AMD が Computex でマイクを落とした瞬間は、Ryzen CPU 上でチップスタッキングを可能にする、厳重に守られてきた「V-Cache」テクノロジーのニュースでした。
PCWorldはAMDのサム・ナフジガー氏にV-Cacheについてインタビューしました。そのインタビュー内容を、知っておくべき重要なポイント3つにまとめました。
AMD上記のCPUのVキャッシュは、既存のCPUのL3キャッシュの上に配置されています。その隣にある追加のシリコンは、ダイの剛性を高め、熱をヒートスプレッダーに伝えるために使用されています。
V-Cache とは何ですか?
V-Cacheは、TSMCのSoIC（System on Integrated Chips）チップスタッキング技術を用いて、既存のZen 3ベースRyzen CPUのコンピュートダイに64MBのSRAM L3キャッシュを追加します。これにより、AMD CPUの12コア版と16コア版では、キャッシュ容量が実質的に3倍の192MBという驚異的なL3キャッシュに増強されます。
V-Cacheは今年後半にZen 3ベースのRyzen CPUに搭載される予定
AMDのCEO、リサ・スー氏がこの技術を搭載したRyzenのプロトタイプを披露した際、どのCPUにV-Cacheが搭載されるのか、そしていつ搭載されるのかという点について若干の混乱がありました。その後、AMDは年末にZen 3ベースのハイエンドRyzen CPUにV-Cacheが搭載されることを確認しました。
AMDAMDは以前、初代Vega GPUのHBMメモリにTSV（シリコン貫通ビア）技術を採用していました。ご覧の通り、この技術はシリコン自体を貫通して次の層に接続します。
V-Cache はどのように接続されますか?
64MBのSRAMキャッシュは、既存のL3キャッシュ上に各コンピューティングダイ上に積層され、トンネルシステムを用いて積層チップを接続する「Through-Silicon Via（シリコン貫通ビア）」と呼ばれる技術を用いて接続されます。AMDにとってTSVは今回が初めてではありません。HBMメモリを搭載した初代Vega GPUもTSV技術を採用していました。
遅延は問題にならない
L3メモリの大容量化に伴う懸念事項の一つは、CPUがキャッシュから命令やデータを取得する際のレイテンシ、つまり遅延です。AMDのNaffziger氏は、V-CacheではTSV構造によりキャッシュへのより直接的な経路が提供されるため、この問題は発生しないと述べています。
V-Cache はどれくらい高速になりますか?
AMDは、V-Cacheの帯域幅が驚異の2TBps以上になると謳っています。これは驚異的な速度です。比較対象として、Intelの2013年型Core i7-4770R「Crystal Well」チップは、128MBのeDRAM L4を搭載し、当時の帯域幅は約100GBpsでした。
V-Cache をさらに積み重ねることはできますか?
V-Cache を搭載した最初の Ryzen チップではそのようなことは起こらないかもしれませんが、V-Cache のスタッキングを妨げるものは何もありません。
V-Cache を使用すると CPU の冷却が難しくなるのではないですか?
熱くなったCPUダイにシリコンブランケットをかぶせて、熱伝導材料やヒートスプレッダーとの接触を遮断するのは、一見無謀に思えるかもしれません。しかし、AMDのナフツィガー氏によると、実際のL3 SRAMはダイ上の既存のL3キャッシュ上に配置されているため、問題にはならないとのことです。熱の大部分を発生するCPUコアには、熱をTIMとヒートスプレッダーに伝えるシリコン層が設けられる予定です。
開発者は最適化する必要がない
V-Cacheはアプリケーションやゲームにシームレスに機能するため、開発者はパッチやソフトウェアアップデートをリリースすることなく、V-Cacheを活用できます。ゲームやアプリを起動すると、192MBもの大容量のL3キャッシュが利用可能になります。
AMDAMD は、V-Cache だけで約 15% の向上が見られたと述べています。
V-Cache によって何が高速化されるのでしょうか?
AMDはこれまで、標準のRyzenとV-Cacheを4GHzに固定したRyzenを比較し、ゲームプレイにおいて非常に印象的なパフォーマンス向上を実現してきた。L3キャッシュの追加だけで4%から25%の向上が見られたという。これは平均で約15%の向上に相当し、同社によればCPUの世代交代に相当するという。
V-Cache は他のものの高速化にも役立ちますか?
これまでのところ、AMDはゲーム以外のパフォーマンス向上については言及を避けていますが、これはゲーム以外のパフォーマンス向上については後回しにしているからではないかと考えています。Naffziger氏は、L3キャッシュの追加によるパフォーマンス向上に関する既に発表されている研究を参照できると述べました。V-Cacheはアプリケーションによっては非常に優れたパフォーマンス向上をもたらす可能性があると考えていますが、確実な結論を出すには、今後の動向を見守る必要があります。
V-Cache は既存の AM4 マザーボードで動作しますか?
AMDは、最初のV-Cache Ryzen CPUがどのマザーボードソケットに搭載されるかを明らかにしていませんが、既存のAM4マザーボードの在庫に搭載されることはほぼ確実です。これは、既存のシステムにCPUをもう1つ追加したいアップグレードユーザーにとって朗報となるでしょう。Naffziger氏によると、V-Cacheによる厚みによってRyzen CPU自体のZハイト、つまり厚さが変化することはないとのことです。これは、AMDがV-CacheベースのRyzenチップが既存のヒートシンクとマザーボードのインフラストラクチャで動作するように、あらゆる努力を払ってきたことを示しています。
サムスンDDR5 が近々登場し、はるかに高い容量とはるかに高い帯域幅が約束されていますが、おそらく初期価格もはるかに高くなります。
これは Zen 4 がもっと早く登場するかもしれないことを意味しますか?
V-Cacheに関するニュースに加え、AMDのリサ・スー氏は、同社のZen 4コアがTSMCの5nmプロセスを採用し、2022年中にリリースされる予定であることを確認しました。Zen 4とそのDDR5サポートの早期実現を期待していた人にとっては失望するかもしれませんが、メモリの移行には痛みを伴う価格上昇も伴う可能性があります。既存のZen 3ベースプラットフォームのV-CacheがIntelのCPUと互角に戦えるのであれば、AMDはDDR5搭載のZen 4を、新しいRAMの初リリース時よりもはるかに手頃な価格で導入できるでしょう。
V-Cache と Zen 3 Ryzen は、Intel の次期 Alder Lake とどう違うのでしょうか?
これはまさに、今年を締めくくるにあたり、私たちが直面するであろう100万トランジスタ規模の疑問です。IntelのAlder Lakeに搭載される10nmプロセス技術「ビッグ・リトル」設計は、AMDのRyzenに再び太刀打ちできるでしょうか？もし誰かが答えを知っていると言うなら、それは嘘です。この疑問に答えられるのは、IntelのAlder Lake製品とAMDのVキャッシュベースのRyzenが登場するまで待たなければなりません。
V-Cache 搭載の Ryzen はいつ購入できますか?
V-Cache搭載CPUがいつ購入可能になるかについては、具体的な情報はありません。現時点で分かっている情報は「今年後半に生産開始」ということなので、ホリデーシーズンが始まる前には発売されるのではないかと予想されます。
