Trong những năm gần đây, AMD đã vượt qua Intel về hiệu năng chơi game, và phần lớn thành công này đến từ dòng CPU X3D đột phá của họ. Hầu hết các game thủ đều biết rằng CPU X3D là lựa chọn tốt nhất cho gaming, đặc biệt là trong các tựa game esports như Counter-Strike hay Valorant vốn tận dụng rất tốt công nghệ này. Nhưng chính xác thì điều gì đã khiến các CPU AMD trở nên vượt trội đến vậy? Bài viết này sẽ phân tích chi tiết lý do tại sao công nghệ 3D V-Cache lại mang lại lợi thế lớn cho game thủ, đồng thời đề cập đến những ưu điểm khác của nền tảng AMD so với các đối thủ như Intel.
Công nghệ 3D V-Cache của AMD hoạt động như thế nào?
Cấu trúc phân cấp bộ nhớ của một CPU điển hình
Trước khi đi sâu vào 3D V-Cache, hãy cùng tìm hiểu về bộ nhớ đệm (cache) thông thường. Những chiếc máy tính đời đầu sử dụng hai loại lưu trữ chính: ổ cứng (hard drive) và RAM. Ổ cứng có dung lượng lớn nhưng tốc độ chậm, trong khi RAM nhanh hơn đáng kể nhưng dung lượng bị giới hạn. Sự cân bằng này duy trì cho đến khi hiệu năng CPU bắt đầu vượt xa tốc độ RAM vào những năm 1990, tạo ra một nút thắt cổ chai.
Giải pháp được đưa ra là cache—một loại bộ nhớ thậm chí còn nhanh hơn, được tích hợp trực tiếp vào bộ xử lý. Cache nhỏ hơn RAM nhưng nhanh hơn rất nhiều, tạo thành một hệ thống phân cấp bộ nhớ: cache ở trên cùng, RAM ở giữa và bộ nhớ lưu trữ (như ổ cứng và SSD) ở dưới cùng. Theo thời gian, bản thân cache cũng phát triển thành nhiều cấp độ, được thiết kế cho các nhu cầu về hiệu năng và dung lượng khác nhau, một xu hướng được thấy ở cả CPU và GPU.
Các CPU cao cấp hiện đại thường có bộ nhớ cache L1, L2 và L3:
- L1 Cache: Nhỏ nhất và nhanh nhất, dành riêng cho từng nhân để xử lý nhanh các lệnh nhỏ.
- L2 Cache: Lớn hơn nhưng chậm hơn một chút, được chia sẻ bởi các nhóm nhân.
- L3 Cache: Lớn nhất và chậm nhất, được chia sẻ bởi tất cả các nhân trong CPU.
Một số CPU chuyên biệt thậm chí còn có L4 cache, chẳng hạn như bộ nhớ HBM2 trên bộ xử lý Xeon thế hệ thứ 4, hoạt động như một cấp độ bổ sung nằm ngoài khuôn CPU.
Tuy nhiên, các trò chơi không chỉ phụ thuộc vào số lượng nhân hay sức mạnh xử lý thô mà còn vào khả năng của CPU trong việc xử lý một lượng lớn dữ liệu nhỏ một cách nhanh chóng. Để có trải nghiệm chơi game mượt mà, đặc biệt ở 60 FPS trở lên, một khung hình mới cần được xử lý trong vòng 16.67ms hoặc ít hơn. AMD đã giới thiệu 3D V-Cache cùng với Ryzen 7 5800X3D, đây là một đổi mới khá lớn trong thiết kế bộ xử lý. Không giống như cache truyền thống, 3D V-Cache sử dụng công nghệ xếp chồng theo chiều dọc để bổ sung đáng kể dung lượng L3 cache cho CPU. Trong khi Ryzen 7 5800X có 32MB L3 cache, phiên bản 5800X3D đã tăng gấp ba lần lên 96MB. Lượng cache bổ sung này giúp giảm nhu cầu CPU phải giao tiếp với RAM—một quá trình chậm hơn—bằng cách giữ nhiều dữ liệu gần bộ xử lý hơn.
Hiện nay, AMD Ryzen 7 9800X3D và AMD Ryzen 9 9950X3D lần lượt có 104MB và 144MB 3D V-Cache, một bước tiến vượt bậc so với các đối thủ như Intel, vốn chỉ trang bị 36MB cache trên Intel Core Ultra 9 Processor 285K. Lượng cache lớn này góp phần đáng kể vào việc giảm số lần CPU cần lấy dữ liệu từ RAM, vì game thường liên quan đến việc truy cập ngẫu nhiên các dữ liệu nhỏ, phân tán (ví dụ: logic game, AI, tính toán vật lý), những loại dữ liệu này rất phù hợp với L3 cache. Điều này cũng giúp giải phóng thêm băng thông cho RAM để xử lý các tiến trình khác.
