AMD lässt Arrow Lake ganz schön alt aussehen

Der Ryzen 7 9800X3D im Test

In den vergangenen Monaten konnten wir zunächst den Start der Ryzen-9000-Prozessoren und dann vor nicht einmal drei Wochen den der Core-Ultra-200S-Prozessoren mit entsprechenden Testberichten begleiten. Heute nun schiebt AMD mit dem Ryzen 7 9800X3D das erste Modell mit 3D V-Cache nach. Mit dem vergrößerten L3-Cache zeichneten sich die X3D-Modelle bislang besonders in der Spiele-Leistung aus. Ob und inwieweit sich der Ryzen 7 9800X3D hier von den Desktop-Neuvorstellungen von AMD und Intel absetzen kann, klären wir in diesem Test.

Mit der nun neuesten Umsetzung der 3D-V-Cache-Techik will AMD aber auch einige Hürden der bisherigen Lösungen auflösen. So befindet sich der SRAM-Chip nicht mehr auf dem CCD mit den CPU-Kernen, sondern darunter. Dies macht die Kühlung einfacher und sorgt für mehr Spielraum beim Takt. Zu den technischen Details der Umsetzung kommen wir aber noch.

Aber auch wenn Intels Start der Core-Ultra-200S-Prozessoren als eher holprig in Erinnerung bleiben wird – auch bei AMD lief es längst nicht rund. Zunächst musste der geplante Starttermin um 14 Tage aufgeschoben werden. Anstatt gleich alle vier Modelle auf den Markt zu bringen, teilte man diesen in zwei Starts zu jeweils zwei Modellen auf. Allerdings passten die unabhängigen Benchmarks nicht mit den von AMD genannten Leistungsdaten zusammen. Der Grund wurde dann auch gefunden: AMD testete bereits mit spezifischen Optimierungen in Windows 11, die den Nutzern aber nicht zur Verfügung standen. Dann kamen auch noch zahlreiche AGESA-Updates hinzu, die das Bild abrundeten. Auch die zahlreichen Microcode-Updates bei Intel taten ihr Übriges. So mussten wir zahlreiche Nachtests machen, deren Ergebnisse wir erst mit Arrow Lake komplett glattgebügelt haben.

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AMD positioniert die Ryzen-9000X3D-Prozessoren als Gegenspieler zu den Core-Ultra-200S-Prozessoren bzw. zu deren Spiele-Leistung. Da diese aber nicht allzu berauschend ausgefallen ist, orientiert sich der Ryzen 7 9800X3D als bisher einziges Modell im Grunde genommen gegen den Vorgänger sowie die X3D-Modelle der Vorgänger-Generation. Innerhalb der Produktpalette der Ryzen-9000-Prozessoren stellt sich Ryzen 7 9800X3D wie folgt auf:

Wir haben hier auch den Ryzen 7 7800X3D mit aufgenommen, um die Unterschiede besser aufzeigen zu können. Vor allem der höhere Boost-Takt ist dabei auffällig. Ansonsten handelt es sich um einen Achtkerner, dessen Kerne auf Zen 5 basieren. Die TDP wurde von AMD auf 120 W festgesetzt – genau wie beim Ryzen 7 7800X3D und auch dem neuen Ryzen 9 9900X. Gegenüber dem Ryzen 7 9700X dürfte der Ryzen 7 9800X3D demnach auch in der Multi-Threaded-Leistung die Nase vorne haben. Die Max Socket Power (PPT) ist mit 162 W ebenso identisch zum Ryzen 9 9900X wie auch die Werte für Max Current (EDC) und Max Current, thermally limited (TDC).

AMD gibt für den Ryzen 7 9800X3D einen Preis von 529 Euro an. Der Vorgänger Ryzen 7 7800X3D wurde im April 2023 für 499 Euro eingeführt und kostet aktuell am Markt mit 455 Euro vergleichsweise viel. Er konnte im Frühsommer diesen Jahres aber auch für etwa 320 Euro erstanden werden. Wer damals zugeschlagen hat, hat einen guten Deal gemacht. Mit 529 Euro führt AMD den Ryzen 7 9800X3D zwar geringfügig teurer ein, aber an der grundsätzlichen Positionierung ändert sich zunächst einmal wenig.

Zweite Generation der 3D-V-Cache-Technologie

Für die CCDs mit Zen-5-Kernen und zusätzlichen L3-Cache sieht AMD eine neue Umsetzung der 3D-V-Cache-Technologie vor und bezeichnet diese als zweite Generation. Aber bereits in der Vergangenheit gab es leichte Änderungen in der Umsetzung. So setzt der Ryzen 7 5800X3D  noch auf ein CCD mit Zen-3-Kernen aus einer Fertigung in 7 nm. Bei den Ryzen-7000X3D-Prozessoren wurden die CCDs in 5 nm gefertigt. Da der CCD durch die Änderung der Fertigung vom 7 auf 5 nm von 80,7 mm² auf 66,3 mm² geschrumpft ist, musste AMD auch einige Änderungen in der Positionierung der TSVs (Through Silicon Vias) vornehmen.

In der ersten Generation der 3D-V-Cache-Umsetzung führt AMD die TSVs für die Signale und Power/Control allesamt im Bereich des L3-Caches auf dem CCD aus. Durch die Verkleinerung des CCD muss AMD die TSVs anders platzieren. Die TSVs für das Signaling befinden sich weiterhin Bereich des L3-Caches. Die für Power/Control sind in den Bereich des L2-Cache gewandert. Zudem hatte AMD die Bandbreite zwischen dem CCD- und dem SRAM-Chip erhöht. Ausgehend von 2 TB/s für die erste Generation der 3D-V-Cache-Umsetzung waren es in der Folge 2,5 TB/s.

