AMD "Renoir" 絕地大反攻「Ryzen 4000」多核筆電之戰就此拉開序幕

AMD 第三代 Ryzen 3000 桌上型處理器，憑藉著 7nm 製程、Zen 2 架構與 Chiplet 設計，在 Desktop 與 HEDT 兩大戰場上與 Intel 對弈、棋逢敵手，而 2020 年上半 AMD 則將攻勢轉向行動、筆電市場，而搭載新一代 AMD Ryzen 4000 筆電處理器的產品，最快可能 4 月中會與玩家見面，而在此之前先來了解 Ryzen 4000 "Renoir" 的產品規劃、架構與官方遊戲效能比較。


3 款 H 系高效能、5 款 U 系走輕薄

AMD 早在 2011 年推出首款 CPU 結合 GPU 的 APU 產品 “Llano”，一路到 2015 年的 “Carrizo” 成為完整 SoC 設計（CPU、GPU 與 FCH），接著幾年的 2016 的 “Bristol Ridge”，接著 Ryzen 揭竿起義的 2017 年 “Raven Ridge”、2019 年的 “Picasso”，而來到 2020 年準備推出的 "Renoir"。




可以說 AMD 在 Picasso 這代就已經在準備反攻筆電的計畫，市場上有著入門款的 Ryzen 7 3750H 筆電產品，但如今 AMD 不甘止於「入門」，更要往 8 核心高效能筆電與輕薄筆電邁進，而這一路上 AMD 也並非孤身一人。

AMD 與各大 OEM 合作設計、元件相容驗證、創新使用者體驗與最終的持續驗證，從合作關係上讓 AMD 與筆電品牌雙贏，也帶給用戶、玩家最好的使用體驗；而 AMD 預估 2020 年，將會有 100 台以上使用 Ryzen 處理器的筆電，而在明年則會以倍數成長。






規劃上，AMD 這次將推出 U 系列：輕薄商務款、H 系列：高效能電競、創作，以及 Pro 系列：提供企業所需的資安保護功能；對於一般玩家來說，理解 U 系列輕薄、商務，H 系列高效電競、創作之用即可。




首先，H 系列照先前曝光就 3  款產品，Ryzen 7 4800H 有著 8 核心 16 執行緒、2.9GHz / 4.2GHz 時脈、12MB 快取，並整合 Vega 7 CU 1600MHz 內顯，TDP 熱功耗為 45W；另一款，Ryzen 5 4600H 則是 6 核心 12 執行緒、3.0GHz、4.0GHz 時脈、11MB 快取，內顯則是 Vega 6 CU 1500MHz，同樣 45W TDP。




另外一款則是 Ryzen 7 4900HS 同樣是 8C16T，較高時脈 3.3GHz / 4.4GHz，並有著 Vega 8 CU 1750 MHz 內顯與 45W TDP 設計，當然 H 系列處理器，其 TDP 可從 35W-45W 之間調整，這就看 OEM 如何調教了。




但是，最終 H 系列型號共有 6 款，也就是 4900H/HS、4800H/HS 與 4600H/HS 等，簡單來說 HS 預設 TDP 都降為 35W（時脈也有所改變），但依舊有著功耗調整的空間給 OEM 廠商，這設計有點類似於 NVIDIA Max-Q，讓電競筆電也可走輕薄之用。




接著，U 系列則有 5 款規劃，大致可分為 8 核、6 核與最入門 4 核產品，Ryzen 7 4800U 8C16T、1.8GHz / 4.2GHz，而 Ryzen 7 4700U 則是關閉 SMT 為 8C8T，時脈也低一點 2.0GHz / 4.1 GHz，此外這兩顆的內顯各差 1 個 CU 與時脈。

而 Ryzen 5 4600U 6C12T、2.1GHz / 4.0GHz，至於 Ryzen 5 4500U 同樣關 SMT 為 6C6T、2.3GHz / 4.0GHz，除此之外內顯同樣為 6 CU、1500MHz；最入門 Ryzen 3 4300U 為 4C4T、2.7GHz / 3.7GHz，內顯則是 5 CU、1400MHz。

