Test • AMD Ryzen 9 7950X3D / Ryzen 7 7800X3D vs Intel Core i9-13900KS : 3D V-Cache ou 6 GHz ?

Les jours se suivent et les années se ressemblent drôlement ! En effet, nos deux participants ont chacun un sacré air de déjà-vu, et pour cause : les deux techniques (3D V-cache et refresh haute fréquence) ont déjà été utilisées par les deux fabricants il y a exactement un an, date à laquelle nous vous dressions — alors sur le Comptoir du Hardware — un comparatif technique similaire. Ne soyez donc pas surpris des similarités !

Le 3D V-cache : un atout technologique pour Zen 4 ?

Déjà intronisé à la surprise générale sur Zen 3 via le Ryzen 7 5800X3D, le 3D V-cache est une technologie faisant usage du procédé CoWoS de chez TSMC, afin de coller deux dies l’un au-dessus de l’autre. Le résultat est une puce plus dense, ce qui signifie, certes, qu’il est possible de caser toujours plus de transistors sur les sockets AM4/AM5, mais de l’autre, que la chauffe en prend un coup puisque ce surplus de silicium doit également évacuer l’énergie qu’il consomme. De ce fait, AMD a opté pour un agrandissement du cache L3 de 64 Mio par die, le meilleur compromis permettant à la fois de minimiser la consommation supplémentaire tout en étant « simple » à intégrer architecturalement.

3D-Vcache

Comment cela est-il possible ? Hé bien, via un procédé nommé hybrid bonding (liaison cuivre-cuivre direct, sans besoin des habituels bumpsprésent notamment chez Intel pour l’EMIB et Foveros), deux bouts de wafers peuvent être collés l’un sur l’autre, d’où la dénomination Chip-on-Wafer-on-Substrate, ou CoWoS : une puce collée sur un wafer, lui-même découpé pour être intégré sur le substrat — le PCB. Pour les plus pointilleux, c’est la solution face to back qui a été retenue : les couches métalliques des puces se situent toujours vers le bas, qu’il s’agisse du die supérieur comme inférieur.

Au niveau de l’alimentation, le courant doit emprunter des TSV (Through-Silicon Vias, des canaux dédiés situés sur le die inférieur), ce qui engendre donc un encombrement supplémentaire sur les versions non-3D, heureusement négligeables en matière de surface occupée. Pour les rouges, la chose est maligne, car (merci les chiplets) le schéma logique des dies de calcul est donc identique, quel que soit le CPU de la gamme (3D ou non), permettant d’économiser de précieux biftons en n’utilisant qu’un type de masque pour leur gravure. De surcroit, cela permet une flexibilité accrue dans la répartition de la production en puces de différentes gammes (Ryzen 3 / 5 / 7 / 9), ce qui a pour conséquence une adaptation plus aisée de la production à la demande.

À cette solution élégante subsistent deux inconvénients : d’une part, la chauffe supplémentaire à gérer — sur le 5800X3D, AMD avait dû abandonner 200 MHz en boost. Ici les rouges ont du lâcher jusqu'à 400 MHz, la densification des dies via les process de gravure de dernière génération rendent encore plus difficile qu'auparavant, la dissipation thermique. Nous verrons les conséquences pratiques dans la suite de ce test — et d’autre part le surcoût de l’opération, qui, conjointement à l’utilisation du procédé N5 des Taïwanais, n’aide pas à tirer le ticket d’entrée vers le bas. Probablement pour ces raisons, le R9 7950X se retrouve dans une situation quelque peu étrange, car un seul de ses deux CCD (die de calcul) est affublé du fameux cache 3D... entrainant une fréquence réduite sur ce cluster de cœurs en comparaison de celui "traditionnel", qui le côtoie sous le heat-spreader.

Chiplets asymétriques

Rien de bien complexe dans la théorie, mais il est en pratique difficile pour les OS de sélectionner le meilleur des deux pour chaque application, sachant que la réponse dépend de… l’application. Essayez de marcher avec une botte de moto au pied droit et une chaussure à crampons au pied gauche : pas sûr que votre équilibre soit optimal ! AMD a donc dû concevoir une brique logicielle pour assister l'ordonnanceur du système d'exploitation à ce niveau (plus de détails page suivante). A contrario, le 7800X3D semble sur le papier plus équilibré, que ce soit de par son enveloppe thermique plus relâchée une fois rapportée au nombre de cœurs (120 W pour 8 cœurs, contre 120 W pour 16 cœurs sur son grand frère) que pour son unique CCD simplifiant le boulot côté OS.

Une histoire de bins chez Intel : la sélection a du bon ?

Devant une telle débauche de technologie — et donc de coût — comment répond le géant bleu ? Par son arme la plus habituelle, le refresh ! Ne souriez pas trop, car la firme est passée désormais maîtresse dans cet art, d’une part avec son expérience accumulée de 4 itérations reprenant peu ou prou la même architecture, Skylake (Kaby Lake, Coffee Lake, Coffee Lake refresh, Comet Lake), mais également par cette 13e génération de processeur, Raptor Lake, dont le cœur des P-Core n’est autre que celui d’Alder Lake, remanié pour monter toujours plus haut en cadence.

Après son lancement officiel en octobre 2022, les bleus ont produit un sacré tas de CPU, permettant donc au passage de se constituer une sympathique réserve de dies s’étant montrée exceptionnelle lors des tests internes de performances. Ce procédé, nommé binning, permet usuellement de constituer la gamme complète de puces : les moins performantes se voient bridées au niveau de la fréquence, voire désactivées de certains cœurs et vendues sous un blason i5 ou i7, en dépit de l’utilisation d’une organisation architecturale à destination des i9. Désormais habituelle chez les bleus (citons les i9-9900KS ou l’i9-12900KS avant cet i9-13900KS), cette sélection se basant sur deux phénomènes bien connus de la lithographie : d’une part, la présence de défauts intrinsèques à l’opération, liés à la présence d’impuretés dans l’air ambiant malgré l’installation des machines de gravure en salle blanche ; et d’autre part de phénomènes physiques privilégiant les puces situées au centre des wafers lors de la gravure (tout comme le Comté, souvent meilleur au cœur de la meule plutôt qu'en périphérie de cette dernière).

Raptor Lake

Cette fois-ci, la performance est remarquable puisque l’i9-13900KS se voit afficher pour la première fois dans un CPU grand public, la coquette fréquence de 6 GHz, rien que ça ! Néanmoins, tout aussi bonne que soit la sélection, le compteur des Watts s’affole avec une telle cadence (la consommation étant quadratique à la fréquence, rien de bien surprenant à cela) et atteint les 253 W, une valeur pour le coup inchangée par rapport au modèle K. C'est pourquoi cette fréquence ne peut être maintenue qu'avec un nombre réduit de cœurs actifs, nous vérifierons donc ce qu'il en est en pratique avec des charges plus lourdes. De telles valeurs de puissance n'ont (malheureusement) rien de nouveau, puisque l’i9-10900K se baladait déjà à 250 W limités toutefois durant TAU, ce qui n'est plus le cas depuis la génération 12. Rien de bien neuf dans la technique donc, reste à voir si la magie opère cette fois-ci côté bleu ! Passons désormais aux détails des concurrents, mais, pour cela, direction la page suivante !