Sockel AM5 och styrkretsarna i 600-serien

Redan år 2016 lanserade AMD utan buller och bong sockel AM4. Då för processorerna ”Bristol Ridge” med arkitekturen Excavator, fjärde generationens Bulldozer, och fokus var uteslutande riktad mot OEM-marknaden. Sockeln fick leva vidare med arkitekturen Zen (1) och Ryzen 1000, och fortsatte användas hela vägen fram till Ryzen 5000 med arkitekturen Zen 3.

Efter åratal med samma sockel har det blivit dags att gå vidare och det har primärt att göra med antalet kontaktstift (eng. pins), som för AM4 är 1 331 stycken. Det är ingen exakt vetenskap hur många som krävs, men mer avancerade funktioner och kapacitet på dessa kräver i alla fall fler. Med sockel AM4 dubblerades antalet PCI Express-kanaler från ursprungliga 12 till 24 stycken, och samtidigt gick dessa från version 3.0 till 4.0.

Samtidigt har AMD i den mån det varit möjligt behållit kompatibilitet mellan olika generationer av moderkort och processorer. Det här har på I/O-sidan medfört flera begränsningar som går hela vägen tillbaka till Bristol Ridge, som från början är en processor ämnad bärbara datorer. I denna huserade stöd för flertalet SATA- och USB-portar. Det här blev också en lägsta gemensamma nämnare AMD behövt förhålla sig till – skulle stöd för sådana funktioner tas bort till förmån för annat hade till exempel vissa portar inte fungerat på vissa moderkort.

Samma sockel medför flera begränsningar, där I/O-funktionalitet är en. En annan är att AMD med åren ökat specifikationen för moderkortstillverkare vad gäller hur och hur mycket ström som ska kunna levereras till processorn. Det här kan ställa till det när en mer modern processor med högre krav ska användas med ett äldre moderkort med samma sockel.

Sist och definitivt inte minst är primärminnet där AM4 har stöd för DDR4. Med allt ovan och att det är dags att ta steget över till DDR5 och börja om på ny kula. Svaret på detta är sockel AM5.

Sockel AM5 – farväl PGA, välkommen LGA

Förutom att AMD:s och Intels processorer arkitektoniskt är diametralt olika har de länge särskilt sig rent fysiskt. Sedan länge har Intel gått över till att använda en sockel av typen Land Grid Array (LGA), där själva kontaktstiften sitter på moderkortet, medan AMD använt Pin Grid Array (PGA) med kontaktstiften på processorn. De båda har egna för- och nackdelar, men när behovet av kontaktstift ökar väger fördelarna med LGA över.

Valet att gå över till LGA har att göra med att det är lättare att få plats med många kontaktstift på en liten yta och möjliggör också för högre strömmatning till processorn. Med LGA är även risken att skada processorn mindre då denna inte har några kontaktstift. Det är något undertecknad fick erfara under sina överklockningsdagar med många processorbyten, där ett par har åkt i golvet och varit bortom räddning.

Med det sagt är en PGA-processor lättare att laga, då det med relativt enkelt går att böja tillbaka kontaktstift som böjts. Det är svårare med LGA att böja stift i moderkortets sockel tillrätta. Många anser dessutom att det är lättare att installera en PGA-baserad processor. Däremot är mekanismen för att låsa fast processorn i sockeln inte lika robust som hos LGA.

Med fler kontaktstift på en mindre yta har AMD lyckats behålla samma fysiska storlek på processorn, det vill säga 40 × 40 millimeter. Den enskilda anledningen AMD talar om kring att behålla storleken detta är att bibehålla kompatibilitet med tidigare AM4-kylare, där en betydande andel fortfarande ska gå att montera på den nya AM5-sockeln.

Likt AM4 är tanken att AM5 ska bli en långlivad historia och AMD talar om att sockeln ska användas till åtminstone år 2025, med stark betoning på åtminstone. Med andra ord ska den framtida arkitekturen Zen 5 nyttja samma sockel och troligen även generationen som följer. Mellan raderna antyds även att sockeln är framtidssäkrad för PCI Express 6.0.

Ny och kraftigt förenklad I/O-funktionalitet i processorn

Med Bristol Ridge och framåt lyfte AMD gärna att det var en systemprocessor (SoC) som kunde användas utan en avancerad styrkrets. Bolaget släppte mycket enkla lösningar kallade A300 och X300, med vilka tanken var att enbart använda processorernas inbyggda I/O-funktioner. Dessa blev knappast en succé bland tillverkare som istället valde traditionella styrkretsar med fler inbyggda funktioner, för att kunna ta fram dagens moderna moderkort med fler portar än de flesta behöver.

