Zen 2

Zen 2（ゼン・ツー）とは、アドバンスト・マイクロ・デバイセズによって開発されたマイクロプロセッサのマイクロアーキテクチャである。2019年5月27日に正式発表され、Ryzenプロセッサとして製品化された。

 概要 
AMDのZen、Zen+マイクロアーキテクチャの後継にあたり、TSMC製MOSFET素子により製造されている。メインストリーム・デスクトップ用のRyzen 3000 (コードネーム Matisse)、ハイエンド・デスクトップ用のThreadripper 3000、APU用のRyzen 4000Gとして知られる、第3世代Ryzenプロセッサに使われている。2019年7月7日にRyzen 3000シリーズCPUが発表され、2019年8月7日にZen 2ベースのEPYCサーバーCPU (コードネーム Rome)が発表された。2019年11月に追加のチップセット、Ryzen 9 3950Xが発表された。CES 2019において、AMDは8コア16スレッドのチップレットを含む、第3世代Ryzenのエンジニアリングサンプルを発表した。AMDのCEOリサ・スーは、最終的なラインナップでは8コアより多いチップを予定していると述べた。Computex 2019において、AMDはZen 2 "Matisse"プロセッサが12コアとなることを明らかにし、数週間後のE3 2019では16コアプロセッサである先述のRyzen 9 3950Xを明らかにした。

Zen 2にはSpectreに対するハードウェアによる脆弱性緩和が含まれている。Zen 2ベースのEPYCサーバーCPUでは、各マルチチップ・モジュール(MCM)パッケージにおいて、7 nmプロセスで製造された複数のCPUダイ(合計8個まで)と、14 nm I/Oダイを組み合わせる設計を採っている。これにより、ソケット当たり最大64個の物理コアと合計128個の計算スレッド(同時マルチスレッディング)をサポートすることができる。このアーキテクチャは、「プロコンシューマ」向けフラッグシッププロセッサであるThreadripper 3990Xのレイアウトとほぼ同じである。AMDによると、Zen(14 nmマイクロアーキテクチャ、第1世代Ryzen)、Zen+(12 nmマイクロアーキテクチャ、第2世代Ryzen)に比べ、Zen 2はクロックあたりの命令実行数(IPC)が約15%向上しているという。

 特徴 

Zen 2は、ZenやZen+に使われていたAMDの前世代Zenアーキテクチャの物理的設計パラダイムから大きく逸脱している。Zen 2は、CPUのI/Oコンポーネントが個別のダイにレイアウトされるような、チップレットとも呼ばれるマルチチップ・モジュール設計に移行している。その結果、スケーラビリティと製造コストが向上している。プロセス技術による物理的インターフェイスの縮小には限度があるため、I/Oコンポーネントを別のダイに分離することによってCPUダイより大きく、高性能にすることに成功している。このCPUダイ(AMDは「Core Complex Die」、CCDと呼んでいる)は、I/Oコンポーネントを別のダイに分離したためによりコンパクトになっているため、大きいダイと比べてより小さいプロセスルールで、欠陥品もより少なく製造できる。また、ダイが欠陥品となる確率はダイの大きさに比例するため、一つのウェハーからより多くのダイを切ることができる。加えて、中央のI/Oダイは複数のチップレットで共有できるため、多数のコアを持つプロセッサを設計することが容易になる。
各CPUに8コアが搭載されているZen 2には、4コアの「コア・コンプレックス」(CCX)が2つずつ配置されている。これらのチップレットはTSMC製MOSFET素子が使われており、大きさは74 - 80 mm2程である。
このチップレットに約39億個のトランジスタが使われているのに対して、12 nmのIOD (I/Oダイ)には約125 mm2の大きさに20.9億個のトランジスタしか使われていないhttps://www.tomshardware.com/reviews/ryzen-9-3900x-7-3700x-review,6214.html。
L3キャッシュの大きさは、ZenやZen+が8 MiBであったのに比べ、8コアチップレットの各コアが16 MiBにアクセスできるため、32 MiBに倍増している。実行単位の幅が128ビットから256ビットになっているため、AVX2の性能が大幅に向上している。

I/Oダイには複数のバリエーションがあり、GlobalFoundriesのプロセスのものや、同社のプロセスのものがある。14 nmダイは多機能であり、EPYC Romeプロセッサに使われている一方、12 nm版はコンシューマ向けプロセッサに使われている。どちらのプロセスも寸法が似ているため、トランジスタ密度もほぼ同じであるhttps://fuse.wikichip.org/news/1497/vlsi-2018-globalfoundries-12nm-leading-performance-12lp/。

AMDのZen 2アーキテクチャはインテルのCascade Lakeマイクロアーキテクチャより低い消費電力でより高いパフォーマンスを実現できる。一例として、Intel Core i9-10980XE (TDP 165W)よりもAMD Ryzen Threadripper 3970X (TDP 140W、エコモード)の方が高いパフォーマンスを実現している。

 新機能 
 新命令の追加: WBNOINVD、CLWB、RDPID、RDPRU、MCOMMIT。各命令は自身のCPUID ビットを用いる。
 Spectre V4投機的ストアバイパス脆弱性に対するハードウェア的緩和。
 ゼロレイテンシメモリミラーリングの最適化 (文書化されていない)。
 TAGE分岐予測の導入
 Opキャッシュを4096エントリへ増量
 AGUパイプラインの追加
 チップレットへの最適化

