Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/ryzen-mobile-4000-das-kann-amds-renoir-2003-146767.html    Veröffentlicht: 16.03.2020 14:00    Kurz-URL: https://glm.io/146767

Ryzen Mobile 4000

Das kann AMDs Renoir

Mit optimierten Zen-2-Kernen, Vega-Grafikeinheit und sparsamem LPDDR4X-Speicher im 7-nm-Verfahren: Noch nie war ein Notebook-Chip besser gegen Intel aufgestellt als AMDs Renoir alias Ryzen Mobile 4000.

Mit den Epyc-CPUs für Server und den Ryzen-Modellen für Desktops hat AMD bereits vorgelegt und Intel in Bedrängnis gebracht, mit den Ryzen Mobile 4000 soll nun die Notebook-Dominanz der Konkurrenz gebrochen werden. Das Silizium heißt Renoir, benannt nach dem französischen Maler des Impressionismus -, wie passend, dass dieser für seine Momentaufnahme bekannt ist.

Denn im Augenblick gibt es noch keine Notebooks mit AMDs Renoir zu kaufen, in einigen Wochen werden diese erst in China und dann im Rest der Welt verfügbar sein. Bis dahin erläutern wir die technischen Besonderheiten des Chips, denn AMD hat weit mehr getan, als schlicht die bekannten Zen-2-Kerne und mit einer ebenfalls nicht neuen Vega-Grafikeinheit zu koppeln. Das zeigen alleine schon die Eckdaten: Auf 156 mm² kommen 9,8 Milliarden Transistoren zusammen, gefertigt mit TSMCs N7-Verfahren (7 nm DUV).

8+8-Design mit Tricks

Grundsätzlich besteht jeder Chip aus acht Zen-2-CPU-Kernen, einer Vega-Grafikeinheit mit acht Compute Units und einem Speichercontroller für DDR4 sowie LPDDR4X. Die Änderungen stecken im Detail, so gab es bei den Vorgänger-Chips (Raven Ridge/Picasso) noch elf Compute Units - laut AMD ist der vermeintliche Rückschritt aber tatsächlich ein Gewinn, auch weil die Navi/RDNA-Technik für Renoir zu spät kam. Die CUs takten höher, die Wege im Chip sind kürzer, die Leckströme sinken und die reduzierten Shader-Einheiten belegen weniger Platz auf den Wafern.

Solche Entscheidungen ziehen sich durch das komplette Design von Renoir: Die acht Kerne setzen sich wie bei Zen-Prozessoren üblich aus zwei CCX (Core Complex) mit je vier Cores zusammen, statt 32 MByte L3-Cache gibt es aber nur 8 MByte. Hintergrund ist, dass der geviertelte L3-Cache mal eben 25 mm² einspart und überdies die Effizienz des Chips auf Kosten der Performance verbessert. Die 7-nm-Fertigung an sich anstelle von 14/12 nm soll die Leistungsaufnahme um 50 bis 70 Prozent verringern, die architektonischen Neuerungen spielen jedoch ebenfalls eine wichtige Rolle.

Da wäre das Infinity Fabric, so nennt AMD den eigenen Interconnect, um IP-Blöcke wie CPU-Kerne und Grafikeinheit zu verknüpfen. Der IF-Daten-Bus zur GPU wurde verdoppelt, was die Menge an übertragenen Daten pro Watt deutlich steigert - laut Hersteller ging die Effizienz um bis zu 75 Prozent nach oben. Zudem arbeitet AMD mit niedrigeren minimalen Spannungen dank 7 nm, einer aggressiven Taktung des L3-Caches und mit optimiertem Power Gating für den CPUOFF- und den GFXOFF-Zustand. Generell taktet sich Renoir daher viel öfter mit 1,4 GHz oder befindet sich gar in (tiefen) Stromsparzuständen, was den Energiebedarf des Chips bei leichter Last drastisch verringert.

Für die CPU-Kerne gibt es nun drei für das Betriebssystem sichtbare ACPI-Modi für C-States. Der Ein- und Austritt in diese klappt schneller durch eine doppelte Save/Restore-Busbreite, eine reduzierte Hysterese und eine um ein Drittel beschleunigte Power-Management-Firmware des dafür verantwortlichen Micro-Controllers. Obendrein gibt es einen aktualisierten DSP mit eigenem SRAM, wodurch Low-Power-Audio-Playback bei angepassten Windows-Apps möglich wird, was 20 Prozent Energie sparen soll. Die 20 Lanes sind als PCIe Gen3 ausgelegt.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Unterstützung von DDR4-3200 und LPDDR4X-4266-Speicher, denn Intel verwendet seit Jahren schon sparsamen LPDDR3.

