lundi 26 septembre 2022

AMD Ryzen 7000 : Zen 4 réalise un tour de force brûlant en 5 nm et offre des CPU très rapides - Les Numériques

Après un rythme plutôt soutenu d’une nouvelle génération de processeurs Ryzen par an, AMD a levé le pied et aura attendu deux ans avant de présenter les successeurs des Ryzen 5000. L'attente en valait la peine et la nouvelle série Ryzen 7000 étonne à plus d’un titre. Cette génération marque un nouveau point de départ pour AMD. La plateforme AM4 utilisée depuis 2017 cède sa place à une plateforme AM5 qui se veut plus ouverte sur l’avenir. Ce changement s’accompagne d’autres évolutions clés que nous aborderons au fil de ce dossier.

Zen 4 : une architecture revue et optimisée

L'architecture Zen 4 apporte un nouveau gain sur les performances brutes (IPC).

L'architecture Zen 4 apporte un nouveau gain sur les performances brutes (IPC).

© AMD

Le point d’orgue de cette génération est évidemment le passage à l’architecture Zen 4. AMD a réimaginé une fois de plus plusieurs parties de ses processeurs et la manière dont sont gérées les instructions à traiter. Cela passe par des optimisations à tous les étages, que ça soit au niveau de la branche prédictive, de la taille des caches L1/L2 intégrés — le cache L3 reste de 32 Mo par chiplet — ou encore de l’intégration (enfin !) d’une compatibilité avec les extensions AVX-512, exclusive à Intel jusqu’ici. Ces différentes optimisations aboutissent à un gain brut de performance (IPC) de 13 % par rapport à l’architecture Zen 3 — gain moyen mesuré à 4 GHz sur 8 cœurs. C’est une évolution architecturale brute sensiblement inférieure à celle de la génération précédente (Zen 3 proposait 19 % de gain d’IPC sur Zen 2), mais AMD a évidemment plus d’un tour dans son sac pour proposer mieux dans la réalité.

AMD montre en détail l'origine des gains sur les performances brutes.

AMD montre en détail l'origine des gains sur les performances brutes.

© AMD

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Cela commence par la finesse de gravure. Terminé les cœurs gravés en 7 nm et place au 5 nm — une gravure toujours réalisée dans les usines de TSMC. Un changement majeur qui entraîne, selon les mesures d’AMD, un gain en efficacité énergétique de 40 % ; comprendre qu’à consommation électrique égale, un CPU Zen 4 sera 40 % plus rapide qu’un CPU Zen 3.

Ryzen 7000 : des cœurs en 5 nm, un IOD en 6 nm

Les Ryzen 7000 embarquent au maximum deux dies processeurs. La partie la plus imposante du chiplet est la puce IOD qui gère les entrées/sorties et intègre également le circuit graphique.

Les Ryzen 7000 embarquent au maximum deux dies processeurs. La partie la plus imposante du chiplet est la puce IOD qui gère les entrées/sorties et intègre également le circuit graphique.

© AMD

AMD conserve évidemment son concept de chiplets avec un assemblage de plusieurs puces sur le processeur. Chaque puce embarque 8 cœurs Zen 4 et il est possible d’en assembler deux de manière à obtenir un maximum de 16 cœurs par processeur. La coordination des puces et la gestion des entrées/sorties (I/O) sont à nouveau confiées à une puce complémentaire nommée IOD (I/O die). Là aussi la gravure évolue, AMD ayant jeté son dévolu sur une gravure TSMC en 6 nm, alors qu’elle était de 12 nm sur les deux générations précédentes de processeurs Ryzen.

AMD intègre un circuit graphique RDNA2 sur l'ensemble de la série

AMD intègre désormais un circuit graphique intégré à chacun de ses processeurs. L'iGPU est intégré à la puce IOD, gravée en 6 nm sur les Ryzen 7000.

AMD intègre désormais un circuit graphique intégré à chacun de ses processeurs. L'iGPU est intégré à la puce IOD, gravée en 6 nm sur les Ryzen 7000.

