ロードマップでわかる！当世プロセッサー事情 第696回

第4世代EPYCのGenoaとBergamoの違いはL3の容量　AMD CPUロードマップ

3次キャッシュを削減してコアの密度を上げた
Bergamo

　EPYC 9004シリーズの発表会では一切言及されなかったのだが、事前説明会の折に「GenoaとBergamoの相違点はここだけ」として示されたのが下の画像だ。

赤枠は筆者が追加。要するに3次キャッシュの容量がずっと小さい、ということである

　そもそもBergamoはより高密度なサーバー向けであり、プラットフォームは既存のGenoaと共通で、コア数が最大128になる、というのが事前に説明された情報のすべてであるわけで、それもあって筆者は連載643回ではArmのbig.LITTLEに似た効果を、ただしより少ない労力で実装する形になると予測。物理設計時のライブラリーを変更するかもしれないと判断したわけだが、もう少し簡単に3次キャッシュを削減する形でコアの密度を上げる形にしたようだ。

　実際、これでかなり高密度化ができる。下の画像は今回発表されたEPYC 9004のパッケージ写真だ。

EPYC 9004のパッケージ写真(AMD提供)。パッケージ全体のサイズは既存のEPYC 700xシリーズとほぼ変わらない(I/F自体が異なるから互換性はない)

　ここから3つのCCDを抜き出したのが下の画像である。このCCD1つあたりの3次キャッシュが占める面積は35%ほど。CPUコアよりはやや小さい程度であるが、インフィニティ・ファブリックのI/Fがある分これ以下にはできない感じだ。

3つのCCDを抜き出したもの。縦横比は正確ではないが、ダイサイズ比率の推定には十分なので今回はご容赦いただきたい

　さて、ここで仮に3次キャッシュのサイズを半分にすると、ダイサイズはZen 4の82.4%ほど、1MBまで減らすと73.7%ほどまでダイサイズが減る計算になる。試しに3次キャッシュを1MB/コアまで減らし、その代わり2 CCXを1つのダイに収めた場合のシミュレーション画像が下の画像だ。

インフィニティ・ファブリックのPHYのサイズは減らせないし、仮に2CCXになるとすると2つのCCXで1つのインフィニティ・ファブリックのI/Fを共用する部分で追加の回路が入る、と判断してこんな感じになった

　ダイサイズは34.9%ほど増える計算になるが、これが8ダイでも12ダイのEPYC 9654よりは小さい(Zen 4の10.8ダイ相当になる)。パッケージの再設計は免れないが、Genoaと同じサイズにできるだろう。実のところ、なぜ2つのCCXを1つのダイに入れる案を出したかと言えば、理由は2つある。

　まず、IODは最大12個のCCDを接続できる。ということは、128コアのBergamoでIODを再利用したければ、CCDあたり13個という変な数になってしまう。むしろ16コアのCCDを8つ接続する方が考えやすい。Bergamo用のIODを別に用意する案もあるだろうが、検証の手間が大幅に増えることを考えるとあまり賢明な案ではない。またCCXそのものを16コアに拡張するのは、AMDの設計のポリシーから外れる。

　次に、Radeon RX 7000シリーズのところでも出た話だが、PHYのサイズは減らない。インフィニティ・ファブリックのPHYはCPUコア＋3次キャッシュ32MBの高さにちょうど合う感じであり、仮に3次キャッシュを4MB(1MB/コア)まで減らしてもPHYの高さは減らないので、無駄なダイエリアができてしまうことになる。であれば、3次キャッシュ4MBのCCXを2つ縦に並べた方が効率が良いことになる。

　もちろんこれは筆者の推定で、この通りになる保証はまったくない(そしてご存じの通り筆者の推定はけっこう間違う)わけではあるが、激しくは外していないと思う。

　おそらくBergamoは動作周波数も2GHzかその程度に抑えられるだろう。この程度まで抑えられれば、3次キャッシュの少なさもメモリー帯域の高さでカバーできる。

　コアあたりの性能は当然落ちるが、そもそもBergamoはクラウドなどに向けた高密度サーバー向けだから、個々のコアの性能そのものはそこまで重要ではない。そしてAMDの利用するTSMCのN5プロセスは、2GHz付近での性能/消費電力比は非常に良い。重要なのは性能/消費電力比であることを考えると、Bergamoは結構良いバランスの製品に仕上がる可能性が高い。

　最初のところで書いた型番は、例えばBergamoがEPYC 7004やEPYC 6004などになる可能性がある。おそらく現行の9はGenoa(とこの後出てくるGenoa-X)のみで、Bergamoは別の番号になるだろう。そのあたりまで含めて今回7から9に上げた、というふうに筆者は考えている。