Die Evolution von AMD Ryzen Prozessoren

Veröffentlicht von Stefan am 30.08.2022, Letzte Aktualisierung:
Die AMD Ryzen Prozessoren sind für den Mid- bis High-End Bereich konzipiert und sind in die Klassen Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7 und Ryzen 9 eingeteilt. AMD orientiert sich hier am Marktführer Intel, der seine Core i-Serie (Intel Core i3, Core i5, Core i7 und Core i9) identisch gruppiert.

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© AMD, 2022

Einleitung und Einsatzgebiet


Die AMD Ryzen Prozessoren wurden erstmals im 1. Quartal 2017 von AMD vorgestellt. Sie bilden die Nachfolge der nicht besonders erfolgreichen AMD Bulldozer Prozessoren. Letztere wurden in einem veralteten Fertigungsverfahren hergestellt und konnten nicht mit den Konkurrenzprodukten von Intel mithalten. AMD verlor in dieser Zeit einen großen Teil des Marktanteils an Desktop-Prozessoren.

Die AMD Bulldozer Prozessoren wurden noch bei Globalfoundries hergestellt. Globalfoundries war eine Ausgründung der Halbleiterfertigung von AMD und wurde Anfang 2009 gegründet. Nach den AMD Bulldozer Prozessoren folgten bis 2015 noch Mid-Range Prozessoren der Architekturen Steamroller und Excavator.

Mit seinen APUs (eine Kombination aus CPU und GPU Teil) war AMD hingegen schon vor AMD Ryzen sehr erfolgreich. Die APUs mit AMDs Jaguar Architektur kommen z.B. in Sonys Playstation 4 oder Microsofts XBox One zum Einsatz. Die Nachfolgerkonsolen in Form der Sony Playstation 5 bzw. der Microsoft XBox Series S/X setzen hingegen auf AMD Ryzen Prozessoren der 3. Generation mit jeweils acht Zen 2 CPU-Kernen.


Der Sockel AM4 / AM5


Die Desktop-Prozessoren der AMD Ryzen Serie passten bis einschließlich der Ryzen 5000 Serie in den Sockel AM4. Dieser war damit einer der langlebigsten Sockel und alte Mainboards konnten mit Bios-Updates fit gemacht werden für Prozessoren, die z.B. 5 Jahre nach dem erstmaligen erscheinen des Mainboards veröffentlicht wurden.

Das brachte AMD viel positives Feedback ein, den Konkurrent Intel ist bekannt dafür seine CPU Sockel alle 1 bis 2 Jahre zu ändern. Dementsprechend hoch sind die Erwartungen die Marktbeobachter und Kunden an den neuen, im Jahr 2022 vorgestellten Sockel AM5 haben.

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© AMD, 2022

Der neue Sockel AM5 kommt mit 1718 Kontaktpunkten (AM4: 1331 Kontaktpunkte) und verbessert unter anderen die Energieversorgung des Prozessors. Der aktuell schnellste AMD Ryzen Prozessor, der AMD Ryzen 9 7950X besitzt eine TDP von 170 Watt und kann kurzfristig bis zu 230 Watt an Energie aufnehmen. Der Vorgänger in Form des AMD Ryzen 9 5950X war durch den Sockel AM4 noch auf eine TDP von 105 Watt und eine kurzfristige Energieaufnahme von 142 Watt beschränkt.

AM4- kompatible CPU-Kühler können mit dem neuen Sockel AM5 weiter benutzt werden. Einen ähnlichen Weg ist auch Intel gegangen, denn auch hier sind die CPU-Kühler über mehrere Sockelgenerationen kompatibel.


AMD EXPO Speicher-Übertaktung


Die neue Plattform um den Sockel AM5 bringt neben der Unterstützung der aktuellsten PCIe 5.0 Generation zur Anbindung externer Geräte wie einer Grafikkarte oder einer schnellen M.2 SSD auch die Unterstützung von DDR5-Arbeitsspeicher mit.

Mit der AMD Ryzen 7000 Serie widmet sich AMD dem in der Vergangenheit sehr vernachlässigten Speicher. Konkurrent Intel setzt bei seiner Intel Core i-Serie auf so genannte XMP-Profile. Diese Profile enthalten die für den verbauten Arbeitsspeicher optimierten und getesteten Einstellungen des Herstellers der Arbeitsspeichermodule um den Speicher auch oberhalb des offiziell unterstützten Limits stabil betreiben zu können. Das XMP-Profil kann im Bios des Mainboards mit nur einem Klick aktiviert werden.

AMD konnte in der Vergangenheit keine ähnliche Technologie anbieten und hatte mit den älteren AMD Ryzen Serien auch immer wieder Probleme mit der Stabilität des Speichercontrollers der CPU. Mit der AMD Ryzen 7000 Serie und AMD EXPO soll sich das ändern. AMD EXPO steht für "EXtended Profiles for Overclocking" und soll AMDs Alternative zur aktuellen Intel XMP 3.0 Technologie sein.

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© AMD, 2022

Mittlerweile hat AMD selbst bestätigt, dass der so genannte "Sweetspot" bei Prozessoren der AMD Ryzen 7000 Serie bei DDR5-6000 liegt. Offiziell garantiert sind bei den AMD Ryzen 7000 Prozessoren aber nur DDR5-5200. Hier kann also erstmals die AMD EXPO Technologie zum Einsatz kommen um Arbeitsspeicher über den offiziellen Limit zu betreiben.


