AMD Zen 6架构揭秘:IPC性能提升27%,EPYC 9006 “Venice”开售

横扫对手!AMD Zen 6架构全揭秘:全新12核CCD、IPC性能提升27%

11月11日,AMD正式披露了Zen 6和Zen 6c微架构细节,同时宣布第六代EPYC服务器处理器(代号“Venice”)SP7平台即日起开始出货。这是AMD自Zen 4以来服务器CPU架构幅度最大的一次代际更新:台积电2nm工艺、最高256核512线程、16通道DDR5-8000/MRDIMM-12800内存、PCIe Gen 6。AMD强调,AI智能体(Agentic AI)正在让CPU重新变得不可或缺。

Agentic AI:CPU与GPU的比例从1:4走向1:1

过去十多年,云计算服务几乎百分之百基于CPU运行。但随着以ChatGPT为代表的生成式AI时代的到来,数据中心开始进入以GPU和AI加速器为主导的加速计算时代:大量模型训练和推理任务转移至GPU及专用AI加速器,CPU仅承担通用计算、数据处理和系统调度等任务,CPU与GPU在AI服务器中的配比普遍遵循1:4或1:8的模式,CPU在整个AI算力体系中的地位被大幅弱化。但是,随着智能体AI的兴起,这一格局正在被逆转,CPU正重新回到AI算力架构的核心位置。这背后是智能体AI工作流的本质变化。

AMD Zen 6架构揭秘:IPC性能提升27%,EPYC 9006 “Venice”开售

在智能体AI的工作流中,CPU成为了连接模型、数据、应用与外部工具的系统级调度中枢,负责任务编排、资源协调、查询数据库、调用API、检索上下文和执行控制等关键工作。所有这些任务都是CPU密集型的,而不是GPU密集型,因此CPU的性能和吞吐量正成为决定AI工厂效率的关键瓶颈。

苏姿丰此前也多次强调,随着智能体AI的发展,AI基础设施的架构将由之前以GPU为主,转向CPU与GPU并重。AI服务器内的CPU与GPU的配比,将由原来的1:8转向1:1,这在当前庞大的GPU需求基础上,进一步带来巨大的CPU需求。

根据AMD公布的预测数据显示,到2030年投入生产环境的活跃Agent数量将达到25亿个,较当前增长近80倍,预计到2030年将分别达到1.4万亿美元和2200亿美元,5年间的年复合增长率分别为45%和50%。

Zen 6架构细节公布,IPC性能提升27%

AMD的这一判断构成了Zen 6产品策略的底层框架。AMD将服务器CPU的负载拆成两类:Agent Sandbox需要尽可能多的核心与线程,同时运行更多Agent;GPU Host节点则更看重高频与低延迟,避免昂贵的加速器因等待CPU而闲置。Zen 6与Zen 6c两种核心设计,正是对这两类负载的分别回应。

据介绍,标准Zen 6架构主要面向低延迟与高频率:Zen 6架构的单个CCX核心数从Zen 5的8个增至12个,共享L3缓存从32MB增至48MB,最高频率从上代的5.0GHz提升至5.3GHz,最高配置可达96核。

Zen 6c则面向最大单路性能:CCX核心数从16个翻倍至32个,共享L3缓存从32MB增至128MB,达到上一代的四倍,最高频率从上一代的3.7GHz提升至4.1GHz,最高256核。

Zen 6架构和Zen 6c架构均实现每核心4MB L3缓存,每个Zen 6核心还配备1MB私有L2缓存(16路组相联),L1指令缓存32 KB(8路),L1数据缓存48 KB(12路)。

AMD Zen 6架构揭秘:IPC性能提升27%,EPYC 9006 “Venice”开售

在前端设计方面,Zen 6系列架构的分支预测器采用优化查找表,返回地址栈(RAS)扩大至64条目,支持每周期2次分支预测和最多3个预测窗口;取指带宽为每周期64字节,操作缓存从6K条目增至6.75K条目,最大操作交付带宽从12条/周期提升至18条/周期,8宽分发;执行单元方面,整数调度器采用分离式共享架构,包含96个共享ALU/AGU和48个专用ALU,共6个ALU(含2个乘法器)和3个分支单元;重排序缓冲区(ROB),Zen 6c从448条目扩大到640条目,Zen 6c的ROB条目则是576;整数物理寄存器堆从240增至352;浮点调度器从3×38增至3×60。

在指令集层面,Zen 6架构和Zen 6c基本相同,都引入完整AVX-512 FP16计算支持,新增Bit Matrix Multiply(BMM)指令,VNNI-INT8流水线从2条翻倍至4条。新增ISA还包括AVX-VNNI-INT8、AVX-NE-CONVERT、AVX-IFMA,以及内核层面的FRED(中断/异常/系统调用新接口)、PML(客户机脏页修改记录)和PLZA(特权级转换自动服务等级切换)。安全方面,Zen 6 系列还是是首个集成开源Caliptra 1.2信任根的x86架构,SEV-SNP也增加了RMPOPT和脏页优化。

在IPC性能上,根据AMD披露的数据显示,在采用固定频率测试,以16个核心为基准,对比Zen 5采用两个CCD承载16核、Zen 6C采用单个CCD承载16核,在企业级和云服务器工作负载中,Zen 6C的几何平均IPC提升约20%;在AI工作负载中,同样采用固定频率、16核的对比方式,Zen 6C相较Zen 5的几何平均IPC提升约31%。

综合AI和服务器工作负载,AMD给出的加权后Zen 6c几何平均IPC提升幅度约为27%。这组数据体现了Zen 6c在提高核心密度的同时,并没有牺牲单核性能表现,而是在不同类型的服务器工作负载中实现了明显的IPC提升。

