젠 2

젠 2는 AMD의 컴퓨터 프로세서 마이크로아키텍처이다. 이는 AMD의 젠 및 젠+ 마이크로아키텍처의 후속 제품이며, TSMC의 7 nm MOSFET 노드에서 제작되었다. 이 마이크로아키텍처는 주류 데스크톱 칩(코드명 "마티스")용 라이젠 3000, 모바일 애플리케이션용 라이젠 4000U/H(코드명 "르누아르") 및 라이젠 5000U(코드명 "루시엔"), 하이엔드 데스크톱 시스템용 스레드리퍼 3000^[5][6], 그리고 가속 처리 장치(APU)용 라이젠 4000G로 알려진 3세대 라이젠 프로세서를 구동한다. 라이젠 3000 시리즈 CPU는 2019년 7월 7일에 출시되었고,^[7][8] 젠 2 기반의 Epyc 서버 CPU(코드명 "롬")는 2019년 8월 7일에 출시되었다.^[9] 추가 칩인 라이젠 9 3950X는 2019년 11월에 출시되었다.^[7]

AMD 젠 2

생산	2019년 7월 7일(6년 전)(2019년 7월 7일)[1]
설계 회사	AMD
주요 제조사	TSMC (코어 복합 다이) 글로벌파운드리스 (I/O 다이)
공정	TSMC N7[2][3] TSMC N6[4]
명령어 집합	AMD64 (x86-64)
CPUID 코드	Family 17h
코어	4–16 (데스크톱) 24–64 (HEDT) 12–64 (워크스테이션) 최대 64 (서버) 2–8 (모바일)
L1 캐시	코어당 64 KB: 32 KB 명령어 32 KB 데이터
L2 캐시	코어당 512 KB
L3 캐시	CCX당 16 MB (APU: 8 MB)
소켓	소켓 AM4 소켓 sTRX4 소켓 sWRX8 소켓 SP3
이전 모델	젠+
후속 모델	젠 3
제품 코드명	마티스 (데스크톱) 롬 (서버)[3] 캐슬 피크 (HEDT/워크스테이션) 르누아르 (데스크톱 APU, 모바일 및 임베디드) 멘도시노 (모바일 및 임베디드 리프레시)
품명	라이젠 라이젠 스레드리퍼 Epyc 애슬론

CES 2019에서 AMD는 8개의 코어와 16개의 스레드를 가진 하나의 칩릿을 포함하는 3세대 라이젠 엔지니어링 샘플을 시연했다.^[5] AMD CEO인 리사 수도 최종 라인업에서 8개 이상의 코어를 예상할 수 있다고 말했다.^[10] 컴퓨텍스 2019에서 AMD는 젠 2 "마티스" 프로세서가 최대 12개의 코어를 특징으로 할 것이라고 밝혔고, 몇 주 후 일렉트로닉 엔터테인먼트 엑스포 2019에서 앞서 언급한 라이젠 9 3950X인 16코어 프로세서도 공개되었다.^[11][12]

젠 2는 스펙터 보안 취약점에 대한 하드웨어 완화 기능을 포함한다.^[13] 젠 2 기반 EPYC 서버 CPU는 7 nm 공정("칩렛")으로 제조된 여러 개의 CPU 다이(총 8개까지)가 각 멀티칩 모듈(MCM) 패키지에 14nm I/O 다이(마티스 변형의 12nm IOD와 반대로)와 결합된 디자인을 사용한다. 이를 통해 소켓당 최대 64개의 물리적 코어와 128개의 총 컴퓨팅 스레드(동시 멀티스레딩 포함)를 지원한다. 이 아키텍처는 "프로슈머" 플래그십 프로세서 스레드리퍼 3990X의 레이아웃과 거의 동일하다.^[14] 젠 2는 각각 1세대 및 2세대 라이젠에 사용된 14nm 및 12nm 마이크로아키텍처인 젠 및 젠+보다 클럭당 명령어를 약 15% 더 많이 제공한다.^[15][16]

스팀 덱,^[17][18] 플레이스테이션 5, 엑스박스 시리즈 X/S는 모두 AMD가 자체적으로 판매하는 APU와는 다른 각 시스템의 구현에 독점적인 조정과 다른 구성을 갖춘 젠 2 마이크로아키텍처 기반 칩을 사용한다.^[19][20]

디자인

멀티칩 모듈 방식으로 설계된 두 개의 디캡된 젠 2 프로세서. 왼쪽/위의 라이젠 5 3600 CPU(주류 라이젠 CPU에 사용)는 더 작고 성능이 떨어지는 I/O 다이와 최대 2개의 CCD를 사용하며(이 특정 예에서는 하나만 사용), 오른쪽/아래의 EPYC 7702(하이엔드 데스크톱, HEDT, 라이젠 스레드리퍼 및 서버 EPYC CPU에 사용)는 더 크고 성능이 뛰어난 I/O 다이와 최대 8개의 CCD를 사용한다.

