Test du Ryzen 7 9800X3D : le nouveau maître du jeu !

Un 3D V-Cache là où on ne l'attendait pas !

Comme pour Zen 3 et 4 à leur époque, AMD décline quelques mois après le lancement de Zen 5, les variantes disposant d'un cache de niveau 3 plus large, nommé commercialement 3D V-Cache. Le délai les séparant est toutefois bien réduit, tout du moins pour le R7 9800X3D. Nous ne reviendrons pas sur les nouveautés de l'architecture, déjà explorées ici, mais allons aborder les spécificités de cette série. Dès leur lancement initial, les versions X3D des Ryzen ont dû gérer une problématique thermique importante, conduisant à des fréquences de fonctionnement conservatrices et à la limitation de leurs possibilités d'overclocking, ceci afin d'éviter tout problème de fiabilité.

En effet, le 3D V-Cache tel qu'implémenté sur les Ryzen 5000/7000, prend la forme d'un empilement de deux dies, à savoir celui d'un CCD classique constitué des unités de calcul (et de ses caches) et d'un second positionné au-dessus, intégralement composé de SRAM constituant le cache de niveau 3 additionnel. TSMC ajoute également deux "pièces" de silicium structurelles de part et d'autres, consolidant l'ensemble via une superposition parfaite des deux dies, assurant ainsi le transfert de chaleur vers le heat-spreader et donc le refroidissement de l'intégralité du CCD, plus grand que le die "cache" le chapeautant.

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3D V-Cache : structure initiale

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3D V-Cache : interconnexion originale

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3D V-Cache : TSV

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3D V-Cache : hauteur de die

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Petits rappels sur le 3D V-Cache

Sachant que les unités de calcul sont les éléments dégageant le plus de chaleur et que le silicium n'est pas réputé pour sa conduction thermique, un tel montage n'est pas idéal. Pour cette nouvelle génération de processeurs X3D, AMD introduit une nouveauté d'importance : le die dédié aux calculs n'est plus chapeauté par celui dévolu à l'accroissement du cache L3, mais l'inverse. Ce faisant, il est donc en contact direct avec le heat-spreader, permettant ainsi de transférer beaucoup plus efficacement la chaleur émise au refroidisseur, alors que cette dernière devait préalablement transiter par le second die ou le silicium structurel.

L'interconnexion des deux dies est toujours réalisée par le biais de TSV (Though-Silicon Via) qui, comme leur nom l'indique, sont des voies de passage au travers même du silicium. Bien entendu, ces TSV ont un impact sur la densité de transistors, puisque ces puits verticaux empêchent toute gravure de transistors à leur niveau. Mais la problématique réside davantage ici dans le fait d'alimenter les unités de calculs très énergivores par cet unique biais, obligeant vraisemblablement AMD à multiplier leur nombre. Cela explique probablement en partie l'accroissement de la surface du die cache, qui pourtant n'augmente pas en capacité (64 Mo).    

Le cache générant bien moins de chaleur que les unités de calculs, il parait évident de réaliser l'attelage dans ce sens, la question a donc été posée au concepteur du pourquoi ne pas l'avoir fait avant ? Il semble en fait qu'AMD ait voulu tester cette technologie à moindre coût/risque, le Ryzen 7 5800X3D ayant été un ballon d'essai pour voir comment le produit serait accueilli par le public. Le succès de sa commercialisation a validé le bienfondé de cette stratégie, mais Zen 4 était déjà dans un état de développement avancé, trop tard pour envisager une autre approche concernant les déclinaisons X3D. Pour Zen 5 par contre, AMD a pu prévoir dès sa conception un design prenant en compte l'intégration optimale de ce second die. Ce dernier faisant à présent exactement la même taille que le CCD, le besoin des pièces de silicium structurel disparait également.   

3D V-Cache de seconde génération

AMD lève à présent toutes les limites à l'overclocking qu'il imposait préalablement à ses puces X3D, preuve s'il en fallait une que la gestion thermique est bien meilleure à présent. Pour le premier processeur de ce type a être évalué, AMD nous a fait parvenir un kit complet comprenant un carte mère X870E d'Asus, 2 barrettes mémoire G.Skill DDR5-6000, un SSD Samsung 990 Pro et le fameux Ryzen 7 9800X3D. Nous allons détailler ce dernier un peu plus bas, mais la générosité d'AMD (que nous remercions chaleureusement) va nous permettre de faire évoluer significativement notre plateforme de tests GPU pour les dossiers de ce type à venir.