簡單來看，U 系列分比較多型號，給 OEM 廠商可依據核心數、多執行緒來選擇適合的產品，而這 5 顆 U 系列處理器，TDP 熱功耗都在 15W，並支援動態 12-25W 調整熱功耗，換句話說就是依據使用狀況調整供電分配，達到長效與效能兼具。




AMD Renoir APU 架構 / 7nm Zen 2 + Vega

當然 Renoir 架構上同樣是承襲著 Zen 2 與 Vega 的 SoC 系統單晶片；Zen 2 架構如之前所述，採用新的 TAGE 預測分支、2 倍 OP 快取容量、優化 L1 I 快取、三代 Address generation 單元、2 倍 FP 資料傳輸頻寬、3 倍 L1 load+store 頻寬、提升預取節流，並維持著 SMT 多執行緒設計。

這樣的設計讓 Zen 2 的 IPC 有著 15% 提升（對比上代 Zen 架構），而 CCX 核心內則提升 L1 D 快取 Load/Store 頻寬為每週期 32Byte，並讓每個 CCX 有著 4MB 的 L3 快取提升。






內顯依舊使用 Vega 世代架構，並受惠於 7nm 製程有著更好的每 CU 效能提升，而 Vega 設計上主要是增加 2 倍 Data Fabric 頻寬，確保有更好的功耗與資料傳輸，並優化 Power State 的變化，以及提升 25% 最高繪圖時脈與 77% 最高記憶體頻寬。

這樣的改變，在 Vega 8 CU 的效能上，可有著 59% 每 CU 的效能提升、1.79 TFLOPS（FP32）運算效能，而且與上代維持同樣的 15W 功耗；也就是說，Renoir 的 Vega 內顯，在同瓦下有著近 59% 的每 CU 效能提升，並針對筆電所需的功耗、電源狀態切換有著優化。




另一方面，這代 Vega 有著第二代 Multimedia Engine，新增 HDR/WCG 編碼（HEVC），並且有著 31% 編碼速度提升，除此之外 Youtube 的 VP9 8b/10b 解碼支援 1080p240 / 4K60，H.264 8b 解碼 1080p480 / 4K120、編碼 1080p240 / 4K60，以及 H.265 8b/10b 解碼 1080p240 / 4K60、解碼 1080p240 / 4K60 等影音編碼能力。




最終，功耗方面新一代 Zen 2 筆電處理器 Renoir，在同樣 15W 功耗下對比前代，可有著 25% 的單執行緒性能增長；而從每單元指令功耗（Instructions per unit of energy）來評斷，1.15x 提升來至 IPC、1.17x 提升來至設計、1.47x 提升受惠於 7nm 製程，幾乎 2x 的每單元指令功耗的提升。






因此，新一代 Zen 2 筆電處理器，再與上一代同功耗下，可達到幾乎 2 倍的多核心性能增長。






針對續行力 Battery Life 設計，AMD 降低了 20% SoC Power，除了受惠 7nm 製程之外，大幅降低 CPUOFF 的耗電，以及降低 I/O 所需的電源，並降低 CPUOFF 時的延遲問題。

並制訂 3 階段 ACPI，讓系統可更有效的降低功耗；並針對 Renoir Audio Controller 支援 Always Listening 智慧語音控制與 Always Playing 低功耗播放等技術。





Renoir 是完整 SoC 系統單晶片設計，提供用戶所需的 I/O 連接並強化安全保護，並且將記憶體升級至 DDR4 3200 或 LPDDR4x 4266，多增加 4 條 PCIe 通道擴充 NVMe SSD 與 2 個 USB 連接埠。








Renoir 效能劍指 Ice Lake、Comet Lake 一打二

AMD Renoir 推出之際將對上 Intel 第 10 代的 Ice Lake 與 Comet Lake 世代，也就是說 4800H 劍指同樣 8 核心的 i9-9880H 與同位階的 6 核心 i7-9750H。

