Procesadores AMD Ryzen de 3ª Generación: Todos los detalles al descubierto

Introducción

Hacía bastantes años que no veíamos tan animado al mercado de procesadores. Tras una época donde Intel reinaba sin ver su trono amenazado, sobre todo en la gama alta, AMD lanzó sus primeros procesadores Ryzen a principios de 2017 y el mercado se puso patas arriba. La arquitectura Zen de AMD podía pelear de tú a tú con Intel algo que, unido a una política de precios agresivos, hizo que se iniciara una guerra en el sector para beneficio de los consumidores.

Esa estela siguió con la segunda generación de procesadores Ryzen, con mejoras en la arquitectura bajo la revisión Zen Plus o Zen+ que conseguían un rendimiento superior y mejoraban distintos aspectos de la primera generación.

Ahora nos llega la tercera generación de procesadores AMD Ryzen que, además, estrena arquitectura Zen 2 con un nuevo proceso de fabricación de 7 nanómetros y diseño de chiplets con el que se introduce, por primera vez en la historia, procesadores de 16 núcleos para la gama mainstream. Todo ello con un claro objetivo: superar a Intel incluso en entornos que le podían ser favorables como el gaming.

Las cosas no podían estar más interesantes para los amantes del hardware. Veamos en detalle qué nos traerá esta tercera generación de procesadores AMD Ryzen.

Especificaciones y precios de las CPU AMD Ryzen de Tercera Generación

Antes de nada, vamos a conocer los distintos modelos que formarán la nueva familia de procesadores AMD Ryzen de tercera generación.

Empezamos por el más potente, el AMD Ryzen 9 3950X, un modelo que sorprende con nada más y nada menos que 16 núcleos reales y 32 hilos, convirtiéndose así en el primer procesador de gama mainstream en alcanzar tal cantidad de núcleos.

De hecho, hasta ahora, el mayor número de núcleos que encontrábamos en esta gama eran los 8 núcleos que podían ofrecer procesadores como el AMD Ryzen 7 2700X o el Core i9-9900K. Por encima de esa cifra teníamos que irnos a las plataformas para entusiastas HEDT de Intel (LGA 2066) y AMD (TR4).

Este Ryzen 9 3950X contará con una velocidad base de 3,5 GHz y alcanzará velocidades de Boost de 4,7 GHz, todo ello con 72 MB de Caché en total y un TDP de 105W. Su precio, al menos de momento, es un misterio, aunque sí que sabemos que llegará al mercado tras el verano, en septiembre.

Esta CPU estará justo por encima del AMD Ryzen 9 3900X, un procesador que, si bien no alcanza los 16 núcleos, también consigue destacar al ofrecer 12 núcleos y 24 hilos, todo ello con una velocidad de base de 3,8 GHz y 4,6 GHz de Boost. Le acompañan 70 MB de caché en total y un TPD de 105W. Su precio será de 499 Dólares y llegará a las tiendas el 7 de julio.

Modelo	Arquitectura	Proceso Fabricación	Núcleos/Hilos	MHz Base/Boost	Caché	PCI Express	TPD	Plataforma	GPU	Precios
AMD Ryzen 9 3950X	Zen 2	7 nm	16/32	3,5/4,7 GHz	72MB	4.0	105W	AM4	No	$749
AMD Ryzen 9 3900X	Zen 2	7 nm	12/24	3,8/4,6 GHz	70MB	4.0	105W	AM4	No	$499
AMD Ryzen 7 3800X	Zen 2	7 nm	8/16	3,9/4,5 GHz	36MB	4.0	95W	AM4	No	$399
AMD Ryzen 7 3700X	Zen 2	7 nm	8/16	3,6/4,4 GHz	36MB	4.0	65W	AM4	No	$329
AMD Ryzen 5 3600X	Zen 2	7 nm	6/12	3,8/4,4 GHz	35MB	4.0	95W	AM4	No	$249
AMD Ryzen 5 3600	Zen 2	7 nm	6/12	3,6/4,2 GHz	35MB	4.0	65W	AM4	No	$199
AMD Ryzen 5 3400G	Zen+	12 nm	4/8	3,7/4,2 GHz	6MB	3.0	65W	AM4	Vega 11	$149
AMD Ryzen 3 3200G	Zen+	12 nm	4/4	3,6/4,0 GHz	6MB	3.0	65W	AM4	Vega 8	$99