© AMD

Cette finesse de gravure permet à AMD de loger plus de transistors dans un espace donné et donc d'intégrer un circuit graphique de type RDNA2 — l’architecture graphique des Radeon RX 6000. De quoi mieux luter face à Intel sur ce marché. C’est un changement de cap intéressant, AMD n’ayant jusqu’ici intégré un iGPU qu'à ses processeurs d’entrée de gamme. Les utilisateurs dont l’activité nécessite de grosses ressources CPU mais qui n’ont que cure de la puissance graphique apprécieront l'effort. Ils économiseront l'usage d'une carte graphique dédiée, et une centaine d'euros par la même occasion.

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L’iGPU est assez basique et ne compte que 128 unités de calcul — on évitera de l'utiliser pour jouer. Il propose le décodage du format AV1, mais se limite au H.264 et au HEVC pour l’encodage. Il gère à la fois le DisplayPort 2.0 UHBR10 et l’HDMI 2.1 avec support du FRL. La définition de sortie monte jusqu’au 4K à 60 Hz « seulement ».

Nouveau design pour une nouvelle série

Le Ryzen 7 7700X est au format AM5.

Le Ryzen 7 7700X est au format AM5.

© Les Numériques

Les Ryzen 7000 apportent également avec eux un changement physique majeur : AMD se cale sur Intel et abandonne enfin les broches de connexion (pins). La surface inférieure du processeur est ainsi lisse et moins fragile, les pins étant ainsi présents sur le socket de la carte mère. De manière plus technique, on peut donc dire qu’AMD abandonne le format uPGA pour le format LGA. Au passage, les processeurs voient également leur dissipateur changer et gagner de petites encoches sur chaque tranche, ce qui permet de mieux intégrer certains composants aux bords de la puce. Selon notre expérience, cela ne change rien concernant la pâte thermique : elle ne débordera pas n'importe où si elle est utilisée en quantité appropriée.

Le dissipateur des Ryzen 7000 n'est plus

Le dissipateur des Ryzen 7000 n'est plus "étanche" comme il l'était jusqu'ici. On voit nettement entre les différents éléments du chiplet.

© Les Numériques

Le socket évolue vers le format AM5 (1718 pins), l’AM4 (1331 pins) ayant fait son temps après plus de 5 ans, ce qui est on ne peut plus respectable. Celui-ci reste au format 40 x 40 mm, ce qui permet de conserver le même entraxe sur les points d’attache des systèmes de refroidissement. En d’autres termes, les refroidisseurs compatibles AM4 sont compatibles AM5, et sans avoir besoin d’adaptateur.

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AMD passe la 5e : compatibilité DDR5 et PCIe 5

Le passage à la plateforme AM5 entraine plusieurs changements sur le support des technologies DDR5 et PCIe 5.

Le passage à la plateforme AM5 entraine plusieurs changements sur le support des technologies DDR5 et PCIe 5.

© AMD

Le passage à la plateforme AM5 permet également de faire la part belle aux nouvelles technologies. Cela commence par le PCIe 5, qui pourra aussi bien être utilisé pour la carte graphique que pour le stockage (selon le chipset). La mémoire vive de type DDR5 est désormais gérée, la DDR4 est en revanche envoyée aux oubliettes — Intel propose pour sa part une double compatibilité —, AMD arguant que le prix de la mémoire vive de type DDR4 s'alignera sur celui de la DDR5 au cours de l’année 2023. L’USB 3.2 est évidemment directement géré (3 x USB-C, 1 x USB-A) et 4 sorties vidéo sont adaptables aux cartes mères (une sortie dédiée et trois via les ports USB-C). Le passage à l’AM5 permet également à AMD de revoir sa gestion de l’alimentation électrique, mieux taillée pour supporter de forts pics de consommation (230 watts maximum).

Les chipsets X670 et B650 au rapport

Les chipsets de la série Extreme : une ou deux puces sont utilisées.

