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AMD sticht Intel aus: Von Prozessoren, Grafikkarten und erneuerter Konkurrenz im Jahr 2019

Das Highlight des Jahres waren die Ryzen-3000-Prozessoren mit bis zu 16 Rechenkernen, aber auch bei Grafikkarten ging es vorwärts.

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(Bild: Mark Mantel / heise online)

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AMDs Prozessorsparte hat 2019 endgültig seine Rückkehr geschafft. Mit der CPU-Architektur Bulldozer geriet AMD 2011 ins Hintertreffen und hatte es selbst in der Mittelklasse schwierig. Mit Ryzen 1000 und Ryzen 2000 zeigte AMD, dass ein Bruchteil des Entwicklungsbudgets reicht, um zu Intel aufschließen zu können. Intel hat sich zu lange auf seinen Lorbeeren ausgeruht und ließ sich 2019 schließlich ausstechen. Bei Grafikkarten hat AMD mit der neuen RDNA-Architektur den Grundstein für ein High-End-Comeback gelegt.

AMDs Erfolgsrezept bei Prozessoren heißt Multi-Chip-Package. Sämtliche CPUs mit Zen-2-Architektur bestehen aus mindestens zwei Siliziumchips auf einem Träger: Ein I/O-Die integriert Speicher-Controller, PCI Express 4.0, SATA und USB. Dieses I/O-Die füttert bis zu acht CPU-Chiplets mit Daten. Durch die Aufteilung der Rechenkerne auf mehrere Dies konnte AMD sehr früh auf TSMCs neuen 7-Nanometer-Prozess setzen und trotzdem viele funktionstüchtige Chips produzieren lassen. Unter anderem durch vergrößerte Level-3-Caches fallen die längeren Signalwege und damit höheren Latenzen nicht auf – im Gegenteil: Die Leistung pro Takt (IPC) der Ryzen-3000-Prozessoren stieg verglichen mit Ryzen 2000.

Das Design eines einzelnes CPU-Chiplets genügt, um beinahe die komplette Produktpalette abzudecken, vom Sechskerner Ryzen 5 3600 bis zum 64-Kerner Epyc 7742 für Server. Lediglich das I/O-Die hat AMD in zwei Versionen mit unterschiedlich vielen Anschlüssen aufgelegt. Der Hersteller hat damit eine Not zur Tugend gemacht, denn das Design jedes zusätzlichen Siliziumchips würde Dutzende Millionen Euro verschlingen – Geld, das AMD wegen der jahrelangen Durststrecke schlichtweg nicht hat.

AMD-CEO Lisa Su mit einem Epyc-7002-Prozessor; der 64-Kerner besteht aus insgesamt neun Siliziumchips mit einer Gesamtfläche von rund 1000 mm².

(Bild: Carsten Spille / c't)

Intels einstige Stärken wurden 2019 zur Falle: die komplett eigene Chipfertigung und die monolithischen Riesen-CPUs. Während sich AMD die besten Prozesse von Globalfoundries, Samsung und TSMC aussuchen kann, ist Intel an seine eigene Chipfertigung gebunden. Jedoch bekommt Intel den Prozess mit Strukturbreiten von 10 nm seit Jahren nicht richtig zum Laufen. Neue Prozessoren verspäten sich, stattdessen gibt es nur weitere Aufgüsse alter Architekturen in 14 nm. AMD setzt derweil schon auf 7 nm und vergleicht den Einsatz einer besseren Fertigung als Intel mit dem Bruch von Naturgesetzen.

Ohne den Verbund mehrerer Chiplets benötigt Intel für jedes Marktsegment einen eigenen Siliziumchip. Allein für Server und High-End-Desktop-PCs (HEDT) gibt es in der aktuellen Generation drei Dies mit 28, 18 und 10 Rechenkernen. Für die CPU-Fassung LGA1151v2 produziert Intel drei weitere Dies mit 8, 6 und 4 Rechenkernen. Mit jedem zusätzlichen Quadratmillimeter Chipfläche steigt die Wahrscheinlichkeit auf Defekte. Vollfunktionstüchtige 28-Kerner sind deswegen in der Produktion teuer.

Zudem rächen sich die Verzögerungen neuer CPU-Architekturen. Für Server und Desktop-PCs bietet AMD mit wenigen Ausnahmen die besseren Prozessoren an: Der 64-Kerner Epyc 7742 deklassiert Intels Xeon Platinum 8280 bei Leistung und Effizienz, ebenso der Ryzen Threadripper 3970X den Core i9-10980XE. Unterm Strich wurden 2019 mehr Supercomputer mit AMDs Epyc als mit Intels Xeon angekündigt. In Desktop-PCs ist Intels Core i9-9900KS in manchen 3D-Spielen etwas schneller als AMDs Ryzen-3000-CPUs, von der einstigen Intel-Domäne ist aber nicht mehr viel übrig. Spätestens in Anwendungen schneidet ein Ryzen 9 deutlich besser ab als der Core i9-9900KS. Nicht nur das: Der Ryzen 9 3950X mit AM4-Fassung nimmt es mit der kompletten Core-X-Serie auf.

Intel stellt den Core i9-10980XE gegen AMDs Ryzen Threadripper 3970X – und sieht kein Land.

(Bild: Mark Mantel / heise online)

Einen Lichtblick bietet Intel bei Notebooks. Für kleine Vierkern-Prozessoren reicht die Ausbeute des 10-nm-Prozesses inzwischen. Die Rechenkerne in den sogenannten Ice-Lake-U-Modellen sind pro Takt deutlich schneller als die bisherigen Intel-CPUs. Auch die integrierte Grafikeinheit reicht an AMDs Ryzen-Kombiprozessoren heran. AMD kontert 2020 mit Zen-2-APUs.