Tanto el AMD Ryzen 7 3800X como el Ryzen 7 3700X se mantendrán con 8 núcleos y 16 hilos, una cantidad idéntica a los actuales 2700 y 2700X. En este caso, las diferencias entre ambos las tenemos en las velocidades de funcionamiento y también en el TDP.

El Ryzen 7 3800X funciona a 3,9 GHz de Base y 4,5 GHz de Boost con un TDP de 95W, mientras que el Ryzen 7 3700X lo hace a 3,6 GHz y 4,4 GHz con un TDP menor de 65W. Ambos procesadores comparten 36 MB de caché en total y tendrán un precio de 399 Dólares y 329 Dólares respectivamente. Llegarán al mercado en julio.

Entrando en la gama “media”, tenemos los AMD Ryzen 5 3600X y Ryzen 5 3600, unos procesadores con 6 núcleos y 12 hilos de arquitectura Zen 2. El 3600X funciona a 3,8 GHz de base y 4,4 GHz de Boost, mientras que el Ryzen 5 3600 lo hace a 3,6 y 4,2 GHz. El TDP del Ryzen 5 3600X sube a los 95W mientras que el del Ryzen 5 3600 se queda en 65W. Sus precios serán de 249 y 199 Dólares respectivamente.

Todos estos procesadores soportan PCI Express 4.0.

Finalmente, AMD ha aprovechado para actualizar su gama de APUs con gráficos integrados Vega incorporándolas a esta tercera generación.

Al igual que ocurrió con la segunda generación, en la familia de APUs los núcleos de CPU van una generación por detrás, por lo que en este caso hablamos de arquitectura Zen+ a 12 nanómetros en vez de Zen 2 a 7 nm.

El AMD Ryzen 5 3400G incluye cuatro núcleos y 8 hilos funcionando a 3,7 GHz de Base y 4,2 GHz de Boost junto a 6 MB de caché y un TDP de 65W. Su precio es de 149 Dólares e incorpora una gráfica Vega 11 a 1.400 MHz.

Por otro lado, tenemos al AMD Ryzen 3 3200G con cuatro núcleos y cuatro hilos a 3,6 GHz de base y 4 GHz de Boost. Cuenta con una gráfica Vega 8 a 1.250 MHz y un TDP de 65W. Su precio será de 99 Dólares.

Esta será, en resumen, toda la gama de procesadores AMD Ryzen de tercera generación, al menos en el momento de su lanzamiento que tendrá lugar el 7 de julio de este año, aunque para el Ryzen 9 3950X tendremos que esperar a septiembre.

Diseño en Chiplets

Los Ryzen de tercera generación están fabricados siguiendo un diseño de chiplets, es decir, se han dividido distintas partes de la CPU y se han interconectado, de esta manera se pueden utilizar distintos procesos de fabricación y seguir un diseño mucho más modular y escalable.

En el caso de estos procesadores, tenemos que el procesador está dividido realmente en tres chiplets interconectados mediante la segunda generación de la tecnología Infinity Fabric.

En la siguiente foto se puede observar claramente:

Tenemos dos chiplets para la parte de los núcleos de CPU junto con su caché y un tercero para las tareas de entrada/salida.

Los dos CCD principales tienen cada uno dos módulos de 4 núcleos cada uno acompañados por 16 MB de caché L3 (32 MB en total), es decir, en cada chiplet de CPU tenemos 8 núcleos como máximo y dependiendo del procesador tendremos activos o funcionales los núcleos necesarios. En el caso del Ryzen 9 3950X tendremos todos los núcleos y cachés activados y en el caso de un Ryzen 7 2700X, por ejemplo, tendremos la mitad, probablemente 4 en cada CCD.