Les chipsets de la série Extreme : une ou deux puces sont utilisées.

© AMD

Évidemment, cette nouvelle plateforme arrive avec des chipsets spécifiques, au nombre de quatre : les X670, X670 Extreme (X670E), B650 et B650 Extreme (B650E). En réalité AMD n’a développé qu’un seul chipset, celui présent sur les B650 et B650E. Pour réaliser les X670/X670E, la firme interconnecte simplement deux puces via un lien dédié de manière à doubler les possibilités d’interfaces.

Les chipsets

Les chipsets "non Extreme" proposent moins de connectique.

© AMD

Ces chipsets apportent ainsi plus ou moins de liens USB à 20 Gb/s et 10 Gb/s et permettent d’ajouter le support de plusieurs lignes PCIe 4 ou 3. Ces lignes peuvent ensuite être configurées de manière à proposer le support de connecteurs réseau, wifi, Bluetooth, SATA ou NVMe.

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Ryzen 7000 : 4 références pour débuter

Les Ryzen 7000 débarquent avec 4 références... pour le moment.

Les Ryzen 7000 débarquent avec 4 références... pour le moment.

© AMD

Au lancement, seules quatre références seront proposées à la vente : le Ryzen 5 7600X (6 cœurs), le Ryzen 7 7700X (8 cœurs), le Ryzen 7 7900X (12 cœurs) et le Ryzen 9 7950X (16 cœurs). On remarque que le nombre de cœurs n’évolue pas par rapport aux Ryzen 5000, ce qui n’est pas le cas de la consommation électrique. Ainsi, les Ryzen 9 7950X et 7900X sont donnés pour un maximum de 170 watts, quand le Ryzen 9 5950X se contentait de 105 watts. Une situation cocasse, AMD n’ayant eu de cesse de moquer les Core de 12e génération pour leur consommation électrique élevée. Un choix d'autant plus curieux que ce débridage permet certes d’atteindre une fréquence plus élevée, mais au prix de l'obligation d’utiliser un système de refroidissement très performant — et donc assez cher. À noter que ces processeurs sont systématiquement vendus nus, sans dissipateur thermique.

Une montée en température étonnante

Le Ryzen 9 7950X monte très vite à 95°C.

Le Ryzen 9 7950X monte très vite à 95°C.

© Les Numériques

AMD ne s’en cache pas : la série 7000 est prévue « par design » pour fonctionner à plus de 90 °C, et plus généralement à 95 °C selon nos constatations. C’est voulu, c'est prévu, et les fréquences les plus élevées sont donc maintenues.

Une envolée calorifique qui pourra émouvoir ceux qui cherchent à monter une machine modeste ou axée sur le silence, voire même sur l’économie d’énergie. Pour ce public, AMD a décidé de proposer ce qu’il appelle sobrement un « Eco Mode ». De manière assez simple, le système permet de brider la consommation électrique à un niveau plus bas. Par exemple à 65 watts pour une puce 105 watts, ou à 105 watts pour une puce à 170 watts.

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Mieux vaut utiliser un système de refroidissement liquide sur les Ryzen 7000.

Mieux vaut utiliser un système de refroidissement liquide sur les Ryzen 7000.

© Les Numériques

Ce système n’est malheureusement pas encore pleinement intégré au moment du lancement des processeurs et nécessite des réglages manuels des différents seuils de consommation. AMD promet cependant que la fonctionnalité Eco Mode a vocation à être de type « One Click » et qu'elle s'activera très simplement dans le BIOS dans un premier temps, puis dans l’utilitaire Windows (Ryzen Master) dédié aux processeurs AMD. C’est un point intéressant puisque cela permettrait de brider et de débrider son processeur en fonction de l’usage voulu ; on préfèrerait tout de même que tout cela soit totalement transparent. Dans tous les cas, nous aurions préféré trouver un système permettant d'overclocker le processeur facilement plutôt que l'inverse. En d'autres termes : disposer de l'Eco Mode par défaut et pouvoir aller plus haut d'un simple clic.