4800H 對上 i7-9750H 同樣搭配獨顯 RTX 2060 晶片，在整體效能 PCMark 10 測試，4800H 有著 8% 領先、Office 應用有 10% 提升、影片轉檔（Handbrake）則有 80% 飆升、Premiere 則有 50% 提升，光線追蹤 V-Ray 有著 47% 提升、渲染 Blender 20%。




而在遊戲效能方面，則有持平（CS:GO、Rocket League）、略輸（League of Legend）與完勝（Overwatch、Fortnite）等狀況；而 AAA 大作遊戲表現一樣，有小輸、持平與完勝的局面。

為何在筆電平台遊戲表現更好，可能在於 Intel 高時脈、單核效能的優勢，對於筆電平台來說有所限制，反而讓 AMD 有著優勢。






而上述 Ryzen 7 4900HS 將會是 ASUS Zephyrus G14 西風之神獨佔，這台 14 吋筆電僅 17.9mm 厚度與 1.6kg 重量，名副其實的輕薄電競筆電；效能上，4900HS 同樣能輕鬆贏過 i9-9880H（8C16T）同核心處理器。

而 4900HS 搭配 RTX 2060 MaxQ 獨顯，在 1080p 解析度下，可讓 eSports 遊戲有著 100 fps 以上的效能，面對 AAA 遊戲也可有著 60 fps 以上的性能，各位玩家你能不期待這台嗎？








看完 H 系列後，回到 U 系列比較，Ryzen 7 4800U、4700U 分別對上 i7-1065G7、i7-10710U 與 i7-10510U，同樣都是 15W TDP 的產品。




效能上不論單執行緒、多執行緒以及繪圖效能，都是由 4800U 與 4700U 完勝；在系統 PCMark 10 與壓縮等測試下，同樣由 AMD 取得優勢，而 Office 測試與瀏覽器效能則算是平手。






影音編碼、渲染、音樂轉檔與 PCMark 10 DCC 數位內容創作測試，同樣由 AMD 完勝；遊戲效能方面，對比內顯來說這也無須比較，即便 Intel Ice Lake 也無法贏過 Renoir。






AMD 簡報功力再現，以單核、多核、生產力、繪圖與創作效能的雷達圖，來展示 AMD 全方面的能力，並且一打二 Intel 的產品。




Ryzen 5 4600U 與 4500U 則對上 i5-1035G7、i5-1035G4、i5-1035G1 與 i5-10210U 等產品，同樣單執行緒、多執行緒與繪圖效能 AMD 都取得優勢；系統效能、Office 與壓縮測試，同樣由 AMD 取得優勝，而瀏覽器測試效能則持平。








影音轉檔、渲染、音樂轉檔與 PCMark 10 DCC 數位內容創作測試，同樣是 AMD 有著優勢；遊戲效能一樣 AMD 完勝。








最後 Ryzen 3 4300U 對上 i3-1005G1、i3-10110U，雖說單執行緒效能接近，但多執行緒與繪圖效能依舊領先；系統效能、Office 與壓縮測試，同樣由 AMD 取得優勝，而瀏覽器測試效能則持平；影音轉檔、渲染、音樂轉檔與 PCMark 10 DCC 數位內容創作測試，同樣是 AMD 有著優勢；遊戲效能則是有輸有贏。














優化 Boost 效能 STT V2 與 SmartShift

AMD 針對筆電產品並非僅推出 CPU 給 OEM，亦替 OEM 思考如何在筆電上達到更好的 Boost 效能，且更能有效分配 CPU、dGPU 的功耗，甚至是筆電 C 件溫度等控制功能。

因此 AMD 增加了 Dynamic Power & Thermal Control（DPTC）介面，可藉由 BIOS 來動態調整 SoC 電源，以及 Advanced Platform Management Link（APML）傳輸通道（bus），可回報機器的檢查架構與設定 CPU 散熱暫存器，此外還有 AMD Skin Temperature Aware Power Management（STAPM），筆電在高效能 Boost 時，可通過這回饋溫度維持著較長的 Boost 時間。




