Xbox Series X: Technische Details zur Zen-2-CPU und RDNA-2-GPU

Auf der virtuellen Hot Chips hat Microsoft über die Technik der Next-Gen-Konsole Xbox Series X gesprochen und ist im Vergleich zur Vorstellung etwas mehr ins Detail gegangen. Viel Neues verrät Microsoft zwar nicht, einige kleine Details sind aber dennoch interessant. So sind Chipgröße und Fertigung nun weniger geheimnisvoll.

360,4 mm² ist das SoC der Xbox Series X groß und trägt 15,3 Milliarden Transistoren. Als Fertigung nennt Microsoft nur N7 Enhanced bei TSMC, verrät aber nicht, ob es sich um den N7- oder die besseren N7P- beziehungsweise N7+-Prozesse handelt. Wie Anandtech notiert hat, will Microsoft auch auf Nachfrage nicht genauer auf den Prozess eingehen und weist nur darauf hin, dass es sich nicht um den „Basis-7-nm“-Prozess handelt, sondern einen von AMD und TSMC weiterentwickelten. Wenig verwunderlich nennt Microsoft nicht die Produktionskosten des SoC, gibt aber zu, dass diese höher als im Jahr 2017 beim Pendant der Xbox One X sind. Der Grund dafür liegt in höheren Wafer-Kosten und zugleich schlechteren Yields als beim vorherigen SoC.

1. 

Bild 1 von 3

Der L3-Cache entspricht dem der mobilen Renoir-APU

Interessantes gibt es über den CPU-Part zu erzählen. Auch wenn Microsoft von „Zen 2 Server Class CPU Cores“ spricht, stimmt das beim Cache nicht ganz. Denn während jeder Zen-2-Kern über die gewöhnlichen 512 KB L2-Cache verfügt, sind es auf dem neuen Xbox-SoC nur 4 MB L3 Cache pro CCX (mit je 4 CPU-Kernen), die als zwei separate CPU-Cluster getrennt auf dem Die platziert und mittels (Infinity-)Fabric miteinander verbunden sind. Die Zen 2 für Server und Desktop verfügen aber über 16 MB L3-Cache pro CCX, 4 MB L3 pro CCX gibt es dagegen beim mobilen Renoir.

GPU-Details zum Cache, Raytracing und Machine Learning

Apropos Cache, auch die GPU auf Basis von RDNA 2 hat einen eigenen L2-Cache. Dieser weist für die 52 aktiven Compute Units (physikalisch sind deren 56 vorhanden) eine Größe von 5 MB auf. Damit ist dieser leicht größer als bei der Navi-10-GPU im Desktop, wo auf 40 RDNA-1-CUs 4 MB L2-Cache kommen. Das Verhältnis ist auf der Konsole also minimal schlechter.

Darüber hinaus zeigt die Präsentation einige Details zu AMDs Raytracing-Implementierung, die tatsächlich in den Textureinheiten stattfindet. So kann eine CU auf der Xbox Series X offenbar pro Takt entweder an 4 Texturoperationen arbeiten (4 TMUs pro CU) oder an 4 Raytracing-Operationen. Entsprechend gibt Microsoft die RT-Performance mit 380 Gigarays pro Sekunde an (52 CUs * 4 RT * 1,825 GHz). Auch Nvidia spricht von Gigarays bei Turing, doch sind die beiden Angaben nicht miteinander zu vergleichen. Interessant ist, dass die Präsentation von Texturen oder Raytracing spricht – beides zugleich kann pro RDNA-2-CU offenbar nicht berechnet werden. Die zusätzlichen Die-Kosten für die Raytracing-Beschleunigung sind laut Microsoft minimal, die für Raytracing wichtige Prüfung auf Schnittpunkte soll um den Faktor 3 bis 10 beschleunigt werden. Das BVH-Traversal läuft, anders als bei Nvidias Turing, weiterhin auf den ALUs ab.

1. 

Bild 1 von 4

Nvidia macht es mit DLSS vor, auch RDNA 2 soll es können. Die Rede ist von Machine Learning in Spielen und die entsprechender Beschleunigung in Hardware. Auf Nvidias Turing- und zukünftiger GPU-Generation geschieht dies durch die Tensor-Kerne, bei RDNA 2 über die gewöhnlichen ALUs. Genaue Details dazu fehlen, doch hat AMD diese auch für ein schnelleres AI Inference angepasst, zumindest spricht Microsoft erneut von sehr geringen Kosten bei der Chipfläche, aber von 3-fach bis 10-fach höherer Leistung. KI-Berechnungen sollen auf der Xbox unter anderem für Charakter-Verhalten und Resolution Scaling eingesetzt werden – ob sich hinter letzterem so etwas wie DLSS versteckt, ist unklar.

2 PCIe-4.0-Lanes für die NVMe-SSD

Microsoft nennt acht PCIe-4.0-Lanes für den I/O-Hub der Konsole, an dem unter anderem die SSD angeschlossen ist. Apropos SSD, diese ist mittels 2 Lanes angebunden, maximal 4 GB/s können entsprechend über das Interface übertragen werden. 2 weitere Lanes sind für die optional erhältliche, externe SSD gedacht, um den Speicherplatz zu erweitern.

8K60 über HDMI 2.1

Die Videoeinheit der Xbox Series X kann 4K- sowie 8K-Videos im H.264- sowie im H.265- und VP9-Codec inklusive HDR Dekodieren. H.264 und H.265 können ebenso mit HDR enkodiert werden, Auflösungen gibt Microsoft in dem Fall aber nicht an. Die Konsole bietet HDMI 2.1 und unterstützt VRR sowie ALLM. Mit Hilfe der DSC-Kompression kann ein 8K60-SDR-Signal im RGB-Farbraum oder ein 8K60-HDR-Signal im YUV-Farbraum und 4:4:4, also ohne Unterabtastung, ausgegeben werden.