Microsoft: Was in den 400-mm²-Chip der nächsten Xbox passt

Microsofts Xbox-Hardware-Chef hat einen Tray voller SoCs fotografiert: Der Chip der Xbox Series X ist trotz modernen 7-nm-Verfahrens ziemlich groß, was auf eine sehr leistungsstarke Konsole hinweist. Wir haben überschlagen, wie viele CPU-Kerne und Shader-ALUs in 400 mm² passen.

Eine Analyse von veröffentlicht am
Ein Tray voller Xbox-Chips
Ein Tray voller Xbox-Chips (Bild: David Prien)

Das Hardware-Team der Xbox-Abteilung bei Microsoft hat seinen Spaß mit der Community: Nachdem Xbox-Chef Phil Spencer den Chip der kommenden Xbox Series X als Profilbild genutzt hatte, legte der Senior Director of Hardware nach: David Prien veröffentlichte ein Foto eines Trays voller Xbox-Chips.

Als Tray werden bei Prozessoren längliche, stapelbare Kunststoffablagen bezeichnet, mit denen die Chips gelagert oder verschickt werden. Der Tray von David Prien zeigt sieben davon, weswegen er scherzt, dass Phil Spencer ihm wohl einen weggenommen hätte. Für Hardware-Fans sind die Fotos ein willkommener Anlass, auszurechnen, wie groß ein solcher Xbox-Prozessor ist. Denn mit Hilfe der Die-Fläche lässt sich die Leistung gut abschätzen, gerade verbunden mit den bei Github durchgesickerten Hardware-Daten.

Wenig überraschend wurde bei Reddit bereits gerechnet, und zwar mit den SMD-Elementen, welche die gleichen Abmessungen und den gleichen Abstand zueinander aufweisen dürften wie die beim Scorpio-Chip der Xbox One X. Durch die Verzerrung ist die Fehlerrate hoch, dennoch sind rund 400 mm² ein realistischer Wert. Das ist deutlich größer als bei bisherigen Konsolen: Die APU der Xbox One kommt auf 363 mm² (28 nm), die der Xbox One X weist 359 mm² (16 nm) auf und die der Xbox One S nur 248 mm² (16 nm).

Für die nächste Xbox wird Microsoft ein 7-nm-Verfahren verwenden, wobei bisher unklar ist, ob es klassische Immersionslithographie (DUV) oder extrem ultraviolette Belichtung (EUV) wird. In den Chips stecken auf jeden Fall acht CPU-Kerne mit AMDs-Zen-2-Architektur, wie sie auch ein Ryzen 7 3700X nutzt. Ein solches CPU-Chiplet in 7 nm DUV misst 74 mm², wobei der 32-MByte-L3-Cache fast die Hälfte ausmacht. Wir gehen davon aus, dass Microsoft diesen reduziert - vielleicht auf 8 MByte, so wie es AMD selbst bei den Renoir-Chips für Ultrabooks gemacht hat. Das würde etwa 25 mm² einsparen.

Die bei Github aufgetauchten Daten zeigen eine Bandbreite von 560 GByte/s, was für ein 320 Bit breites Interface mit 14 GBit/s flottem GDDR6-Speicher spricht. Dafür bräuchte es dann fünf 64-Bit-Controller, die zusammen satte 80 mm² ausmachen würden, wenn man den in 7 nm DUV gefertigten Navi-10-Chip einer Radeon RX 5700 XT als Referenz heranzieht. Bleiben noch alle zur GPU gehörigen Funktionseinheiten wie Shader und Frontend, und dann benötigt ein Xbox-Chip noch I/O-Funktionen wie PCIe-Lanes für die NVMe-SSD und USB-Anschlüsse für Controller und externe Drives.

Auszurechnen, wie viele Shader-ALUs in ein 400-mm²-Die passen, ist schwierig. Denn wir wissen nicht, ob Microsoft auf 7 nm EUV setzt, um die Chipgröße zu reduzieren und wir wissen nicht, wie viel Platz die Unterstützung für Hardware-Raytracing in der RDNA-v2-Technik einnimmt. Die Github-Informationen lassen auf 56 Compute Units (3.584 ALUs) schließen, wobei aus Redundanz vermutlich 60 physisch vorhanden sind. Das wären alleine schon 270 mm² in 7 nm DUV, ohne weitere kleinere GPU-Blöcke.

Nehmen wir diese 270 mm² plus 80 mm² für die fünf Speichercontroller plus die 50 mm² für acht Zen-2-Cores mit 8 MByte L3, landen wir bei 400 mm². Das gilt für 7 nm DUV wie N7(P), mit 7 nm EUV alias N7+ soll ein Chip laut Auftragsfertiger TSMC etwa 20 Prozent kleiner ausfallen - wobei sich Phys traditionell eher schlecht verkleinern lassen. Zumindest mit 7 nm EUV alias N7+ sollte der Xbox-Chip bei 400 mm² dann tatsächlich 60 Compute Units, acht CPU-Kerne, ein 320-Bit-GDDR6-Speicherinterface und I/O-Funktionen beinhalten können.

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Anonymer Nutzer 10. Jan 2020

Und erst die 3D Grafik allgemein... Doom 1 klappte ja auch in 2D!

Sharra 09. Jan 2020

Deswegen kommen die Dinger ja erst so spät nach der Markteinführung von Zen2. Bis dahin...

Rocketeer 09. Jan 2020

Wie schon gesagt wurde, stellst du dir die Aufgabe des Speichercontrollers zu einfach...

ashahaghdsa 09. Jan 2020

Falls es jemanden Interessiert, im Data Matrix Code steht: M1138100-001 Ok, steht ja auch...



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