Mit Chiplets in die APU-Zukunft

In der Zwischenzeit waren Microsoft und Sony nicht untätig, auch hier bestand großes Interesse an der Zen-2-Architektur: Die Playstation 5 und die Xbox Series X erscheinen im November 2020 mit acht Cores, dedizierten (De)kompression-Engines, schnellen NVMe-/PCIe-Gen4-Interfaces für SSDs und sogar einer RDNA2-Grafikeinheit. Was die kann, erfahren PC-Spieler erst einige Wochen später bei der Radeon RX 6800 (XT).

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Die derzeit aktuellen APUs hat AMD im Januar 2021 vorgestellt, es sind die aktuell schnellsten Laptop-Prozessoren: Die Cezanne-Chips integrieren acht Zen-3-Kerne und kombinieren diese mit einer erneut angepassten Vega-iGPU. Gegen Ende des Jahres dürfte dann Rembrandt angekündigt werden, hier erfolgt der Wechsel von einer Vega- auf eine RDNA2-Grafikeinheit.

Und bevor jemand fragt: Ja, abseits der Designs für Notebooks, PCs, Embedded-Systeme und Konsolen hat AMD noch diverse weniger bekannte APUs entwickelt. Dazu zählt beispielsweise der Fenghuang Raven, ein für das Zhongshan Subor Z+ PC-System gedachter Prozessor. Darin stecken vier Zen-3-GHz-Kerne und eine Vega-iGPU mit 24 Compute Units, weshalb die Grafikeinheit ähnlich flott ist wie die der Playstation 4 Pro. Das Subor Z+ wurde jedoch nie ausgeliefert, es existieren nur einige Vorabmuster.

  • Schon 2006 gab es einen ersten Ausblick auf die APUs. (Bild: AMD)
  • 2009 kündigte AMD die ersten APUs an. (Bild: AMD)
  • Die Chips sollten CPU-Kerne und integrierte Grafik verbinden. (Bild: AMD)
  • Schon früh war klar, dass die iGPU leistungsstark ausfallen muss. (Bild: AMD)
  • Die Brazos-Plattform war 2010 der Start. (Bild: AMD)
  • Hierfür wurde mit Bobcat der erste Katzen-Kern entwickelt. (Bild: AMD)
  • Die beiden Chips hießen Ontario und Zacate. (Bild: AMD)
  • 2011 folgte mit Llano die erste Desktop-APU. (Bild: AMD)
  • Darin stecken überarbeitete K10-Kerne ... (Bild: AMD)
  • ... und eine VLIW5-Grafikeinheit. (Bild: AMD)
  • Mit Trinity erschien 2012 eine APU ... (Bild: AMD)
  • ... samt Bulldozer-/Piledriver-CPU-Modulen ... (Bild: AMD)
  • ... und einer iGPU auf VLIW4-Basis. (Bild: AMD)
  • Kaveri stellte 2014 einen wichtigen Schritt dar. (Bild: AMD)
  • Neben Bulldozer-/Steamroller-Modulen ... (Bild: AMD)
  • ... integrierte AMD eine GCN-basierte iGPU ... (Bild: AMD)
  • ... und schuf einen gemeinsamen Speicherbereich. (Bild: AMD)
  • Kabini war 2013 das erste SoC mit integrierter Southbridge. (Bild: AMD)
  • Die Katzen-Kerne (Bobcat) wurden als Jaguar in verbesserter Form aufgelegt. (Bild: AMD)
  • Der Graphics Core Next feierte bei Kabini seinen Einstand. (Bild: AMD)
  • Das SoC der Xbox One wurde gemeinsam mit AMD entwickelt. (Bild: Microsoft)
  • Es kombinierte acht Jaguar-Cores mit einer GCN-v2-Grafik und Embedded-DRAM. (Bild: Microsoft)
  • Auch die Playstation 4 ... (Bild: Sony)
  • ... setzte auf Jaguare als CPU-Kerne ... (Bild: Sony)
  • ... und GCN als Grafik, jedoch mit GDDR5-Speicher. (Bild: Sony)
  • Auch 2015 war Bulldozer beim Carrizo-SoC noch aktuell. (Bild: AMD)
  • Excavator stellte die letzte Ausbaustufe dar. (Bild: AMD)
  • Die Grafikeinheit wurde auf GCN v3 aktualisiert ... (Bild: AMD)
  • ... und bekam HEVC-Decoding spendiert. (Bild: AMD)
  • Das SoC der PS4 Pro enthielt bereits Vega-Funktionen wie schnelles FP16. (Bild: Sony)
  • Die Xbox One X wurde intern als Scorpio entwickelt. (Bild: Microsoft)
  • Statt eDRAM gibt es ein 384-Bit-Interface für GDDR5-Speicher. (Bild: Microsoft)
  • CPU-seitig bleibt es bei Jaguar. (Bild: Microsoft)
  • Raven Ridge erscheint 2017. (Bild: AMD)
  • Es ist die erste APU mit Zen-Kernen ... (Bild: AMD)
  • ... und 7-nm-Fertigung. (Bild: AMD)
  • Die Xbox Series X kombiniert acht Zen-Cores mit einer RDNA2-Grafikeinheit. (Bild: Microsoft)
  • Der GDDR6-Speicher ist in zwei Geschwindigkeitsstufen unterteilt. (Bild: Microsoft)
  • Die Playstation 5 setzt auf einheitlichen RAM. (Bild: iFixit)
  • Auf Renoir folgte 2021 noch Cezanne - hier nicht abgebildet. (Bild: AMD)
Die Xbox Series X kombiniert acht Zen-Cores mit einer RDNA2-Grafikeinheit. (Bild: Microsoft)

