AMD gibt Ausblick auf nächste APU-Generation „Carrizo“

AMD hat auf der Halbleitermesse ISSCC in San Francisco Einzelheiten zu seiner kommenden APU-Generation bekannt gegeben. Der Kaveri-Nachfolger „Carrizo“ soll trotz identischer Strukturbreite von 28 Nanometern deutlich energieeffizienter sein. Er ist für Notebooks, Convertibles und stromsparende Desktop-Rechner vorgesehen.

AMD spricht von einem „echten“ System-on-Chip-Design, da die Southbridge vollständig integriert ist. Carrizo nutzt zudem eine neue Generation CPU- und GPU-Kerne, deren Anzahl gegenüber Kaveri aber gleich geblieben ist. Kaveris Steamroller-Rechenkerne wurden durch vier „Excavator“-Cores ersetzt, die nicht nur leistungsfähiger (5 Prozent höhere Pro-MHz-Performance), sondern auch bis zu 40 Prozent energieeffizienter arbeiten sollen. Die ebenfalls optimierten acht GPU-Kerne verfügen weiterhin über 512 Shader und eine eigene Stromversorgung. Sie sollen bei gleicher Frequenz 20 Prozent sparsamer sein oder bei gleicher Leistungsaufnahme 10 Prozent höher takten.

Wie schon bei Kaveri setzt AMD auf eine heterogene System-Architektur (HSA). Dies bedeutet, dass CPUs und GPUs eng zusammenarbeiten, aber unterschiedliche Aufgaben übernehmen, sodass sie ihre jeweiligen Stärken ausspielen können. So eignen sich CPUs besser für serielle, GPUs aber besser für parallele Rechenaufgaben. Die Verteilung soll eine hohe Performance bei geringer Leistungsaufnahme ermöglichen. CPU und GPU nutzen zudem den gleichen Speicherbereich. Dadurch müssen Daten, die übergeben werden, nicht mehr vom Speicherblock des einen in den des anderen kopiert werden. Dank heterogener Warteschlangen können die Recheneinheiten sich auch gegenseitig Aufgaben übermitteln oder selbst zuweisen. In älteren Architekturen war dafür stets nur die CPU zuständig.

Mit Carrizo hat AMD ebenfalls die Packdichte erhöht, also die Anzahl der Transistoren pro Quadratmillimeter. So sind die Excavator-Kerne 23 Prozent kleiner als die Steamroller-Cores. Insgesamt bietet die neue APU-Generation 3,1 Milliarden Transistoren und damit rund 29 Prozent mehr als Kaveri bei nahezu gleicher Die-Größe. Dadurch bleibt mehr Platz für Grafik- und Multimedia-Komponenten. So unterstützen die neuen Chips beispielsweise die Hardware-Dekodierung von H.265-Video in 4K-Auflösung und bieten eine 3,5-mal höhere Transkodierungsleistung als Kaveri-APUs.

Carrizo führt auch einige neue Stromsparfunktionen ein. Eine davon ist „Voltage Adaptive Operation“. Während CPUs aufgrund unvermeidlicher Spannungsschwankungen üblicherweise mit einer leicht höheren Spannung als nötig versorgt werden, setzt AMD bei Carrizo auf eine fortlaufende Überwachung der Versorgungsspannung, um den Kerntakt bei einem plötzlichen Spannungsabfall kurzzeitig zu reduzieren (um bis zu 10 Prozent bei der GPU und maximal 19 Prozent bei der CPU). Dadurch soll die APU auch bei geringeren Spannungen stets stabil arbeiten. Die ebenfalls neue Technik „Adaptive Voltage and Frequency Scaling“ (AVFS) zielt darauf ab, Takt und Spannung besser an die aktuelle Temperatur und die Güte des jeweiligen Chips anzupassen. Das soll zu einem bis zu 30 Prozent niedrigeren Stromverbrauch führen.

Im Vergleich zu Kaveri verspricht AMD für Carrizo eine Steigerung bei Performance und Akkulaufzeit im zweistelligen Prozentbereich. Damit komme man seinem Energieeffizienzziel „25×20“ näher. Im Rahmen dieser Initiative will AMD die Energieeffizienz seiner APUs bis zum Jahr 2020 um das 25-fache steigern.