Pour revenir à nos X3D, si la gamme suit celle des Ryzen 7000, on peut espérer voir arriver deux autres références à l'avenir, à savoir les Ryzen 9 9900X3D et 9950X3D. AMD n'a toutefois rien confirmé à ce stade, et encore moins leur éventuelle composition (3D V-Cache sur un seul CCD comme les R9 7000X3D ou sur les deux ?). En attendant de connaitre leur détail, voici résumé dans le tableau ci-dessous la gamme 9000 commercialisée à cette heure (attention les tarifs affichés correspondent à ceux de la promotion en cours s'appliquant aux puces lancées en août, rien ne garantit qu'ils y resteront à l'avenir) : 

Le fait le plus notable est l'augmentation de 30 $ du tarif en comparaison du Ryzen 7 7800X3D. Le semi-échec en jeu d'Arrow Lake laisse AMD sans réelle concurrence dans ce domaine pour ses puces les plus rapides, de quoi lui permettre plus de marge de manœuvre pour fixer les prix qu'il entend. C'est ce qu'on appelle communément le pricing power et cela démontre aussi comme nous l'écrivons régulièrement qu'il n'y a pas de "gentils" et de "méchants" comme certains de nos lecteurs aimeraient nous voir l'écrire. Ce sont toutes des sociétés capitalistiques dont le but même est de générer du profit (rien de mal à cela) et qui n'hésitent donc pas à pousser leur avantage dès qu'elles le peuvent. 

Ryzen 7 9800X3D

Un petit mot compatibilité avant de passer à la description du processeur : toutes les cartes mères à socket AM5 sont compatibles avec le nouveau venu, mais ces dernières doivent préalablement être mises à jour avec un BIOS disposant au minimum de l'AGESA PI 1.2.0.2a. Physiquement, rien ne ressemble plus à un processeur AM5 qu'un autre processeur AM5, le Ryzen 7 9800X3D en est une autre démonstration éclatante. On retrouve donc le heat-spreader à la découpe si "spéciale" qui fait le charme des puces d'AMD. Attention par contre à la préhension particulière que cela engendre : il est vite fait de laisser échapper la bestiole et lorsque cela arrive au-dessus du socket, les conséquences peuvent être dramatiques pour la carte mère. La face arrière arrière du processeur comprend quant à elle toujours les 1718 points de connexion au socket.

Le Ryzen 7 9800X3D côté pile et face

Que nous apprend CPU-Z sur le nouveau venu ? On retrouve la configuration attendue à 8 cœurs physiques prenant en charge le SMT et disposant individuellement d'un mégaoctet de cache L2. À cela, s'ajoute 96 Mo de cache de niveau 3, le gros point fort de cette série et dont les jeux raffolent. La macrostructure du processeur est donc en tout point similaire à celle de son prédécesseur, et ce ne sont pas les 120 W de TDP (soit une puissance max. électrique (PPT) de  162 W) qui les différencieront non plus. La fréquence en crête atteint 5,225 GHz, soit très légèrement au-dessus de celle attendue (5,2 GHz), par contre elle est systématiquement maintenue, que l'on sollicite un seul comme tous les cœurs !

Ryzen 7 9800X3D : les fréquences via CPU-Z

Fréquences du Ryzen 7 9800X3D (Repos, 1 cœur actif, tous cœurs actifs)

HWiNFO permet de monitorer un peu plus finement le processeur mais arrive à la même conclusion : le processeur ne subit aucune limitation de quelques sortes (thermique ou électrique) qui entraverait sa fréquence de fonctionnement. On arrive donc au bout de 7 mn de Cinema 4D, à une fréquence moyenne de 5225 MHz sur chaque cœur. Toujours d'après HWiNFO, on ne dépasse pas 87 % de la limite de puissance autorisée, tandis que du côté de la température de fonctionnement, notre processeur est toujours resté sous les 80 % de la valeur maximale autorisée durant cette même tâche, et ce à l'aide d'un Noctua NH-U12A. 

Ryzen 7 9800X3D : les fréquences via HWiNFO64

Fréquences du Ryzen 7 9800X3D

Pour en finir avec les fréquences, nous utilisons également une boucle de divisions flottantes au moyen de l'utilitaire stress sous Linux. Au bout de 70 secondes (afin de limiter les variations dues à un potentiel boost trop court), nous échantillonnons 30 mesures de fréquences (du premier coeur performance) espacées de 200 ms entre elles, puis reportons la médiane des maxima obtenus. Nous répétons l'opération complète à chaque changement du nombre de threads sollicités. Notez que ce test est moins intense que certaines charges très lourdes (rendu 3D, etc.), évitant ou atténuant certaines limitations liées à la puissance ou les températures. A titre d'étalons, nous ajoutons les valeurs obtenus par le 9700X (TDP = 65 W et 105 W) et 7800X3D, soit le second octocœur de la série 9000 et son prédécesseur. D'après nos mesures, le Ryzen 7 9800X3D accuse un déficit de fréquence sur le 9700X jusqu'à mi-charge, puis le devance (ou fait jeu égal pour le réglage 105 W de ce dernier). Face à son devancier cette fois, il débute avec un avantage de 200 MHz qui va croitre au fur et à mesure de l'augmentation du nombre de processus parallèles, pour culminer à presque 500 MHz sous pleine charge.

Ryzen 7 9800X3D : les fréquences

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