Performances applicatives

Avec une architecture remaniée permettant de gagner 13 % en performances brutes, avec une gravure 5 nm et avec la possibilité d’autoriser une consommation électrique plus élevée que précédemment, il était évident que les performances des Ryzen 7000 allaient détoner dans le domaine applicatif — et cela même si le nombre de cœurs n’a pas évolué.

En pratique, le constat est absolument limpide : la nouvelle série d’AMD fait mieux, bien mieux même que la précédente. Le Ryzen 9 7950X est ainsi 38 % plus rapide en moyenne que le Ryzen 9 5950X ; une différence qui passe même à 41 % avec la mémoire DDR5-6000 via EXPO. De quoi dépasser le Core i7-12900K de bien jolie manière, la puce AMD étant 24 % plus rapide que sa concurrente.

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Le constat est similaire sur le Ryzen 7 7700X qui devance le Ryzen 7 5800X (même nombre de cœurs) de 30 % en moyenne. Il reste ainsi à une toute petite longueur du Core i7-12700K, la puce d’Intel étant 4 % plus rapide en moyenne. Un très bon résultat pour ce Ryzen 7, qui réussit même à faire mieux qu’un Ryzen 9 5900X (12 cœurs).

Nous avons également mené des essais en activant l'Eco Mode sur les deux puces, passant ainsi le Ryzen 9 7950X à un TDP de 105 W et le Ryzen 7 7700X à 65 W. Étonnamment, la différence moyenne n'est pas très importante, à peine 2 % sur notre panel de test — seul l'encodage vidéo sous Handbrake est réellement affecté. En l'état, le passage en Ecode Mode n'influe donc pas significativement sur les performances.

Performances vidéoludiques

Intel avait repris l’ascendant sur AMD avec sa 12e génération de processeurs Core, plus à l’aise dans les jeux vidéo que les Ryzen 5000. Avec ses fréquences élevées, la série Ryzen 7000 excelle dans le domaine et propose un gain non négligeable par rapport aux Ryzen 5000. Il est d’ailleurs intéressant de noter que les Ryzen 9 7950X et Ryzen 7 7700X obtiennent des résultats globalement assez proches sur différents jeux utilisés, ce qui débouche sur un indice de performance équivalent. De quoi atteindre un score 15 % plus élevé que celui des Ryzen 5000. Et si nous n’avons pas pu tester le Ryzen 7 5800X3D, nous pouvons tout de même en déduire que les Ryzen 7000 feront un tout petit mieux que cette référence à la mémoire cache sévèrement boostée.

Les Ryzen 7000 s’en tirent également un tout petit peu mieux que les Core de 12e génération avec une avance de 4 % en moyenne. Une différence qui variera dans un sens ou dans l’autre en fonction du jeu et des réglages graphiques. En revanche, l’utilisation de mémoire DDR5-6000 via EXPO est ici intéressante puisqu'elle permet d’observer un rebond des performances de 4 % en moyenne, permettant ainsi de distancer plus nettement une machine Intel montée en DDR5-5200.

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En Eco Mode, le constat est encore plus étonnant que dans le domaine applicatif, avec une moyenne 1 % plus élevée sur le débit des jeux. Dans le détail, on y perd parfois une ou deux images par seconde de moyenne, alors que certains titres voient le compteur grimper d'un peu plus de 5 i/s. Encore une fois, difficile de conseiller de rester en mode normal, le mode plus économique étant bien plus intéressant.

Consommation électrique

Tour à tour, AMD et Intel ont toujours su épingler celui qui faisait nettement moins bien que l'autre sur la question de la consommation électrique. AMD proposait ainsi des processeurs assez « économes » jusqu’ici avec ses puces Ryzen. Tout du moins lorsqu’on les comparait aux puces d’Intel, le concurrent n’ayant pas vraiment eu d’autre choix que de lâcher les brides énergétiques pour rester dans la course.