TDP und Fertigungsvorteil


Spätestens seit der AMD Ryzen 3000 Serie, die AMD Ende 2019 vorgestellt hatte und bereits bei TSMC in 7 nm gefertigt wurde, liegt der Fertigungsvorteil auf der Seite von AMD. Intel hatte seine 11. Generation der Intel Core i Prozessoren zu diesem Zeitpunkt noch in 14 nm gefertigt. Die Nachfolgergenerationen der 12. und auch der bald erwarteten 13. Generation der Intel Core i Serie werden in einem 10 nm Verfahren (Intel 7) gefertigt.

Ein kleineres Fertigungsverfahren steigert Leistung und Effizienz und leistet einen großen Anteil an der Gesamtperformance eines Prozessors. Die aktuellen AMD Ryzen 7000 Prozessoren werden bei TSMC in einem optimierten 5 nm Fertigungsverfahren hergestellt und sind daher nocheinmal effizienter und leistungsfähiger.

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© AMD, 2022

Insgesamt betrachtet sollen die AMD Ryzen 7000 Prozessoren mit Zen 4 CPU-Kernen bis zu 62% weniger Energie für die gleiche Leistung (im Vergleich mit der Vorgängerserie AMD Ryzen 5000) benötigen. Alternativ sind die Prozessoren bei gleicher Energieaufnahme ca. 49% schneller.

Der Geschwindigkeitsvorteil summiert sich aus der IPC-Verbesserung von 13 Prozent, einer Verdoppelung des L2-Caches sowie durch massive Steigerungen der Taktfrequenzen. Durch die höhere TDP und der besseren Energieversorgung des neuen AM5-Sockels beträgt z.b. der Mehrkern-Takt des AMD Ryzen 9 7950X satte 5,2 GHz. Das sind 24 Prozent mehr als beim Vorgänger AMD Ryzen 9 5950X, der alle CPU-Kerne mit maximal 4,2 GHz takten konnte.

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© AMD, 2022


Einkern und Mehrkern-Leistung


Durch die im Vergleich zur Konkurrenz hohe Anzahl von CPU-Kernen (schon der im Jahr 2019 veröffentlichte AMD Ryzen 9 3950X besitzt 16 CPU-Kerne und 32 Threads) führen die AMD Ryzen Prozessoren oft die Benchmark-Bestenlisten bei Mehrkern-Auslastung an.

Einzig bei der Einkern-Leistung war es stets Intel, dessen Intel Core i9 Prozessoren den ersten Platz für sich reservieren konnten. Damit könnte mit Veröffentlichung der AMD Ryzen 7000 Serie nun Schluss sein. Zumindest gleichauf dürften die neuen AMD Prozessoren liegen, wenn man Gerüchten zur noch nicht veröffentlichten, 13. Generation der Intel Core i-Serie verfolgt.

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Entwicklung am Beispiel AMD Ryzen 3


ArchitekturIPC-ZuwachsEinkern-TaktMehrkern-Takt
AMD Ryzen 3 1300XZen (14 nm)3,9 GHz3,6 GHz
AMD Ryzen 3 2300XZen+ (12 nm)+ 3%4,0 GHz (+ 3%)3,8 GHz (+ 6%)
AMD Ryzen 3 3300XZen 2 (7 nm)+ 15%4,3 GHz (+ 8%)4,3 GHz (+ 13%)
AMD Ryzen 3 5100Zen 3 (7 nm)+ 19%4,2 GHz (- 2%)4,2 GHz (- 2%)



Entwicklung am Beispiel AMD Ryzen 5


ArchitekturIPC-ZuwachsEinkern-TaktMehrkern-Takt
AMD Ryzen 5 1600XZen (14 nm)3,7 GHz3,5 GHz
AMD Ryzen 5 2600XZen+ (12 nm)+ 3%4,2 GHz (+ 14%)4,0 GHz (+ 13%)
AMD Ryzen 5 3600XTZen 2 (7 nm)+ 15%4,5 GHz (+ 7%)4,5 GHz (+ 12%)
AMD Ryzen 5 5600XZen 3 (7 nm)+ 19%4,6 GHz (+ 2%)4,3 GHz (- 4%)
AMD Ryzen 5 7600XZen 4 (5 nm)+ 13%5,3 GHz (+ 15%)5,3 GHz (+ 23%)



Entwicklung am Beispiel AMD Ryzen 7


ArchitekturIPC-ZuwachsEinkern-TaktMehrkern-Takt
AMD Ryzen 7 1800XZen (14 nm)4,0 GHz3,8 GHz
AMD Ryzen 7 2700XZen+ (12 nm)+ 3%4,3 GHz (+ 7%)3,85 GHz (+ 1%)
AMD Ryzen 7 3800XTZen 2 (7 nm)+ 15%4,7 GHz (+ 9%)4,5 GHz (+17%)
AMD Ryzen 7 5800XZen 3 (7 nm)+ 19%4,7 GHz4,4 GHz (- 2%)
AMD Ryzen 7 7700XZen 4 (5 nm)+ 13%5,4 GHz (+ 15%)5,2 GHz (+ 18%)



Entwicklung am Beispiel AMD Ryzen 9


ArchitekturIPC-ZuwachsEinkern-TaktMehrkern-Takt
AMD Ryzen 9 3950XZen 2 (7 nm)+ 15%4,7 GHz4,0 GHz
AMD Ryzen 9 5950XZen 3 (7 nm)+ 19%4,9 GHz (+ 5%)4,2 GHz (+ 5%)
AMD Ryzen 9 7950XZen 4 (5 nm)+ 13%5,7 GHz (+ 17%)5,2 GHz (+ 24%)


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