 製品一覧 
 デスクトップ向け 
Castle Peak
 対応ソケット: Socket sWRX8

+ Castle Peakブランド型番CPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB) 定格 ターボ L2 L3RyzenThreadripperPRO3995WX 64 (128) 2.74.2 32 256280DDR4-32003975WX 32 (64) 3.5 16 1283955WX 16 (32) 3.94.3 8643945WX 12 (24) 4.0 6

 対応ソケット: Socket sTRX4

+ Castle Peakブランド型番CPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB) 定格 ターボ L2 L3RyzenThreadripper3990X 64 (128) 2.9  4.3 32 256280DDR4-32003970X 32 (64) 3.74.5 161283960X 24 (48) 3.8 12

Matisse
 対応ソケット: Socket AM4

+ Matisseブランド型番CPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB) 定格 ターボ L2 L3Ryzen 93950X 16 (32) 3.54.7 864105DDR4-32003900XT12 (24)3.863900X 4.63900 3.1  4.3 65Ryzen 73800XT8 (16)3.9 4.74321053800X 4.53700X 3.6  4.4 65Ryzen 53600XT6 (12)3.8 4.53953600X 4.436003.6 4.2653500X6 (6)4.1350016Ryzen 33300X4 (8) 3.8  4.323100 3.6  3.9

Renoir
 対応ソケット: Socket AM4

+ Renoirブランド型番CPUGPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB)ブランドSP数クロック(MHz) 定格 ターボ L2 L3Ryzen 74700G8 (16) 3.6  4.448RadeonGraphics512 2100 65DDR4-32004700GE 3.1  4.3 2000 35Ryzen 54600G6 (12) 3.74.234481900 654600GE 3.3 354500 3.6  4.1 colspan="3" 65Ryzen 34300G4 (8) 3.84.024RadeonGraphics38417004300GE 3.5 354100 3.8 colspan="3"  65

 サーバー向け 
Rome
 対応ソケット: Socket SP3

+ Romeブランド型番CPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB) 定格 ターボ L2 L3EPYC7H1264 (128) 2.6  3.332256 280DDR4-32007742 2.25  3.422576622.0 3.377023.352007702P764248 (96) 2.33.324 2257552 2.2 192200753232 (64) 2.416 2567542 2.9  3.4128 22575022.53.351807502P7452 2.35 1557F7224 (48) 3.2  3.712 192 24074022.83.351281807402P7352 2.3  3.2 1557F5216 (32) 3.5  3.98 256 24073023.03.31281557302P7282 2.83.2641207272 12 (24) 2.9 67F328 (16) 3.7  3.94128 1807262 3.2  3.4 15572523.13.2 641207232P 32

 モバイル向け 
Renoir
+ Renoirブランド型番CPUGPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB)ブランドSP数クロック(MHz) 定格 ターボ L2 L3Ryzen 94900H8 (16) 3.3  4.448RadeonGraphics5121750 45DDR4-3200LPDDR4-42664900HS 3.0  4.3 35Ryzen 74980U 2.0  4.4 1950 154800H2.94.24481600 454800HS 354800U 1.8 512 1750154700U 8 (8) 2.0  4.1 448 1600Ryzen 54600H6 (12)3.04.033841500 454600HS 354680U 2.2 448154600U 2.13844500U 6 (6) 2.3 Ryzen 34300U 4 (4) 2.7  3.7 2 4 320 1400

Lucienne
+ Lucienneブランド型番CPUGPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB)ブランドSP数クロック(MHz) 定格 ターボ L2 L3 Ryzen 75700U 8 (16) 1.8  4.3 48RadeonGraphics 512 190015DDR4-3200LPDDR4-4266 Ryzen 55500U 6 (12) 2.1  4.0 3 448 1800 Ryzen 35300U 4 (8) 2.6  3.8 2 4 384 1500

Mendocino
+ Mendocinoブランド型番CPUGPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB)型番SP数クロック(MHz) 定格 ターボ L2 L3 Ryzen 57520U4 (8) 2.8  4.324Radeon 610M128190015LPDDR5-5500 Ryzen 37320U2.4 4.1 AthlonGold7220U 2 (4) 3.71 AthlonSilver7120U 2 (2) 3.5 2

 組み込み向け 
Grey Hawk
+ Grey Hawkブランド型番CPUGPUTDP(W)対応メモリコア数（スレッド数）クロック (GHz)キャッシュ (MB)ブランドSP数クロック(MHz) 定格 ターボ L2 L3RyzenV27488 (16) 2.9  4.2548RadeonGraphics4481600 45DDR4-3200LPDDR4X-4266V2718 1.7  4.15 15V2A466 (12)3.0 3.23150045V25463.95384V2516 2.1 15

 その他 

Zen 2ベースのカスタムAPUの採用製品

 Xbox Series X/S
 PlayStation 5
 Steam Deck
 AMD 4700S/4800S

 ギャラリー 

 脚注 

 関連項目 

 Zen (マイクロアーキテクチャ)
 Zen 3
 Ryzen
 EPYC

Category:AMDマイクロアーキテクチャ
Category:AMDのx86マイクロプロセッサ