3D堆叠缓存成就游戏之王！AMD 锐龙7 5800X3D处理器全国首测

毫无疑问，英特尔第12代酷睿处理器的发布给AMD带来了不小的压力，Golden Cove新架构与DDR5内存、Intel 7工艺技术的结合显著提升了英特尔处理器的游戏性能。所以如果要在市场竞争中获得优势，得到消费者更多的青睐，AMD同样需要提升处理器的游戏性能，特别是需要一款能在游戏性能上可以压制12代酷睿处理器的产品。而在12代酷睿发布不到半年后，AMD展现了他在设计与制造上的效率，迅速拿出了反击的产品——首款采用3D堆叠三级缓存的AMD处理器：锐龙7 5800X3D。那么AMD为什么要为处理器配上3D堆叠三级缓存，它的性能表现如何，能否在游戏性能上战胜强劲的12代酷睿处理器呢？

增加64MB 3D三级缓存

锐龙7 5800X3D技术解析

要提升处理器的游戏性能，除了升级处理器的内核架构，生产工艺之外，最简单，最容易实现的方式就是提升处理器的缓存容量。这是因为只要有容量够大、速度足够快的缓存，那么处理器就有较大的概率在自己的缓存中找到需要处理的数据，而无须再到传输速度只有三级缓存约十分之一的内存中“慢吞吞”地查找数据，也就能够大幅提高处理器的计算效率。所以加强缓存的容量、传输速度也是提升处理器游戏性能的一个有力武器。

AMD 锐龙处理器架构与生产工艺进化史，采用5nm生产工艺的Zen 4处理器也将在今年推出。

不过现在处理器内的晶体管越来越多，功能、运算性能越来越强大，如果完全按2D平面方式来设计芯片会导致芯片尺寸也越来越大。这也意味着处理器的外形，处理器插槽都必须发生改变，给厂商、用户都会带来很高的成本。因此与3D闪存类似，设计师想到了一个更好的办法——将缓存也采用3D堆叠的方式来设计。所谓3D堆叠就是在不改变原本封装面积的设计下，在垂直方向堆叠芯片，从而实现增加晶体管与功能的目的。

AMD芯片的封装技术进化路线图，从早期的2.5D HBM高带宽显存，到多芯片封装、2019年的Chiplets小芯片封装，再到如今的Chiplets加3D堆叠技术，走出了一条与对手完全不同的技术路线。

AMD的“3D Chiplet”(3D小芯片)技术主要由铜对铜直接键合、硅通孔（TSV）技术、CCD、结构硅片、64MB 3D三级缓存芯片组成。

AMD的混合键合技术可以有效提高芯片的互联密度与能效比

AMD使用了先进的3D堆叠技术，其连接密度、互联密度、互联能效指标都大幅优于传统的2D工艺、微凸点3D工艺。

AMD采用了名为“3D Chiplet”(3D小芯片)的3D堆叠技术来堆叠三级缓存，该技术通过混合键合技术、硅通孔（TSV）技术、64MB 3D三级缓存芯片、两块结构硅片实现了处理器缓存容量的增加。其中混合键合技术使用了铜对铜直接键合技术，以及全新的亲水性介电介质键合。根据AMD的数据，这两种工艺的混合使用使得它的连接密度相对2D工艺高了200倍，互联密度相对单纯使用微凸点工艺高了15倍，芯片互联的能效也比微凸点工艺提高了3倍。

在实际效果上可以看到，采用混合键合技术的封装凸点间距(bump pitch) 只有9微米，相对微凸点（Micro Bump）的50微米间距、C4技术的130微米间距都缩小了很多，这也意味着芯片之间可以设计更多的针脚进行物理连接，就能拥有足够的连接带宽，而无须通过提升工作频率来增加3D三级缓存芯片的传输带宽，从而有效降低芯片的功耗。

拥有3D堆叠缓存锐龙处理器的各部分主要技术规格

在结构方面，拥有3D堆叠缓存的锐龙处理器内的计算核心CCD仍采用Zen 3架构、TSMC 7nm FinFET生产工艺打造。核心内拥有一个包含了8个CPU核心组成的CCX，32MB共享三级缓存，其PCB占用面积为81平方毫米。而堆叠在CCD核心三级缓存上的64MB 3D三级缓存芯片同样采用TSMC 7nm FinFET生产工艺打造，但PCB占用面积只有41平方毫米。同时采用3D堆叠缓存的AMD处理器还增加了两块结构硅片，为什么会增加两块硅片呢？