El tercer Chiplet va situado debajo de los dos CCD y es el encargado de interconectar todo mediante el módulo Infinity Fabric y de gestionar también las tareas de Entrada y Salida, es decir, en ese chiplet (cIOD), tenemos los controladores de memoria, los controladores PCI Express 4.0 para GPU, NVMe, SATA, etc, y también las conexiones USB 3.1 de 10 Gbps.

De hecho, dicho módulo I/O es el mismo que podemos encontrar en el chipset X570.

Un tema llamativo pero que, realmente, es lo que demuestra la ventaja del sistema de chiiplets, es que los CCD con los núcleos están fabricados a 7 nanómetros en TSCM y los cIOD con las tareas de entrada/salida están fabricados a 12 nanómetros en Globalfoundries.

Luego se conectan todos bajo el mismo PCB y ya tenemos un procesador Ryzen de tercera generación funcional.

Sin embargo, no todo es tan sencillo ya que, al tener módulos fabricados a distintos nanómetros, la unión y soldadura entre las pistas del pcb y los distintos chips tiene diferentes medidas y métodos de unión.

Por ejemplo, los chips a 12 nanómetros utilizan golpes de soldadura directa (estaño sobre el pcb y los contactos) con un tamaño de entre 75 y 150 micrones.

Pero los chiplets fabricados a 7 nanómetros (CCD en este caso) , utilizan un sistema basado en un pilar (pin) de cobre sobre el que se coloca la soldadura. El sistema de pilar es más compacto y permite  una altura homogénea del die. De hecho, su tamaño es de tan solo 50-100 micrones.

Así que AMD ha tenido que portar el sistema de pilares de cobre a los chiplets de 12 nanómetros (que generalmente utilizan soldadura directa) para tener una interfaz común.

A nivel de PCB, AMD ha tenido que utilizar nuevos materiales debido a los requerimientos de tecnologías como el PCI Express 4.0, ya que se requiere una mayor rigurosidad en cuanto a la transmisión de señales sin pérdida.

Además, todo este nuevo diseño de chiplets ha tenido que adaptarse de tal manera que se mantenga la compatibilidad pin a pin con el socket AM4.

Uno de los efectos de esta adaptación es que ha habido que diseñar todas las pistas del PCB, para que los pines del socket correspondan, y no hay que olvidar que se han movido la disposición de los componentes del procesador a 3 zonas separadas.

Así que AMD ha utilizado un sistema de PCB con 12 capas, junto a una estructura común que vale tanto para procesadores con 1 CCD como para procesadores de 2 CCD.

En la siguiente diapositiva podéis haceros una idea de lo complejo del diseño de interconexión entre los chiplets y el socket a través del PCB.

Novedades en la arquitectura Zen 2 a 7 nanómetros

Los AMD Ryzen de tercera generación estrenan una nueva iteración de la arquitectura Zen de AMD. Tras el lanzamiento de Zen, seguido de su revisión Zen+, Zen 2 es uno de los saltos más importantes en esta nueva arquitectura que da el paso a los 7 nanómetros de TSMC  y que, si todo va según lo previsto, será la predecesora de Zen 3 para antes del 2021.

Zen 2, a parte del nuevo proceso de fabricación que lo coloca como el primer procesador de alto rendimiento x86 a 7 nanómetros, introduce también mejoras en los núcleos de la CPU junto a nuevas características de seguridad y un diseño en chiplets unidos por la tecnología Infinity Fabric.

Los 7 nanómetros multiplican la densidad por dos mientras que consiguen reducir la energía necesaria para mantener el mismo rendimiento o, si se busca aumentar el rendimiento, permite un aumento de 1,25X manteniendo el consumo.

