AMD Phenom II X4 Deneb — 45 nm für den Desktop
Der Deneb im Detail — Rückblende K8 und K9
AMD K8
Im Jahr 2003 brachte AMD den lange ersehnten K8 alias ‘Hammer’; im April zuerst in Form des Server-Prozessors Opteron (Codename Sledgehammer), später im September in Form des Athlon 64 (Sockel 754; Codename Clawhammer). In Sachen Infrastruktur wurde erheblich umgebaut. So verpflanzte AMD den Memory-Controller, der bei einer klassischen Plattform im Chipsatz auf dem Mainboard saß, direkt in den Prozessor. So fiel nicht nur der Flaschenhals Frontside-Bus weg, auch die Latenzzeiten beim Zugriff auf den Arbeitsspeicher konnten so dramatisch verkürzt werden. Während die damals gängige Athlon XP Plattform mit VIA KT600 Chipsatz (externer Memory-Controller in der Northbridge) bei unseren Latenztests im Mittel etwa 130 CPU-Takte von der Anforderung bis zur Lieferung der Daten verschwendete, lagen die Werte beim Athlon 64 mit integriertem Memory-Controller nur noch bei ca. 65. Kurze Zeit später wurde der Memory-Controller von 64-Bit auf 128-Bit Dual-Channel aufgeweitet (Sockel 939), was zusätzlich zu den kurzen Latenzen auch noch den Datendurchsatz verbesserte.
Flaschenhals FSB: AMD Athlon XP System mit nForce2 Chipsatz
AMD Athlon 64 System
Um trotzdem noch mit dem Rest der Infrastruktur kommunizieren zu können, spendierte AMD dem K8 bis zu drei HyperTransport-Links, die nicht nur für CPU-zu-Chipsatz Kommunikation (Single Sockel Plattform) genutzt wurden, sondern auch für CPU-zu-CPU Kommunikation in Multi-Sockel Plattformen. Das war der Durchbruch für AMD auf dem Servermarkt, auf dem AMD bis dahin keinen Fuß in die Tür brachte. Dem Opteron-Prozessor waren die Voraussetzungen für ideale Multi-Sockel-Fähigkeit auf den Leib geschneidert. Erstmals konnte im x86-Bereich eine ccNUMA-Plattform realisiert werden, in der jede Opteron-CPU einen Node darstellte. Die Skalierfähigkeit übertraf die der Konkurrenz mit klassischem FSB, auf dem sämtlicher Datentransfer abgewickelt werden musste, deutlich. Dass AMD mit dem K8 auch den neuen 64-Bit Betriebsmodus x64-64 alias AMD64 alias Long-Mode einführte, der heute auch bei Intel-Prozessoren Industriestandard ist und der Grundstein dafür, dass x64-kompatible Server auch mit deutlich mehr als 4 GB RAM noch auf dem Markt mitmischen dürfen, ist nur als zusätzliches Pfund zu werten.
Doch nicht nur im Server-Markt konnte der K8 punkten, auch im Desktop-Bereich hatte AMD nach dem Erscheinen etwa drei Jahre lang wieder praktisch durchgehend die Performance-Krone inne. Natürlich nicht nur durch eigenen Verdienst, sondern auch, weil Intel sich in ein Abenteuer namens Netburst-Architektur (Pentium 4) verstiegen hatte und erst spät erkannte, dass der eingeschlagene Weg eine Sackgasse war.
Aber bei allem Drumherum: in Sachen Kernarchitektur müssen selbst Insider schon sehr genau auf das Design-Diagramm blicken, um zu erkennen, ob sie einen K7 oder K8 vor sich liegen haben — so ähnlich sind sich die beiden hier.
AMD Dual-Core K8 (inoffiziell K9)
Ursprünglich sollte der K9 ‘Greyhound’ ein komplett neues CPU-Design werden. Als AMD jedoch 2005 seinen ersten Dual-Core K8 in Form der AMD Athlon 64 X2 Prozessoren auf den Markt brachte, wurde diese Bezeichnung inoffiziell für die Dual-Core K8 Prozessoren verwendet. Offiziell taucht die Bezeichnung K9 nirgendwo bei AMD auf.
Interessant ist, dass AMD bereits auf der CeBIT 2001 hinter vorgehaltener Hand verlauten ließ, dass beim K8 zwei CPU-Kerne auf einem Silizium-Plättchen (“Die”) möglich sind. Allerdings war der Herstellungsprozess damals noch nicht so weit, um das realisieren zu können. Das Die wäre zu groß geworden, der Stromverbrauch zu hoch. Erst mit der Einführung des 90 nm Herstellungsverfahrens wurden die Strukturen kompakt genug, um zwei K8-Kerne auf ein Die belichten zu können. Diese CPUs sind — entsprechend weiterentwickelt — bis heute auf dem Markt.
65 nm Prozess ein Flop?
Im Jahr 2006 stellte AMD die Produktion der Dual-Core Prozessoren von 90 nm auf 65 nm um. Ein gängiger Routine-Prozess alle paar Jahre möchte man meinen. Doch dieses Mal waren die Umstände anders. Normalerweise schlägt man mit einem sogenannten Die-Shrink gleich mehrere Fliegen mit einer Klappe. Durch die kleineren Kerne passen mehr auf einen Wafer, weshalb die Kosten für den Hersteller sinken. Interessanter für den Kunden dagegen ist, dass ein Die-Shrink normalerweise weniger Stromverbrauch und/oder höhere Taktfrequenzen bei gleicher Architektur bedeutet. Dieses Mal jedoch muss irgendetwas schiefgegangen sein, denn weder konnten die 65 nm AMD-Prozessoren höher getaktet werden, noch verbrauchten sie weniger Strom. So ist bis heute der am höchsten getaktete Dual-Core K8 ein 90 nm Produkt (Athlon 64 X2 6400+ mit 3,2 GHz). Auf der anderen Seite werden die extrem Strom sparenden SFF Prozessoren mit lediglich 35 W TDP (z.B. Athlon 64 X2 3800+ EE SFF) ebenfalls noch in 90 nm gefertigt — bis heute. Wie gesagt: das ist keine Visitenkarte für den 65 nm Prozess von AMD.