与普通Zen 3处理器相比，拥有3D堆叠缓存的锐龙处理器的CCD更薄，但堆叠了3D缓存芯片后的总厚度与普通Zen 3处理器相同。

与普通的锐龙7 5800X相比，锐龙7 5800X3D处理器（图左）在外观上与它没有明显差别。

可以看到锐龙7 5800X3D（图左）与锐龙7 5800X相比在厚度上也完全一致。

首先需要注意的是，拥有3D堆叠缓存的锐龙处理器尽管没有对内部架构进行改变，但CCD的尺寸在厚度上更小了，这是因为如果采用原来的CCD结构外形设计，那么在CCD上再堆叠一块缓存芯片，处理器的厚度势必会增加，外形将发生改变，导致无法使用原来的处理器散热器，并可能产生其他一些兼容性问题。因此AMD缩小了这类处理器的CCD厚度，并确保CCD厚度加上3D三级缓存芯片的厚度与原来的CCD厚度相同。不过这又产生了一个问题，3D三级缓存芯片的面积比CCD小得多，它只是堆叠在CCD三级缓存的上方，左右各四颗处理器核心上方就出现了空缺，因此AMD特别在这左右的空缺处填充了两块结构硅片，一方面可以用于保证处理器有坚固、充实的封装结构，一方面这两块硅片还能用于给处理器核心散热，降低处理器的工作温度。

锐龙7 5800X3D处理器的主要技术规格，拥有总共100MB二级与三级缓存是最大的亮点，同时TDP仍保持在105W。

这些技术、设计的使用也让AMD最终能顺利推出采用3D堆叠工艺的锐龙处理器正式版—锐龙7 5800X3D。从规格来看这款处理器与之前的锐龙7 5800X规格比较类似，它仍采用8核心、16线程设计，不过工作频率有所下降。锐龙7 5800X的基准时钟频率为3.8GHz，最高加速频率为4.7GHz。而锐龙7 5800X3D的基准时钟频率为3.4GHz，最高加速频率为4.5GHz，同时也不支持处理器超频。但在缓存容量上，锐龙7 5800X3D的提升巨大。首先这款处理器仍保留原有32MB 2D平面布置的三级缓存，同时还通过3D堆叠技术堆叠了额外的64MB三级缓存。这也就意味着锐龙7 5800X3D的三级缓存总容量高达96MB，而锐龙7 5800X的三级缓存总容量只有32MB。所以锐龙7 5800X3D的二级缓存（4MB）+三级缓存总容量将达到惊人的100MB。此外，锐龙7 5800X3D的TDP热设计功耗与锐龙7 5800保持一致，仍为105W，并没有因为三级缓存容量的增加而加大功耗。

理论上，AMD的300系到500系主板都可支持使用锐龙7 5800X3D，但用户需确认先把主板BIOS升级到AGESA 1.2.0.6b或更新版本。

与普通锐龙处理器不同，锐龙7 5800X3D的包装盒上有“AMD 3D V-CACHE”的标识。

售价方面，锐龙7 5800X3D的国内售价为3099元，比普通的锐龙7 5800X（售价2399元左右）贵了约700元，但比现在的游戏处理器旗舰酷睿i9-12900K则便宜了多达1900元。值得一提的是，从理论上来看从AMD X370、B350和A320芯片组的老主板，到AMD 400系、500系主板都将拥有支持AMD锐龙7 5800X3D处理器的能力，唯一需要注意的是主板BIOS需要升级到AGESA 1.2.0.6b或更新的版本后才能正常使用这款处理器。

根据AMD的官方数据，锐龙7 5800X3D的游戏性能比锐龙9 5900X提升了多达15%。

同时根据AMD的官方数据，锐龙7 5800X3D的游戏性能比核心数更多的高端Zen 3处理器：锐龙9 5900X提升了多达15%，并在多款游戏中击败了之前的游戏处理器旗舰：英特尔酷睿i9-12900K，相对售价贵得多的酷睿i9-12900K，锐利7 5800X3D处理器的性价比显然相当诱人，那么事实是否如此呢？接下来我们也将通过实战测试来得出答案。