Siendo un nodo de fabricación tan pequeño, en TSMC han tenido que utilizar cuatro máscaras litográficas para poder crear estos procesadores.

A nivel de arquitectura, Zen 2 introduce importantes mejoras en la gestión de la caché L3. De hecho, el cambio más importante lo tenemos en que, directamente, se multiplica por dos la caché L3 que tiene cada núcleo, con 4 MB de caché L3 por núcleo acompañados de 512 KB de caché L2.

Esto supone mejoras interesantes en el rendimiento en juegos y también ayuda a reducir las latencias de la memoria. Además, se incluyen nuevas instrucciones de cacheado de datos del procesador.

Se ha doblado la capacidad de carga y almacenamiento de la caché L1, al mismo tiempo que se ha mejorado el Throttling de prefetch, es decir, de esas operaciones que se predicen que van a ser necesarias.

La caché L2 privada ahora es de 512 Kb como ya hemos dicho, y también más rápida.

Se mantiene el SMT que permite 2 hilos por cada núcleo, además, la caché de micro operaciones ahora soporta instrucciones 4K.

Se ha introducido un nuevo sistema Fetch para predicciones de instrucciones junto con 32 KB de caché L1l de 8 vías para mejorar la predicción y la utilización de dichas cachés.

La unidad de cálculo de operaciones de coma flotante ahora tiene el doble de ancho de banda, pasando de 128 bits a 256 bits.

Además, está optimizada para utilizar registros de esa capacidad para mejorar el rendimiento, junto a la mejora de la latencia que baja de 4 ciclos a 3 ciclos.

La parte de cálculo de enteros ha pasado de 84 planificadores a 92, con 180 entradas físicas al registro.

A nivel de rendimiento de la CPU, AMD asegura que el aumento respecto de Zen+ es del 21% extra. De ese 21% más de rendimiento, un 60% proviene de mejoras en el IPC (instrucciones por ciclo de reloj) y el 40% restante se deriva del proceso de 7 nanómetros y las frecuencias de funcionamiento que permite.

Si hablamos de seguridad, Zen 2 es inmune a vulnerabilidades como Spectre y Spectre V4 directamente por hardware.

Además, al heredar la arquitectura de Zen, vulnearbilidades como Meltdown, Foreshadow, Lazy FPU o Spoiler no le afectan.

Rendimiento

Mientras preparamos las review que publicaremos el día 7 de julio para mostraros de lo que son capaces estos procesadores, AMD nos ha ofrecido algunos detalles de rendimiento para que podamos hacernos una idea de lo que serán capaces.

Dado su mayor número de núcleos, el desempeño de estos procesadores ya se presupone excelente para tareas que aprovechen el procesamiento multihilo como renderizado o la realización de múltiples tareas a la vez (por ejemplo, jugar, editar y hacer streaming a la vez). Pero, además, AMD ha hecho especial hincapié en el rendimiento en juegos de la tercera generación de procesadores Ryzen.

Dichas mejoras de rendimiento se nutren del hecho de que Zen 2 dobla la cantidad de memoria caché L3 y reduce la latencia efectiva de la memoria en 33 ns, lo que redunda en un 21% más de rendimiento en juegos.

Esto hace que se consigan también mejoras interesantes de rendimiento con memorias más rápidas. Por ejemplo, pasando de DDR4 a 2667 MHz a memoria DDR4 a 3600 MHz se puede aumentar un 10% el desempeño en juegos.

De hecho, estos Ryzen de tercera generación soportarán memorias a mayor velocidad que la generación anterior. Podemos ver algunas pruebas donde se ha conseguido velocidades de 5.100 MHz por aire, todo un logo teniendo en cuenta las limitaciones de los anteriores procesadores ryzen.

El aumento general de IPC (instrucciones por ciclo de reloj) de Zen 2 supone una mejora del 15% respecto de la pasada generación, esto hace que el rendimiento aumente tanto en aplicaciones multihilo como en aquellas que requieren un solo núcleo para funcionar, ya que, en cualquier caso, el procesador es capaz de manejar más instrucciones por cada ciclo.