젠 2는 AMD의 이전 젠 아키텍처인 젠 및 젠+의 물리적 설계 패러다임에서 크게 벗어났다. 젠 2는 CPU의 I/O 구성 요소가 프로세서 코어를 포함하는 다이와 분리된 자체 다이에 배치되는 멀티칩 모듈 디자인으로 이동하며, 이 맥락에서 칩릿이라고도 한다. 이러한 분리는 확장성 및 제조 가능성 측면에서 이점을 갖는다. 물리적 인터페이스는 공정 기술의 축소에 잘 확장되지 않기 때문에 이러한 구성 요소를 다른 다이로 분리하면 CPU 다이보다 더 크고 성숙한 공정 노드를 사용하여 제조할 수 있다. I/O 구성 요소가 다른 다이로 이동함에 따라 이제 더 작아진 CPU 다이(AMD는 코어 복합 다이 또는 CCD라고 부름)는 더 큰 다이가 보여줄 수 있는 것보다 더 적은 제조 결함으로 더 작은 공정을 사용하여 제조할 수 있으며(다이가 결함을 가질 확률은 디바이스(다이) 크기에 따라 증가하기 때문) 웨이퍼당 더 많은 다이를 허용한다. 또한 중앙 I/O 다이는 여러 개의 칩릿을 처리할 수 있어 코어 수가 많은 프로세서를 더 쉽게 구축할 수 있다.^[14][21][22]

젠 2 마이크로아키텍처의 단순화된 그림

왼쪽(모바일에서는 위): 젠 2 코어 복합 다이의 다이 샷. 가운데: 젠 2 EPYC/스레드리퍼 I/O 다이의 다이 샷. 오른쪽(아래): 젠 2 주류 라이젠 I/O 다이의 I/O 다이.

젠 2에서는 각 CPU 칩릿에 8개의 CPU 코어가 있으며, 각각 4개의 CPU 코어로 구성된 2개의 코어 복합(CCX)으로 배치된다. 이러한 칩릿은 TSMC의 7 나노미터 MOSFET 노드를 사용하여 제조되며 크기는 약 74~80 mm²이다.^[21] 칩릿은 약 38억 개의 트랜지스터를 가지고 있으며, 12 nm I/O 다이(IOD)는 약 125 mm²이고 20억 9천만 개의 트랜지스터를 가지고 있다.^[23] L3 캐시의 양은 32 MB로 두 배 증가했으며, 칩릿의 각 CCX는 젠 및 젠+의 8 MB에 비해 이제 16 MB의 L3에 액세스할 수 있다.^[24] AVX2 성능은 실행 단위 폭을 128비트에서 256비트로 증가시켜 크게 향상되었다.^[25] I/O 다이에는 여러 변형이 있다. 하나는 글로벌파운드리스의 14 나노미터 공정으로 제조되었으며, 다른 하나는 동일 회사의 12 나노미터 공정으로 제조되었다. 14 나노미터 다이는 더 많은 기능을 가지고 있으며 EPYC Rome 프로세서에 사용되는 반면, 12 nm 버전은 소비자 프로세서에 사용된다.^[21] 두 공정은 유사한 기능 크기를 가지므로 트랜지스터 밀도도 유사하다.^[26]

AMD의 젠 2 아키텍처는 인텔의 캐스케이드레이크 아키텍처보다 낮은 열 설계 전력에서 더 높은 성능을 제공할 수 있으며, 예를 들어 AMD 라이젠 스레드리퍼 3970X는 ECO 모드에서 140 W의 TDP로 실행되어 165 W의 TDP로 실행되는 인텔 코어 i9-10980XE보다 더 높은 성능을 제공한다.^[27]

새로운 기능

• 일부 새로운 명령어 집합 확장: WBNOINVD, CLWB, RDPID, RDPRU, MCOMMIT. 각 명령어는 고유한 CPUID 비트를 사용한다.^[28][29]
• 스펙터 V4 투기적 저장 우회 취약점에 대한 하드웨어 완화 기능.^[30]
• 제로 지연 메모리 미러링 최적화 (미확인).^[31]
• 부동 소수점 보조 프로세서의 실행 단위 및 로드 저장 단위의 폭이 두 배 증가(128비트에서 256비트로)했으며 곱셈 실행 단위의 처리량이 크게 향상되었다. 이를 통해 FPU는 단일 사이클 AVX2 계산을 수행할 수 있다.^[32]

제품

2019년 5월 26일, AMD는 젠 2 기반 데스크톱 라이젠 프로세서(코드명 "마티스") 6종을 발표했다. 여기에는 라이젠 5 및 라이젠 7 제품 라인의 6코어 및 8코어 변형과 회사의 최초 12코어 및 16코어 주류 데스크톱 프로세서를 포함하는 새로운 라이젠 9 라인이 포함된다.^[33]

마티스 I/O 다이는 X570 칩셋으로도 사용된다.

최대 64개의 코어를 특징으로 하는 AMD의 2세대 Epyc 프로세서(코드명 "롬")는 2019년 8월 7일에 출시되었다.^[9]

데스크톱 CPU

3000 시리즈 (마티스)

4000 시리즈 (르누아르)

라이젠 4000G 시리즈 APU를 기반으로 하지만 내장 그래픽은 비활성화되어 있다.

데스크톱 APU

초기에는 OEM에게만 제공되었으나, 이후 AMD는 2022년 4월에 소매용 젠 2 데스크톱 APU를 출시했다.^[34]

모바일 APU

르누아르 (4000 시리즈)

루시엔 (5000 시리즈)

울트라 모바일 APU

2022년, AMD는 멘도시노 울트라 모바일 APU를 발표했다.^[35]

임베디드 APU

서버 CPU

비디오 게임 콘솔 및 기타 임베디드

• 엑스박스 시리즈 X/S
• 플레이스테이션 5
• 스팀 덱
• AMD 4700S^[36]

갤러리

• 
  AMD 라이젠 7 3700X
• 
  젠 2 I/O 다이
• 
  I/O 다이의 적외선 다이 샷
• 
  EPYC I/O 다이
• 
  젠 2 코어 복합 다이(CCD)
• 
  AMD EPYC 7702 서버 프로세서
• 
  8개의 CCD와 1개의 I/O 다이가 특징인 디캡된 AMD 7702, 칩릿에 납 열 인터페이스 재료(TIM) 잔여물이 남아 있음