Comme nous l'évoquions plus haut, cette génération Ryzen 7000 ouvre à son tour les vannes. La hausse du TDP entraîne immanquablement une hausse de la consommation électrique. Nous avons ainsi mesuré 369 watts pour notre machine de test en Ryzen 9 7950X, contre 391 watts sur le Core i9 12900K. C’est tout de même 139 watts de plus que pour le Ryzen 9 5950X. Et même le Ryzen 7 7700X monte très vite dans les tours, à 255 watts en pointe, soit presque autant que le Ryzen 9 susnommé.

Dans l’absolu, on peut estimer qu’il s’agit là d’un point assez peu flatteur pour cette génération de processeurs qui arrive pile au moment où la question d’économie d’énergie devient centrale dans le monde. D’un point de vue plus prosaïque, cette consommation élevée conjuguée à une limite thermique élevée (95 °C) entraîne surtout un échauffement qu’il faudra maîtriser avec un dissipateur thermique haut de gamme (AiO double ventilateur minimum, ou ventirad très imposant) sans quoi la fréquence de fonctionnement ne sera pas optimale. Évidemment, la température n’est pas toujours à 95 °C, mais il le sera dès que le processeur sera mis à contribution de manière intensive pendant plusieurs minutes.

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En revanche, la situation est bien moins complexe une fois l'Eco Mode activé. Là, le Ryzen 9 7950X ne dépasse pas les 85 °C et, surtout, il limite la consommation du PC à 282 watts ! Même constat pour le Ryzen 7 7700X dont la température maximale n'excède pas 80 °C sur notre machine de test. Et là encore, la chute de consommation est loin d'être négligeable : 208 watts relevés pour le PC complet.

Conclusion

Les CPU Ryzen 7000 sont globalement une belle réussite pour AMD.

Les CPU Ryzen 7000 sont globalement une belle réussite pour AMD.

© Les Numériques

AMD se met à la page avec ses Ryzen 7000 qui inaugurent la plateforme AM5. Parée pour l’avenir, cette celle-ci permet à AMD de lâcher les brides de la consommation électrique de ses processeurs, mais apporte également le support des dernières technologies comme le PCIe 5 et la mémoire DDR5. De quoi revenir au niveau d’Intel sur ces points spécifiques.

Le bond en performances applicatives et vidéoludiques est supérieur à ce que l’on avait observé jusque-là entre deux générations de processeurs Ryzen. De très bons résultats qui sont le fruit d’une architecture remaniée, d’une gravure en 5 nm, du support de la DDR5 et de fréquences de fonctionnement en nette hausse. Toujours est-il que nous restons dubitatifs face au choix d'AMD sur les réglages énergétiques. Quelle mouche a bien donc pu piquer la société de Lisa Su pour activer par défaut une enveloppe thermique élevée de manière à gagner quelques maigres performances dans le domaine applicatif au détriment d'une consommation électrique qui s'envole aussi haut ?

Le Mode Eco est à conseiller dans absolument tous les cas, et aurait dû être activé par défaut, laissant alors à l'utilisateur la possibilité de lâcher les brides via l'utilitaire Ryzen Master. De façon étonnante, AMD a clairement réfléchi à l'envers. Dommage, car l'utilisateur lambda qui n'ira pas farfouiller dans son BIOS ni installer Ryzen Master. Il ne se servira finalement pas de son Eco Mode et disposera d'un processeur difficile à refroidir avec un système de refroidissement conventionnel, sans parler du dimensionnement de l'alimentation du PC qui devra certainement être revu à la hausse. Bref, une incompréhension totale pour notre part.

Les AMD Ryzen 7000 prennent néanmoins clairement l’ascendant sur les processeurs Core de 12e génération, mais la bataille ne se situe en réalité pas sur ce terrain. En effet, les Ryzen 7000 iront se frotter aux Core de 13e génération, Intel ayant annoncé la sortie de sa série Raptor Lake dans le courant du mois d’octobre 2022. Les jeux sont faits...

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