我们如何测试

测试平台

主板：AMD B550主板、高端英特尔Z690 DDR5主板

处理器：锐龙7 5800X3D、锐龙7 5800X、英特尔酷睿i9-12900K

内存：DDR4 3600 8GB×4，DDR5 5200 16GB×2

硬盘：AORUS Gen4 7000s NVMe SSD

显卡：Radeon RX 6900XT

电源：AORUS P850GM

接下来我们特别搭建基于AMD B550主板的锐龙7 5800X3D平台与基于英特尔Z690主板的酷睿i9-12900K平台进行了从处理器基准性能、应用性能与游戏性能的全面对比测试。为了不让显示部分成为测试瓶颈，游戏测试时分辨率统一使用1920×1080，显卡则均采用高端的AMD Radeon RX 6900XT显卡。同时在游戏测试部分我们还特别加入了普通的锐龙7 5800X处理器进行对比，以验证64MB 3D三级缓存的使用是否真的能提升处理器的游戏性能。

为尽可能发挥出各款参测处理器的最大性能，AMD平台方面的两款处理器均搭配使用了32GB DDR4 3600内存，其延迟设置也非常低，只有15-16-16-36@1T，是DDR4内存中性能较为强悍的产品。英特尔酷睿i9-12900K则搭配了延迟设置为40-40-40-80的DDR5 5200 32GB内存套装，在DDR5内存中的表现也不错。

处理器基准性能测试

从处理器基准性能测试来看，由于两款处理器在核心数、线程数上差距较大，再加上酷睿i9-12900K拥有较高的工作频率，因此在纯粹的处理器基准测试来看两者还是有比较大的差距，毕竟从处理器基准性能的对位来看，应该和酷睿i9-12900K比较的是锐龙9 5900X这类同样拥有24条线程的高端锐龙处理器。

不过从应用上来看，锐龙7 5800X3D在PCMark10视频编辑性能、PCMark10生产力性能测试上与酷睿i9-12900K的差距其实没有基准测试那样大。如在PCMark10图片编辑性能测试中，锐龙7 5800X3D还领先了酷睿i9-12900K接近3000分，原因就是锐龙7 5800X3D能在高斯模糊处理、非锐化滤镜、批量图像变换等任务中更快地完成任务。

反杀酷睿i9-12900K

游戏性能对比测试

接下来我们就进行了大家最为关心的游戏性能测试，我们将选用热度较高的网游，辅以部分3A游戏单机大作等总共12款游戏进行对比测试。在这些游戏中，《彩虹六号：异种》《赛博朋克2077》《最终幻想14：晓月之终途》《尘埃5》《F1 2021》《德军总部：新血脉》 《古墓丽影：暗影》《僵尸世界大战：劫后余生》《孤岛惊魂6》自带Benchmark工具，会运行实际游戏场景并计算出平均运行帧数，而《英雄联盟》《绝地求生：大逃杀》《坦克世界》这些网络游戏则均可以对玩家的游戏对局进行录制、回放，然后借助第三方测试工具如FRAPS，就能计算出其平均运行帧数，所以都能代表各测试平台的实际游戏性能。同时为了验证增加3D堆叠缓存是否真的能提升游戏性能，我们还加入了锐龙7 5800X一起来参与游戏对比测试。

测试结果令人相当满意，如在长期对AMD处理器不太“友好”的《孤岛惊魂6》中，虽然酷睿i9-12900K能够习惯性地以较大的优势领先锐龙7 5800X ，但三级缓存增加了64MB后的锐龙7 5800X3D却能改变局面，在测试中“反杀”酷睿i9-12900K，平均帧数领先8fps。二在《僵尸世界大战：劫后余生》游戏中也有类似的效果，虽然酷睿i9-12900K的平均帧数领先锐龙7 5800X达28fps，却被拥有96MB三级缓存的锐龙7 5800X3D击败，后者的平均帧数领先酷睿i9-12900K可达20fps。同时在《英雄联盟》《最终幻想14：晓月之终途》《坦克世界》《赛博朋克2077》《绝地求生：大逃杀》《古墓丽影：暗影》的测试结果也是一样，基本上都是酷睿i9-12900K的游戏性能表现虽好于锐龙7 5800X，但却不敌锐龙7 5800X3D，后者的游戏性能在三款处理器中表现最好。

