he dado tienen mucho sentido.

En una prueba de rendimiento filtrada bajo Cinebench R23 hemos podido ver que los núcleos de alto rendimiento llegan a los 5 GHz, pero de media se mueven entre los 4,2 y los 4,3 GHz estables. Los núcleos de alta eficiencia llegan a los 4 GHz, pero su media se mantiene un poco por debajo de los 3 GHz. Por lo que respecta al consumo, los valores que hemos visto apuntan a entre 7 y 8 vatios en dos núcleos de alto rendimiento y 5 vatios en cuatro núcleos de alta eficiencia. Esto nos deja un consumo total de 13 vatios.

Y llevan años demostrándolo en el sector móvil, donde coexisten diferentes arquitecturas que se combinan para crear chips con hasta tres bloques de núcleos diferentes. Intel se dio cuenta de esa realidad y decidió apostar por ella con Alder Lake-S, y los resultados fueron tan buenos que repitió con Raptor Lake-S. La próxima en subirse al carro será AMD, aunque parece que de momento lo hará de una forma limitada y centrada en sus APUs.

Esa nueva arquitectura híbrida basada en Zen 4 mantendrá la compatibilidad con memoria DDR5, podría venir fabricada en el nodo de 4 nm de TSMC, lo que la haría todavía más eficiente, y estará acompañada de una GPU basada en la arquitectura RDNA3. Su lanzamiento podría producirse entre finales de este año y principios del año que viene, y según algunos rumores podría acabar convirtiéndose en el cerebro de la Steam Deck 2.

No sabemos si AMD llegará a comercializar versiones de estas APUs para el sector PC, o si se limitarán a portátiles y a dispositivos móviles, pero con la información que tenemos ahora mismo me inclinaría más a favor de la segunda opción. No obstante, creo que incluso aunque se produzca esa adopción limitada a ambos sectores estaríamos ante un primer paso que serviría como punta de lanza para extender, en años venideros, ese diseño híbrido a otros niveles.

Saludos.