System Temperature Tracking（STT）V2 簡單來說，就是希望在最大化 Boost 效能下，也能維持筆電舒適使用（不熱手的狀況），簡單來說就是處理器提供 Embedded Control（EC），可讓額外的溫度感測回報給系統 BIOS，在跟 DPTC 協同回饋制給處理器來調整 SoC Power。




藉由 STT 的回饋，可讓筆電在 Boost 時依據整體溫度來微調時脈，而不會遇到溫度達到上限後，立刻降低的問題，如此一來即可維持高時脈至一段時間。




AMD SmartShift 透過 Infinity Control Fabric 可讓 CPU 與 dGPU 之間有著連動，以往筆電設計其散熱功耗是 CPU + dGPU 一起解，同樣在電源功耗上也是一樣的狀況，但這情況會遇到明明遊戲時 CPU 不需要太多電與散熱，但卻無法把多餘的電與散熱空間挪給 dGPU 使用，反之在一般文書、瀏覽、算圖使用時，dGPU 多餘的電與散熱空間也無法讓 CPU 獲得更多的效能。






因此在 Renoir 搭配 Navi 10 dGPU 的情況下，即可讓 dGPU 的效能有額外 Shift 空間；也就是說，dGPU 與 Soc 之間通過 PCIe 連接後，dGPU 會分享資訊給 SoC，這時 SoC 將 dGPU 視為內顯（IGP），通過 DPTC 來規劃 Soc 與 dGPU 的電源。






而且 STT V2 可與 SmartShift 連動，只要在 dGPU 增加額外的溫度偵測即可；而這功能主要是開發給 OEM 品牌，以更智慧的方式挪用筆電 CPU、dGPU 的電源、散熱（預算）空間，發揮出更出色的效能。






續行大幅提升 System Power Management

筆電除了效能之外，另一方面則是續行表現，AMD 整合 System Power Management 的方式，從硬體層針對 CPU 時脈功耗優化，並從 BIOS 與驅動層回報與控制，系統層則有優化的多低電源狀態可切換，最後使用者可通過系統來調整電池狀態下的效能表現。

這樣設計的優化，可在 PCMark 10 App Start 測試中，可見 Ryzen 4000 處理器時脈變化更迅速、穩定與持久；而這也讓 Ryzen 4000 在 Memory Self Refresh、CPUOFF、GFXOFF 與 VDDOFF 可暫留更多時間，藉此達到應用測試期間 59% 的耗電降低（Less Power Consumed）。






說道續行力測試，AMD 則以 Ryzen 7 4800U 的 Lenovo Yoga Slim 7 60.7Whr 電池的機種，對比 Intel 的 i7-1065G7 Dell XPS 13 49.9Whr 與 60.7Whr 的機種來進行比較。

在 PCMark 10 測試 4800U 可執行達 8.6 小時，而 i7-1065G7 最高 7.4 小時，遊戲以 3DMark TimeSpy 測試，則可執行達 2.8 小時，比 i7-1065G7 的 2.5 小時還久，而在影片播放測試下 4800U 可達 17.4 小時，而 i7-1065G7 則可達到 18.8 小時之久。

換言之，續行表現上這代 Ryzen 與 Intel 相近，但 Intel 最強的莫過於待機時間了。






小結

行文至此可見 AMD Ryzen 4000 的備戰上花了非常多的心思，不僅止於將 7nm、Zen 2 與 Vega 整合至 SoC 單晶片，更與 OEM 合作，提供更好的電源控制、溫度回饋等機制，也考量到以往 CPU + dGPU 的電源預算、解熱能力都在一線之上，與其讓 OEM 設定固定值，不如回饋給 SoC 依據狀況調變，達到更好的筆電效能與續行表現。

不過呢，SmartShift 目前僅 Renoir 搭配 Navi 10 dGPU 可以使用，至於搭配 NVIDIA 獨顯能否啟用這功能，就要看 OEM 怎麼解了；總之，這代 Renoir 從官方提供的資料來看，規格、效能、功耗與續行表現都相當漂亮，而實際最終筆電體驗感受，就留待日後解禁在來與各位分享了。