Qu’est-ce que 3D V-Cache, la technologie qui va booster les jeux sur CPU AMD

Pour les spécialistes, c'était la plus grosse annonce d'AMD lors de sa conférence Computex. Le 3D V-Cache consiste à empiler de la mémoire cache pour booster les performances du CPU. La démonstration d'AMD a montré des gains de performances que l'on attend généralement lors d'un saut de génération d'architecture.

AMD a certainement réalisé la plus grosse prestation du Computex 2021, devant son rival Nvidia. Puce Samsung Exynos, Tesla, Radeon RX 6000M, Fidelity FX Super Resolution… et d’autres annonces un peu plus obscures comme la technologie 3D V-Cache.

Plus concrètement, AMD a réalisé une démonstration incroyable de son implémentation de la nouvelle technologie 3D Fabric de TSMC. Si vous n’avez rien compris à la phrase précédente, on va tenter d’y voir plus clair.

Qu’est-ce que le 3D V-Cache ?

Si vous ne le saviez pas, chaque processeur est associé à de la mémoire cache, car les CPU ont besoin d’informations très rapidement pour exécuter des instructions. On n’utilise pas la mémoire RAM ou du stockage traditionnel, car les microprocesseurs sont devenus si performants qu’aucune unité de stockage n’est capable de fournir suffisamment d’informations suffisamment vite pour le microprocesseur. La mémoire cache permet en partie de palier à cette insuffisance, c’est de la mémoire collée au CPU. C’est donc un élément clé du processeur.

On peut améliorer les performances d’un processeur de différentes manières. Faire évoluer l’architecture et son taux d’IPC est très couteux et cela prend du temps. On peut également augmenter considérablement les fréquences d’horloge, au détriment de l’efficacité énergétique. La troisième méthode est de faire évoluer le design même de la puce. C’est le chemin choisi par AMD pour améliorer la mémoire cache de ses puces. Mais cela ne se fait pas sans collaboration, AMD travaille donc avec le fondeur TSMC. C’est lui qui grave les puces.

3D V-Cache est un mélange de technologies pour empiler la mémoire cache en 3D permettant une densité de bande passante beaucoup plus importante. L’objectif est de superposer le cache L3 au niveau d’un chipset de processeur standard AMD Ryzen. Justement, lors du Computex 2021, le Dr. Lisa Su a présenté un prototype de cette technologie avec un processeur Ryzen 5000 et ses cœurs Zen 3. Sur l’un d’eux, une mémoire SRAM de 64 Mo gravée en 7 nm (TSMC) a été intégrée, cela permet de tripler la quantité de cache à laquelle les cœurs ont accès.

Cela signifie que le CPU Ryzen 5000 d’origine, avec huit cœurs ayant accès à 32 Mo de cache L3, devient maintenant un CPU à huit cœurs avec accès à 96 Mo de cache L3. AMD a développé une technologie nommée Through Silicon Vias (TSV), qui permet de transmettre l’alimentation et les données entre les deux empilements. Selon AMD, la bande passante totale du cache L3 augmente ainsi au-delà de 2 To/s. Sur le papier, c’est même plus rapide que le cache L1 du processeur.

Mais ça sert à quoi concrètement ?

AMD a fait la démonstration de cette technologie en comparant un avant et un après sur le jeu Gears of War 5. D’un côté se trouvait un processeur 12 cœurs Ryzen 9 5900X standard, tandis que l’autre était un prototype utilisant la technologie V-Cache 3D, toujours sur un Ryzen 9 5900X. Dans ce scénario, le point de comparaison est qu’un processeur disposait de 64 Mo de cache L3, tandis que l’autre avait 192 Mo de cache L3.

Dans les graphiques fournies par AMD, on observe une moyenne de 12 % d’images par seconde en plus. En fonction des jeux, les gains de performances ne sont pas les mêmes. Évidemment, ces chiffres montrent ce que AMD veut prouver. De plus, les gains sont certainement plus importants en Full HD, c’est pour cela que les jeux ont été testés dans cette définition.

Cela peut paraître négligeable, néanmoins une augmentation de 15 % équivaut à un saut de génération d’architecture, ce qui est remarquable. La question qui n’a pas de réponse pour le moment est la date de disponibilité de cette technologie. AMD se dit prêt à commencer à intégrer la technologie sur ses puces haut de gamme en fin d’année. AMD a déclaré que le lancement de Zen 4 (en 5 nm) est en 2022. Faudra-t-il attendre 2022 pour profiter de 3D V-Cache ? Aurons-nous droit à cette technologie sur les CPU Ryzen ou sera-t-elle réservée à des processeurs « professionnels » ? La démonstration a été réalisée sur des jeux 3D, mais qu’en est-il sur des applications professionnelles ?