LPDDR4X für Laufzeit und Leistung

Zwar gibt es LPDDR4X nur in verlöteter Form, dank hohem Takt und dennoch halbierter Spannung steigt die Bandbreite für die Grafikeinheit verglichen mit regulärem DDR4 um ein Drittel an und die Akkulaufzeit verbessert sich. Bei DDR4 werden zwei 64-Bit- und bei LPDDR4X vier 32-Bit-Kanäle verwendet, denn Renoir selbst hat zwei Controller für ein 128-Bit-Interface.

Je nach Last passt AMD den Takt des Speichers (memclk), des Controllers (uclk) und Fabrics (fclk) bei LPDDR4X an. Bei Last auf der CPU wird ein 1:1:1-Verhältnis (1.333 MHz für Renoir-Modelle mit 15 Watt und 1.600 MHz für die mit 35/45 Watt) zugunsten niedriger Latenz genutzt. Wird die GPU beansprucht, werden 1.066 (uclck) und 2.133 MHz (memclk) sowie 1.333/1.600 MHz (fclk) angelegt, damit viel Bandbreite zur Verfügung steht.

Längerer CPU-Boost dank STT v2

Mit für die Leistungsaufnahme und die Geschwindigkeit von Renoir zuständig sind das seit Mullins bekannte Skin Temperature Aware Power Management (STAPM) und das neue STT v2 (System Temperature Tracking). STAPM sorgt dafür, dass die CPU kurzfristig höhere Taktraten oberhalb des dauerhaften (sustained) Power-Limits anlegen kann und STT v2 dafür, dass dieses Boost-Verhalten über einen längeren Zeitraum gegeben ist. Auf dem Mainboard werden nahe des Notebook-Gehäuses hierzu mehrere Sensoren an Hotspots platziert, die ihre Temperaturwerte an den Renoir-Chip übermitteln.

Neben SST v2 neu ist Smart Shift: Wird ein Ryzen Mobile 4000 mit einer dedizierten Radeon-Grafikeinheit wie einer RX 5700M/5600M/5500M (Navi 10/14) und gemeinsamer Kühlung verbaut, können die Komponenten höher takten. Statt einen Ryzen Mobile 4000 auf 45 Watt und eine RX 5600M auf 50 Watt zu begrenzen, um die 95-Watt-Kühlung nicht zu überfordern, können bis zu 25 Watt zwischen CPU und dGPU verschoben werden. AMD limitiert die Ryzen Mobile 4000 jedoch auf 54 Watt mit Smart Shift, die Grafikeinheit erhält mehr Spielraum. AMD spricht von bis zu 10 Prozent mehr fps bei 1080p-Gaming; eines der ersten Geräte mit Smart Shift und Radeon RX 5600M wird das G5 15 SE von Dell.

Die Ryzen Mobile 4000 unterteilen sich in die H-Modelle mit 45 Watt, die HS-Varianten mit 35 Watt und die U-Ableger mit 10 bis 25 Watt je nach OEM-Einstellung. Je nach Chip gibt es bis zu acht Kerne samt SMT (Simultaneous Multithreading), die Grafikeinheit hat bis zu acht Compute Units, also 512 Shader. Die Unterstützung für DDR4-3200 und LPDDR4X-4266 weisen alle Renoir auf, wobei AMD erwartet, dass die H(S)-Modelle primär mit als SO-DIMM aufrüstbarem DDR4-Speicher kombiniert werden.

Um eine HS-Version mit 35 Watt in einem Notebook einsetzen zu dürfen, müssen Partner einige Voraussetzungen erfüllen: Das S steht für Slim, weshalb der Designstandard eine Bauhöhe von unter 20 mm vorsieht. Außerdem muss die Akkulaufzeit bei Videowiedergabe wenigsten zehn Stunden betragen, was für Systeme mit Prozessor plus dedizierter Grafikeinheit ein guter Wert ist. Eines der ersten Modelle kommt von Asus, das Zephyrus G14 nutzt allerdings eine Geforce RTX 2060 Max-Q.

Bei der Effizienz und Performance sieht sich AMD mit den Ryzen Mobile 4000 deutlich vor Intel - bis auf zwei vernachlässigbare Ausnahmen.

Intel verliert den Anschluss

AMD stellt Renoir gegen Intels 10th Gen Core, die sich in zwei Modellreihen unterteilen: Prozessoren wie der Core i7-10710U (Comet Lake U) sind bis zu sechskernige 14-nm-Designs mit schwacher iGPU und DDR4/LPDDR3-Support, wohingegen es sich bei CPUs wie dem Core i7-1068G7 (Ice Lake U) um 10-nm-Chips mit nur bis zu vier Kernen, aber schneller Grafikeinheit und LPDDR4X-Unterstützung handelt.