相比之下,Zen 6 架构的改进重点不在 IPC 数字上。Zen 6 与 Zen 5 在底层执行资源上“大致相同”(如 ALU 数量不变,甚至将一个乘法单元换成了除法单元),主要改进集中在前端带宽(如指令缓存带宽提升 50%、重排序缓冲区扩大)和新指令集支持(如完整 AVX-512 FP16、BMM)。这些改动更多是为了让现有的执行单元“吃饱”,而不是直接拉高理论 IPC 上限。

由于 Zen 6c 拥有更大的调度资源,它在同频下的每时钟指令数(IPC)可能略高于标准 Zen 6。因此,标准 Zen 6 核心(包括未来桌面端 Ryzen 所用的)的 IPC 提升幅度,可能会比 20% 这个数字略小一些。

Venice CPU架构:双IOD分离,2nm CCD + 6nm IOD

作为Zen 6系列架构的首款产品,AMD 全新的第六代EPYC CPU “Venice” 采用最多8个计算芯粒(CCD)加2个I/O芯粒(IOD)的布局。其中,CCD使用台积电2nm工艺,IOD使用6nm工艺。

双IOD分离式设计的直接原因是内存通道数的翻倍:每个IOD集成8个DDR5通道,合计16通道,支持MRDIMM 12800 MT/s,单路理论内存带宽达到1.6TB/s。

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芯粒互连采用Elevated Fanout Bridges(EFB),AMD称其能降低Die-to-Die数据传输的单位能耗并进一步降低延迟。平台采用第五代Infinity Fabric,支持更快的Fabric P-state切换。

配备“Zen 6c”核心的EPYC  Venice最高支持256核/512线程,配备“Zen 6”核心的EPYC  Venice最高支持96核/192线程,并且还通过3D V-Cache技术带来了高达1152MB的L3缓存。在功耗方面,EPYC  Venice整体功耗最高600W。

在I/O与平台方面,支持1P/2P配置;最高支持128条PCIe Gen 6通道,每条通道的速率达到64 Gbps,是PCIe Gen 5(32 Gbps)的两倍。这不仅有助于GPU可以从CPU内存中更快地读取数据,并对于CPU-offload推理(将部分模型权重放在CPU内存中)也至关重要;支持CXL 3.1内存扩展;支持第五代Infinity Fabric;新增UPP、UBPS、FAST电源管理技术。

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在内存支持方面,最高支持16通道MRDIMM(12,800 MT/s);最高支持16通道DDR5(8000 MT/s);24通道LPDDR5X(支持可更换SOCAMM2模块)。

在安全性方面,支持增强型RoT(支持RSA 4K和后量子密码PQC);物理与旁路攻击防护;FIPS 140-3 Level 1;保密计算;AMD SEV(安全加密虚拟化)Trusted I/O。

产品矩阵:SP7先行,SP8与衍生型号随后

AMD此次将EPYC 9006拆成四个系列,而非延续单一平台策略。SP7旗舰平台先行出货,涵盖高密度Zen 6c与高频Zen 6两条产品线。SP8面向主流企业市场,预计2027年上半年推出。Venice-X(9006X)面向HPC,计划2027年下半年回归3D V-Cache,最高96核、1152MB L3缓存。Verano(9006 LP)面向AI Host节点,支持LPDDR5X,24通道内存,同样计划2027年下半年。

AMD Zen 6架构揭秘:IPC性能提升27%,EPYC 9006 “Venice”开售

其中,SP7面向高性能场景,最多8个CCD,可配置96个Zen 6核心或256个Zen 6c核心,16通道DDR5 MRDIMM Gen2速率12800 MT/s,峰值带宽1.6 TB/s,支持最多96条PCIe Gen6通道,最高600W TDP。旗舰型号EPYC 9996为256核512线程,基础频率2.55GHz,加速最高4.1GHz,L3缓存1024MB,TDP 600W。高频型号EPYC 9686F为96核,最高加速5.3GHz。

SP8面向主流市场,采用62.5×80mm封装,最多4个CCD(128核Zen 6c或96核Zen 6),8通道内存,峰值带宽819GB/s(MRDIMM)或512GB/s(RDIMM),最高400W TDP,峰值IO带宽2.0 TB/s。

AMD还推出三项功耗管理技术应对数据中心电力困境:UPP(统一电力配置)回收闲置机架容量,UBPS(基于利用率的电力缩放)随活跃核心数动态调功,FAST(频率自适应频谱技术)在单芯片内划分多个性能等级。芯片间通信采用Elevated Fan-Out bridges(EFB)桥接技术,降低每比特功耗和延迟。

根据AMD公布的数据显示,EPYC Venice对比第一代EPYC通用计算性能提升约20倍,科学计算提升18.6倍,内存带宽提升9.6倍。EPYC 9996在SPEC CPU 2026 Integer Rate测试中性能达到英特尔Granite Rapids Xeon 6980P(128核)的2.37倍、英伟达Vera(88核)的2.24倍;相比上一代192核EPYC 9965提升约78%。即便96核Venice对比128核Granite Rapids Xeon 6980P仍有1.6倍优势。

AMD还公布了最新的服务器CPU路线图,披露了2028年即将推出的代号为“Florence”的第七代EPYC CPU,将会基于新一代的制程工艺,内核升级为Zen7 / Zen7c,将支持人工智能计算扩展模块,支持下一代的MRDIMM6 LPDDR内存。至于2030年将推出的第八代EPYC CPU,代号为“Ravenna”,内核为“Zen8家族”,其他未知。

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编辑:芯智讯-浪客剑

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