Chip AMD X3D: Sức mạnh hiệu quả năng lượng vượt trội
Đồ thị nhiệt độ và xung nhịp của CPU AMD Ryzen 7 9800X3D
AMD đã luôn nhấn mạnh về hiệu quả năng lượng của mình trong một thời gian dài, và đây là một lợi thế lớn của họ so với Intel. AMD Ryzen 7 9800X3D có mức TDP (Thermal Design Power) là 120W, với mức tiêu thụ điện tối đa trong hệ thống thực tế chỉ khoảng 160W. Ngược lại, Intel Core Ultra 9 Processor 285K có thể tiêu thụ lên đến 250W ở mức tối đa, một sự gia tăng đáng kể. Không chỉ tiêu thụ nhiều điện năng hơn dẫn đến chi phí vận hành cao hơn, mà yêu cầu tản nhiệt cũng cao hơn đáng kể.
Chính vì vậy, các chip này dễ bị giảm hiệu năng do quá nhiệt (thermal throttle), làm giảm tốc độ xung nhịp và quan trọng hơn đối với game thủ, là giảm hiệu suất chơi game. Bạn sẽ cần đầu tư nhiều hơn vào các giải pháp tản nhiệt tốt hơn để “kiểm soát” một chip Intel cao cấp so với một chip AMD cao cấp. Điều này sẽ tốn kém hơn và nếu tản nhiệt không đủ, bạn sẽ trải nghiệm hiệu năng kém hơn.
Tất nhiên, hiệu quả năng lượng đó đi kèm với một sự đánh đổi trong các tác vụ khác. Intel vẫn là “vua” về hiệu suất công việc (productivity) nếu bạn cần một CPU máy tính để bàn cho chỉnh sửa video và các tác vụ tương tự, nhưng đối với chơi game, AMD đơn giản là giành ngôi vương mà không có sự cạnh tranh nào đáng kể vào thời điểm hiện tại. Một phần hiệu quả đó được kích hoạt bởi thiết kế chip của AMD, nhưng một phần khác được hỗ trợ bởi quy trình sản xuất của họ.
Với Ryzen 7 9800X3D, CCD (Core Complex Die) Zen 5 của AMD được xếp chồng trực tiếp lên khuôn 3D V-Cache (gọi là L3D) bằng công nghệ liên kết khuôn đồng-đáp-đồng tiên tiến của TSMC. Nhiệt từ CCD được tản ra trực tiếp đến giải pháp làm mát, tương tự như các bộ xử lý Ryzen 9000 series tiêu chuẩn. L3D đóng vai trò là một lớp nền, bao phủ toàn bộ khu vực bên dưới CCD. Khu vực trung tâm của nó chứa 64 MB L3 cache, trong khi phần còn lại của lớp nền được tích hợp dày đặc các TSV (through-silicon vias) liên kết CCD bên trên với đế sợi thủy tinh bên dưới.
Đây chỉ là một trong những cách mà AMD đang tìm cách cải thiện khả năng tản nhiệt, và việc nhắc đến TSMC cũng rất quan trọng. Các CCD Zen 5 của AMD được sản xuất trên tiến trình N4X của TSMC, một cải tiến nhỏ so với N5 (được sử dụng cho Zen 4) nhưng vẫn vượt trội đáng kể so với tiến trình Intel 7 để giải thích một phần sự khác biệt về điện năng tiêu thụ. Intel đã nỗ lực rất nhiều để đạt được sự đồng đẳng về quy trình sản xuất, nhưng họ chưa đạt được điều đó vào thời điểm hiện tại.
Đối với game thủ, hãy chọn AMD
Nếu bạn là một game thủ luôn tìm kiếm hiệu suất tốt nhất có thể, thực sự không có đối thủ. AMD đang dẫn đầu về hiệu năng nhờ công nghệ 3D V-Cache và yêu cầu điện năng thấp hơn. Các tựa game esports phổ biến cũng hoạt động cực kỳ hiệu quả trên chúng, và tất cả những lý do chúng tôi đã trình bày trong bài viết này chính là minh chứng cho việc đây là những CPU chơi game tốt nhất hiện nay.
Nhưng với các tác vụ khác, Intel vẫn là lựa chọn tuyệt vời (hoặc thậm chí tốt hơn)
Tuy nhiên, Intel vẫn có vị thế riêng, và trong các tác vụ công việc, CPU của họ là tốt nhất. Nếu bạn thường xuyên chỉnh sửa ảnh hoặc video, ví dụ, Intel sẽ mang lại trải nghiệm tốt hơn đáng kể so với AMD. Sự khác biệt về tản nhiệt cũng không phải là vấn đề quá lớn ở đây, và không có nghĩa là sự chênh lệch giữa 9800X3D và 285K sẽ quá lớn đến mức bạn cần thay đổi toàn bộ hệ thống tản nhiệt nếu chuyển đổi giữa hai loại chip này.
Có một số khác biệt khá lớn trong cách AMD đạt được những thành tựu của mình, và chắc chắn còn nhiều công nghệ khác đang diễn ra bên trong đóng vai trò quan trọng.