Mit den Ryzen-9000X3D-Prozessoren geht AMD nun den nächsten Schritt und platziert den SRAM-Chip unter dem CCD. Das von AMD veröffentlichte Schaubild zeigt, dass der SRAM-Chip die gleiche Größe wie der CCD hat. Dies ist auch nicht weiter problematisch, da eben nicht wie in der bisherigen Umsetzung damit die Zen-Kerne abgedeckt würden. Die Verbindung über die TSVs erfolgt weiterhin per Hybrid-Bonding. Darunter versteht man, dass die TSVs des CCDs und Kontaktpunkte des SRAM-Chips korrekt zueinander positioniert werden und dann die Adhäsion des Kupfers ausreicht, um die Verbindung beizubehalten. Ein Verlöten ist nicht notwendig.

Durch die Platzierung des SRAM-Chips unter dem CCD ist oben nebem dem SRAM auch kein Füller-Chiplet mehr notwendig, welches für einen höheren thermischen Widerstand gesorgt hat. Dieser soll beim Ryzen 7 9800X3D um 47 % geringer ausfallen, da der CCD direkt mit dem Heatspreader in Kontakt gebracht wird.

Die daraus resultierenden, niedrigeren Temperaturen, sorgen dafür, dass AMD einen um 300 MHz höheren Boost-Takt und einen um 500 MHz höhere Basis-Takt für den Ryzen 7 9800X3D anlegen kann. Zudem legt die TjMax nun nicht mehr bei 89 °C, sondern bei 95 °C wie bei den weiteren Prozessoren der Ryzen-9000-Prozessoren, sodass der Prozessor mehr Spielraum bekommt seine Maximalleistung abzurufen.

*¹: AMD machte bereits 2021 für die erste Generation auch die Angaben von 36 mm²

Hinzu kommt die Tatsache, dass durch die neue Umsetzung des SRAM-Chips unter dem CCD, diesem auch die Aufgabe zukommt die Verbindung zwischen dem Interposer des Package und dem CCD herzustellen. Signal- und Versorgungsleitungen führen demnach durch den SRAM-Chip zum CCD.

Laut AMD hat der SRAM-Chip unter dem CCD eine ähnliche Größe wie das CCD. Er dürfte minimal größer sein. Zur Anzahl der Transistoren wollte sich AMD nicht äußern. Der SRAM-Part des Chips dürfte weiterhin bei 4,7 Milliarden liegen, die weiteren Bereiche dienen mit den TSVs der Weiterleitung von Strom/Spannung und Signalen. Die Bandbreite zwischen dem CCD und dem SRAM-Chip soll laut AMD im Bereich der vorherigen Generation liegen. Dort sind es 2,5 TB/s, allerdings skaliert diese mit dem Takt und da der Ryzen 7 9800X3D etwas höher taktet, dürfte die Bandbreite leicht darüber liegen.

Bevor wir dann gleich zu unseren Benchmarks kommen, hat AMD noch eine Reihe eigener Benchmarks, die von 8 % mehr Durchschnitts-FPS für den Ryzen 7 9800X3D gegenüber dem Vorgänger Ryzen 7 7800X3D sprechen. Einige Spiele bzw. Engines sollen aber auch deutlich darüber hinaus profitieren und hier sieht AMD das Plus im Bereich von 20 bis 25 %. Gegenüber Intels Core i9-14900K sieht man Vorteile in den 1% Low Percentile abseits von Spielen auch in der Anwendungsleistung. All diese Zahlen werden wir nun unabhängig von AMDs eigenen Zahlen validieren.

Windows-Neuinstallation und Chipsatz-Treiber

Einen Punkt müssen wir aber noch ansprechen, der vor allem uns als Tester betrifft. Es ist immer problematisch, wenn die gleiche Windows-Installation von einem Ryzen-Prozessor mit einem CCD auf ein Modell mit zwei CCDs übernommen wird oder es sogar einen Wechsel auf ein X3D-Modell gibt. Dies zeigte sich vor allem bei der Ryzen-9000-Serie, die im Hinblick auf die Varianten mit einem oder zwei CCDs sogar noch wählerischer wurde. Ein solcher Wechsel kann dazu führen, dass der Windows-Scheduler die falschen Kerne priorisiert oder ein CCD mit seinen bis zu acht Kernen gar nicht verwendet.

Wir mussten uns für die Tests der Ryzen-Prozessoren daher mehrere SSDs mit gleicher Windows-Installation anlegen. Für Ryzen-7000- und Ryzen-9000-CPUs mit einem CCD, für Ryzen-7000- und Ryzen-9000-CPUs mit zwei CCDs, für Ryzen-7000X3D- und Ryzen-9000-X3D-CPUs mit einem CCD und für Ryzen-7000X3D-CPUs – demnach vier Installationen.

Doch AMD möchte nun eine Lösung gefunden haben. Zusammen mit dem Chipsatz-Treiber wird unter Windows 11 nun ein "AMD Provisioning Packages Service" installiert. Dieser soll die Provisionierung der Kerne nun bei einem Wechsel der Hardware überwachen bzw. installiert das entsprechende Package automatisch neu. Dennoch empfiehlt AMD bei einem Wechsel des Prozessors auch das Windows neu zu installieren – spätestens dann, wenn die erwartete Leistung nicht erreicht werden kann.