需要注意的是，由于游戏的设计架构各不相同，因此有些游戏对处理器三级缓存的依赖性不是太大，而更依赖处理器的算力、频率，所以在这些游戏中，锐龙7 5800X3D的表现就不是最好的了。如在《彩虹六号：异种》测试中，三款处理器的成绩打平，在《德军总部：新血脉》《尘埃5》《F1 2021》中，反而是工作频率更高的锐龙7 5800X要略胜一筹，表现最好。当然总体来看，受三级缓存影响的游戏要更多一些，12款游戏中就有8款游戏有明显的效果。

功耗优势大！功耗与温度测试

接下来我们还测试了锐龙7 5800X3D的功耗与温度表现，总体来看，仅仅是加入缓存，而不是处理器计算单元的话，并不会给处理器增加多少功耗，锐龙7 5800X3D的功耗仍有非常不错的表现。在待机状态下，锐龙7 5800X3D的整机功耗比酷睿i9-12900K的整机功耗低了9W，而当我们通过AIDA64 FPU烤机测试进行时长为半小时的满载测试后，两款处理器则有很大的不同。锐龙7 5800X3D的整机功耗只有185W，仅比没有3D堆叠缓存的锐龙7 5800X仅高了约7W。而酷睿i9-12900K由于核心、线程数更多，工作频率更高，生产工艺也要落后一些，因此在处理器满载状态下的整机功耗达到了356W。

酷睿i9-12900K在AIDA64 FPU烤机测试半小时后的封装温度与处理器封装功耗表现。

锐龙7 5800X3D在运行AIDA64 FPU烤机测试半小时后的封装温度与处理器封装功耗表现，可以看到，两款处理器的封装温度虽然接近，但软件侦测的CPU封装功耗也有天壤之别，锐龙7 5800X3D只有约124W，而酷睿i9-12900K达到了244W。

工作温度表现上，额外缓存芯片的加入显然还是会给处理器带来较高的发热量，尽管测试时搭配了相同的360mm一体式水冷，但在长时间满载工作后，锐龙7 5800X3D与酷睿i9-12900K的CPU封装温度也都达到了85℃以上，所以对于准备采用锐龙7 5800X3D，并进行重载工作的玩家而言，最好使用性能优秀的散热器。

锐龙7 5800X3D适合用来组建高性能、高性价比游戏平台

综合以上测试来看，我们认为锐龙7 5800X3D的出现实现了AMD的目的——在大部分游戏中战胜酷睿i9-12900K，如在本次任选的12款游戏中，锐龙7 5800X3D在9款游戏中都击败了酷睿i9-12900K，1款游戏打平，仅在2款游戏中小负对手。而之前的锐龙7 5800X在与酷睿i9-12900K的对比中，仅在12款游戏中赢了3款，打平1款，且在一些游戏中落后幅度还比较大。显然在3D堆叠三级缓存的帮助下，锐龙7 5800X3D完全扭转了游戏性能上被酷睿i9-12900K压制的局面，成为市场上比酷睿i9-12900K更为强大的游戏旗舰级处理器。更值得一提的是，它的售价也比酷睿i9-12900K便宜了1900元，对于游戏玩家来说，完全可以把这1900元用来升级更高一级的显卡或更大尺寸、分辨率更高的游戏显示器。

比如你的预算之前本来准备采用的是Radeon RX 6800XT显卡，其目前售价在6599元左右，那么完全可以将这1900元用来将显卡升级为性能更强的Radeon RX 6900XT，后者的售价现在也就在7999元左右，还能再剩下500元供用户升级其他硬件。最后我们也为游戏玩家推荐一套基于锐龙7 5800X3D处理器，采用4K分辨率、144Hz显示器、PCIe 4.0 SSD的高性能、高性价比游戏主机，希望能为玩家带来兼得画质与速度的游戏体验。