Für den Servermarkt hatte AMD einst eine Super-APU geplant, genauer ein HPC-Modell (High Performance Computing) mit HBM-Stapelspeicher. Zwar tauchte es 2015 in offiziellen Roadmaps auf, der Chip erreichte aber nie seinen Tape-Out und wurde schon in der Designphase gecancelt. Die Idee war, gleich 16 Zen-Cores als zwei CPU-Chiplets (Zeppelin) mit einem Vega-Grafik-Chiplet (Greenland) zu koppeln. Mit 16 nm ließ sich diese APU aber nicht umsetzen, eventuell weil das Fabric nicht effizient genug war.

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Ungeachtet dessen dürfte der Chiplet-Ansatz für die Zukunft der Accelerated Processing Units eine wichtige Rolle spielen: Auch wenn das Motto einst "The Future is Fusion" lautete, müssen APUs keine monolithischen Designs sein wie bisher. Die Kombination aus CPU und GPU und auch der I/O-Funktionen kann in separate Dies ausgelagert werden, entsprechende Patente hat AMD schon vor Jahren angemeldet.

AMD-Prozessoren

Eines gilt dabei nach wie vor: Golem.de prophezeite anno 2010, dass Fusion der Anfang einer Entwicklung sei, welche die Prozessorwelt nachhaltig verändern und GPU-Computing zum Alltag machen werde. Rückblickend auf ein Jahrzehnt an Accelerated Processing Units können wir das Stand heute nur unterschreiben.

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 Next-Gen-Konsolen setzen auf APUs
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Crass Spektakel 12. Feb 2021

Das ist so nicht ganz korrekt. Die strikte Trennung zwischen CPU-Memory-Map und GPU...

Crass Spektakel 12. Feb 2021

Ich fand damals Bobcat genial. Erst wenige Jahre zuvor hatte ich mir ein Netbook mit Atom...

ms (Golem.de) 15. Jan 2021

Das lohnt sich im Desktop-Markt offenbar nicht, sonst hätte AMD es längst getan, die...

yumiko 14. Jan 2021

Also ohne GPU wird es knapp mit dem Bild. Die APU gibt faktisch viel GPU-Leistung für...



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