* PCI Express 5.0 till instickskort (grafikkort) endast med styrkretsarna X670E och B650E

Med AMD:s nya Ryzen 7000-processorer har integrerat stöd för SATA 6,0 Gbps helt strukits och finns numera endast i styrkretsarna. Det här spelar krasst ingen roll för slutanvändare, som fortfarande ser samma SATA-anslutningar på moderkortet som tidigare. AMD har nöjt sig med en kvartett USB 3.x i en hastighet om 10 Gbps och en ensam USB 2.0, vars syfte är att kunna användas för att ansluta en tredjepartskrets till processorn.

Antalet PCI Express-kanaler ökar från tidigare 24 till 28 stycken, där 4 stycken fortfarande och som brukligt används för att ansluta processorn till styrkretsen. Av de kvarvarande är 16 stycken reserverade användning för moderkortets översta PCI Express x16-plats, medan resterande är ämnade för två SSD-enheter som ansluts över varsin M2-anslutning med 4 kanaler PCI Express.

Specifikationer: PCI Express

* Enkelriktad effektiv bandbredd och de siffror som oftast används. Ibland anges även dubbelriktad, där bandbredden är dubblerad.

Förutom att öka antalet PCI Express-kanaler tar AMD likt Intel klivet till version 5.0, vilken ger ytterligare en dubblering i bandbredd jämfört med föregående generation. Bandbredden per kanal uppgår till 4 GB/s, vilket med 16 kanaler för exempelvis ett grafikkort ger hela 64 GB/s. Här ska tilläggas att PCI Express 4.0 x16 (32 GB/s) anses ge mer än tillräcklig bandbredd för dagens grafikkort och att behovet av version 5.0 inte är skriande på den punkten.

När det kommer till SSD-lagring är situationen annorlunda. Det dröjde inte länge efter att AMD blev först ut med PCI Express 4.0-stöd innan det fanns SSD-enheter med läshastigheter på strax över 7 000 MB/s, och därmed toppade vad fyra kanaler (8 GB/s) med overhead kan erbjuda. När det nu finns processorer med PCI Express 5.0 är också en ny generation SSD-enheter att vänta.

Från november 2022 ska de första PCI Express 5.0-enheterna för konsumenter leta sig ut i handeln och merparten väntas baseras på Phisons kontrollerkrets E26. Den första vågen väntas kunna erbjuda läshastigheter strax över 10 000 MB/s, vilket inte är en begränsning hos kontrollerkretsen utan det NAND-minne som finns tillgängligt. I takt med att Micron, Samsung och SK Hynix klarar av att leverera snabbare NAND-minne är således snabbare SSD-enheter att vänta. Med PCI Express 5.0 väntas dessa toppa hastigheter kring cirka 15 000 MB/s.

Specifikationer: AMD X670 Extreme, X670, B650 Extreme och B650

Den nya sockeln sällskapas av två nya styrkretsar (egentligen fyra, men mer om det nedan), som båda baseras på samma krets. Skillnaden är att instegsmodellen B650 använder en krets, medan X670 använder två av samma krets, vilka kopplas samman genom 4 kanaler PCI Express 4.0 x4 för att dubblera mängden möjliga I/O-anslutningar.

Det handlar helt enkelt om mer av det mesta jämfört mot X570 och B550. Den stora skillnaden är att AMD helt tagit bort de fasta PCI Express-funktionerna, till förmån för betydligt större flexibilitet för moderkortstillverkare när de designar sina moderkort. Antalet tillgängliga PCI Express 4.0-kanaler har tagit ett steg tillbaka till 12 istället för 16 kanaler, vilket vägs upp av att antalet PCI Express 5.0-kanaler för SSD-lagring tagit ett steg fram från 4 till 8 kanaler.

AMD X670 Extreme och B650 Extreme

Duon X670 och B650 har sällskap av varsitt syskon med tillägget ”E”, en förkortning av Extreme, på slutet. Här kan vi först slå fast att det inte finns några skillnader i I/O-anslutningar från styrkretsarna själva, som således är identiska sett till funktionalitet. Det handlar istället om att segmentera PCI Express 5.0-kanalerna från processorerna.

Anledningen till att AMD valt att segmentera X670 och B650 med varsin Extreme-variant är av kostnadsskäl för partnertillverkare och slutkund. För att ansluta 16 kanaler PCI Express 5.0 till en PCI Express x16-plats rekommenderas kostsamma redriver-kretsar för att förstärka signalen. Tanken är således att partnertillverkare med X670 och B650 ska kunna välja bort PCI Express 5.0 för grafikkort för att på så vis spara pengar och pressa priserna.

Produktsegmentering är alltid ett faktum. Det är därför en produktserie innehåller olika modeller. Huruvida AMD:s val att segmentera PCI Express-standarden är rätt eller fel låter vi vara osagt, däremot invänder vi mot namnschemat. Ett ”E” kan knappast anses tydligt för någon utöver den lilla skara användare som är pålästa. Förhoppningsvis gör moderkortstillverkarna ett bättre jobb än AMD i att marknadsföra vilka modeller som har stöd för vilken standard.