Der Ryzen 7 4800U (8C/16T, Vega8) und der Ryzen 7 4700U (8C/8T, Vega7) schlagen Intels Core i7-10710U (6C/12T, UHD 24EU) und Core i7-1068G7 (4C/8T, Iris Plus 64EU) laut AMDs eigenen Benchmarks durchweg: Bei Singlethread-Workloads reicht es für einen knappen Vorsprung, bei Multithreading-Anwendungen liegt Renoir sehr weit vorne und bei iGPU-Gaming fällt die Bildrate selbst verglichen mit Intels Iris Plus deutlich höher aus.

Ryzen 5 mit großem Abstand vorne

Auch beim Vergleich des Ryzen 5 4600U (6C/12T, Vega6) und des Ryzen 5 4500U (6C/6T, Vega6) gegen den Core i5-10210U (4C/8T, UHD 24EU) und den Core i5-1035G1 (4C/8T, UHD 24EU) fällt das Resultat quasi identisch zu AMD aus. Allerdings gibt es noch einen 1035G4 und einen 1035G7 mit schnellerer Grafikeinheit, diese Prozessoren fehlen im Vergleich. Beim Duell des Ryzen 3 4300U (4C/4T, Vega5) gegen den Core i3-1005G1 (2C/4T, UHD 24EU) gewinnt wenig überraschend Ersterer. Alle Messungen entstanden mit 15 Watt, laut AMD steigt bei Renoir die Leistung durch 25 Watt um 5 Prozent (Cinebench R20 nT) über 9 Prozent (3DMark Time Spy) bis 17 Prozent (PCMark 10 DCC) an.

Im 35- und 45-Watt-Segment sieht sich AMD ebenfalls besser aufgestellt als Intel: Der Ryzen 9 4900HS (8C/16T) mit 35 Watt schlägt selbst den Core i9-9880H (8C/16T) mit 45 Watt in fast allen Benchmarks, der Ryzen 7 4800H mit 45 Watt hat daher ein leichtes Spiel gegen den Core i7-9750H (6C/12T) mit ebenfalls 45 Watt. AMD geht daher davon aus, dass künftig deutlich mehr Notebooks mit dedizierter Grafikeinheit verkauft werden, die einen 35/45-Watt-Renoir-Chip statt eines Intel-Prozessors verwenden.

Zumindest für die 15/25-Watt-Klasse relevant ist jedoch neben der Leistung vor allem die Akkulaufzeit: Die bereits erläuterten Verbesserungen für Effizienz und Sparsamkeit sollen sich hier besonders bemerkbar machen, weshalb AMD dem Thema eine einstündige Präsentation widmete. Ein direkter Vergleich von Renoir und Ice Lake oder Comet Lake war nicht möglich, weil es an identischen Geräten mangelt. Daher verwendet AMD ein Lenovo Yoga Slim 7 14ARE und stellt dieses gegen ein Dell XPS Convertible (7390), eines der besten Ice-Lake-Convertibles am Markt.

Bei Metriken wie leichter Anwendungslast, Webbrowsing, Videowiedergabe und Gaming erreicht das Renoir-Gerät normiert auf 60 Wattstunden die bessere oder zumindest annähernd ähnliche Laufzeit. Beim CPU-Rendering liegt Intel zwar vorne, in der gleichen Zeit erreicht der Ryzen 7 4800U dank 25 Watt jedoch deutlich mehr Projektfortschritt als der Core i7-1065G7. Klare Vorteile hat das XPS Convertible (7390) mit Intel-Chip einzig im Leerlauf bei ruhendem Desktop und im Connected Standby. Im Idle-Betrieb gilt allerdings zu beachten, dass PSR (Panel Self Refresh) vom AMD-Gerät nicht unterstützt wird und dass der Connected Standby mit 132 statt 170 Stunden in der Praxis völlig ausreicht.

Zusammenfassung und Ausblick

Für AMD ist Renoir ein wichtiger Schritt, denn nach dem Server- und dem Desktop-Segment ist der Notebook-Markt die letzte Intel-Bastion. Dank 7-nm-Technik, acht Zen-2-Kernen, Vega-Grafik, LPDDR4X-Speicher und allerhand technischen Optimierungen scheint Renoir zu überzeugen. Das denken wohl auch die Partner, denn laut AMD steigt die Anzahl der Design-Wins von 75 (Raven Ridge) über 110 (Picasso) auf 170 (Renoir) an. Wir selbst werden uns in Kürze das Lenovo Yoga Slim 7 14ARE (PDF) näher anschauen.

Offenlegung: Golem.de hat auf Einladung von AMD hin am Tech Day in Austin teilgenommen, die Reise- und Hotelkosten wurden von AMD übernommen. Unsere Berichterstattung ist davon nicht beeinflusst und bleibt gewohnt neutral und kritisch. Der Artikel ist, wie alle anderen auf unserem Portal, unabhängig verfasst und unterliegt keinerlei Vorgaben seitens Dritter.  (ms)


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