Por ejemplo, en los test de Cinebench de 1 núcleo, la mejora entre un Ryzen 7 2700X y un Ryzen 9 3900X es del 21 % más de rendimiento.

Volviendo a los juegos, a 1080p AMD coloca al Ryzen 9 3900X a la altura del Core i9-9900K directamente, el buque insignia de Intel en la misma gama. Ambos procesadores ofrecerían un rendimiento muy similar, en algunos casos como CS:Go o COD: Black Ops III ganaría el Ryzen 9 3900X y en otros como Overwatch o Devil MayCry 5, la solución de Intel se pondría por delante.

En cualquier caso, serían diferencias casi inapreciables en tasas de FPS que superan los 200 en muchos casos, y todo ello sin olvidarnos de que el Ryzen 9 3900X ofrece más núcleos que el Core i9-9900K, por lo que en tareas que aprovechen esa capacidad, tendríamos una ventaja.

En el caso del AMD Ryzen 7 3800X vs Core i7.9700K, podemos ver que a 1080p los resultados son similares a los anteriores, con rendimientos muy parejos.

Lo mismo ocurre en el caso del Core i5-9600k vs Ryzen 5 3600X

Otro detalle donde AMD quiere destacar la ventaja de sus Ryzen de tercera generación contra su competidor ha sido en cuanto a eficiencia energética. Según la propia AMD; un Ryzen 9 3900X ofrece un 58% más de rendimiento por Watt que un Core i9-9900K. De hecho, con todos los núcleos activados en Cinebench R20, el Core i9-9900K consume sobre 205W mientras que el Ryzen 9 se queda en unos 190W.

Comparándolo con el mismo procesador, AMD asegura que en tareas de creación de contenido, el Ryzen 3 3900X ofrece un 47% más de desempeño que la alternativa de Intel

Un detalle a comentar es que todas estas pruebas se han realizado con la versión anterior de Windows y, precisamente, la última gran actualización de Windows 10 introduce mejoras que pueden ampliar el rendimiento de los Ryzen de tercera generación.

De hecho, con el último update se consiguen que el cambio entre las velocidades del procesador se realice 20 veces más rápido.

Conclusión

Atrás quedaron los tiempos donde un único fabricante dominaba el mercado de procesadores. Hoy en día, AMD no solo puede hacer frente a Intel, sino que en esta presentación de los procesadores Ryzen de tercera generación han mostrado un rol innovador siendo los primeros que integran un diseño de chiplets en procesadores de alto rendimiento y también son pioneros introduciendo los 7 nanómetros en esta plataforma.

No solo eso, el Ryzen 9 3950X (y también el Ryzen 9 3900X) suponen toda una revolución en el mercado mainstream de procesadores al conseguir chips de hasta 16 núcleos, haciendo que el acceso a las capacidades que ofrece tal cantidad de hilos no se limite solo a las gamas más altas de plataformas HEDT como LGA 2066 de Intel o el propio TR4 de los Ryzen Threadrriper de AMD.

No podemos hablar del rendimiento más allá de los datos ofrecidos por la propia AMD donde se adivina un claro interés por superar a Intel en campos como el gaming donde aún mantenían la cabeza del pelotón. AMD ha situado toda esta gama de procesadores Ryzen de tercera generación directamente enfrentada a los Intel Core de novena generación, marcando uno a uno con sus nuevos lanzamientos la oferta de su principal competidor y jugando con la baza de un mayor número de núcleos y precios más agresivos.

Sin embargo, tendremos que esperar a realizarles distintas pruebas para ver qué nos ofrecen en rendimiento del mundo real. De lo que no hay duda es de que AMD se encuentra en un momento dulce y, al final, la competencia es lo mejor que podemos pedir los consumidores para ver innovación y precios competitivos.

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