AMD Ryzen 9 9950X3D效能實測:第2代3D V-Cache技術解放功耗上限與效能表現

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AMD發表採用Zen 5運算架構搭配3D V-Cache技術的Ryzen 9 9950X3D / 9900X3D等處理器,筆者將介紹它們的特色,並針對前者進行效能實測。2b271498cc4109494e9397cfce18cf54

AMD發表採用Zen 5運算架構搭配3D V-Cache技術的Ryzen 9 9950X3D / 9900X3D等處理器,筆者將介紹它們的特色,並針對前者進行效能實測。

散熱、功耗上限皆優於前代

AMD先前於Zen 3世代的Ryzen 7 5800X3D導入3D V-Cache技術,透過先進封裝的方式在原有的處理器上額外擴充L3快取記憶體容量,改善遊戲與特定應用程式的效能表現。此後AMD也推出Zen 4世代的Ryzen 7000X3D系列,以及Zen 5世代的Ryzen 7 9800X3D,這次則是推出Ryzen 9 9950X3D / 9900X3D等2款新型號,並於3月12日正式上市。

延伸閱讀:
Ryzen 7000系列處理器也有3D V-Cache了!AMD Ryzen 9 7950X3D效能實測
Zen 5效能實測(二):Ryzen 9 9950X、Ryzen 9 9900X上市,正16大核怪獸降臨
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第2代3D V-Cache與前代並同樣透過直接銅對銅連接(Direct Copper-to-Copper Bonding)與矽穿孔(Through Silicon Via,TSV)等技術連接,最大的改變之處為將擴充的L3快取記憶體改為堆疊至CCD(Core Chiplet Die,核心裸晶)下方,且不像前代需要透過結構性矽晶(Structural Silicon)填充空隙。

這樣最大的好處在於處理器核心為於整顆晶片的最上層,有助於改善散熱,這讓Ryzen 9 9950X3D / 9900X3D的TDP分別達到170W、120 W,維持與非X3D版本相同,能夠帶來更高的效能表現,並爭取更高的超頻潛力,對於玩家來說是一大福利。

不同於8核心的Ryzen 7 9800X3D僅由1組CCD構成,這次則是推出Ryzen 9 9950X3D / 9900X3D分別為16、12核心,並具有2組CCD。由於只有其中1組CCD具有3D V-Cache,因此對作業系統而言屬實異質運算核心,需要額外的軟體最佳化以確保完全發揮效能。

AMD也對此改善了主機板晶片組的驅動程式,透過AMD Provisioning Package Service偵測使用者是否更換處理器,並於開機時自動切換Windows作業系統的佈建套件(更換處理器後不需重灌作業系統),並且可手動將未被辨識的遊戲加入最佳化清單。驅動程式同時也更新AMD 3D V-Cache Performance Optimizer以修正Windows 10作業系統中VBS虛擬化安全性資料庫的效能問題。

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Ryzen 9000系列處理器規格簡表
處理器型號 核心/執行緒 基礎時脈 最大Boost時脈 L2快取記憶體 L3快取記憶體 可用PCIe通道數 內建顯示運算單元、時脈 TDP 發表當時定價(美金)
Ryzen 9 9950X3D 16 / 32 4.3 GHz 5.7 GHz 16 MB 128MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 170 W $699
Ryzen 9 9950X 16 / 32 4.3 GHz 5.7 GHz 16 MB 64 MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 170 W $649
Ryzen 9 9900X3D 12 / 24 4.4 GHz 5.5 GHz 12MB 128MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 120 W $599
Ryzen 9 9900X 12 / 24 4.4 GHz 5.6 GHz 12 MB 64 MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 120 W $499
Ryzen 7 9800X3D 8 / 16 4.7 GHz 5.2 GHz 8 MB 96 MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 120 W $479
Ryzen 7 9700X 8 / 16 3.8 GHz 5.5 GHz 8 MB 32 MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 65 W $359
Ryzen 5 9600X 6 / 12 3.9 GHz 5.4 GHz 6 MB 32 MB 24x PCIe Gen 5 2CUs、2200MHz 65 W $279

Ryzen 9 9950X3D與Ryzen 9 9950X相比,基礎、最大Boost時脈同為4.3 GHz、5.7 GHz,L3快取記憶體由64MB擴充為128MB。

Ryzen 9 9900X3D與Ryzen 9 9900X相比,基礎時脈同為4.4GHz,但最大Boost時脈由5.6 GHz下修為5.5 GHz,L3快取記憶體由64MB擴充為128MB。

AMD AM5腳位處理器規格一覽表。

Ryzen 9000X3D系列採用的第2代3D V-Cache將擴充的L3快取記憶體堆疊至CCD下方,有助於改善散熱。

Ryzen 9 9950X3D的處理器渲染圖,由於3D V-Cache位於其中1組CCD下方,所以2組CCD的外觀並無不同。

晶片組驅動程式的AMD Provisioning Package Service能夠自動偵測處理器並於切換Windows作業系統的佈建套件,並且可手動將未被辨識的遊戲加入最佳化清單。。

驅動程式的AMD 3D V-Cache Performance Optimizer修正Windows 10作業系統中VBS虛擬化安全性的效能問題。

AMD Application Compatibility Database則包含多款遊戲最佳化資訊,能提升遊戲效能表現。

根據AMD提供的數據,Ryzen 9 9950X3D在40款遊戲的效能平均領先競爭對手Intel Core Ultra 9 285K達20%。

Ryzen 9 9900X3D與Core Ultra 9 285K之效能對照,表現也相當亮眼。

AMD也提供了Ryzen 9 9950X3D與Ryzen 7 9800X3D在不同遊戲的效能對照圖表。雙方各有輸贏,但平均差距只有1%,而最大的落差在10%之內。

測試環境與條件

這次測試使用AMD提供的「平台套餐」,內容包含Ryzen 9 9950X3D處理器、ASRock X870E Taichi主機板、G.Skill DDR5-6000記憶體、Samsung 990 Pro 1TB固態硬碟,比較可惜的是沒有Ryzen 9 9900X3D。其於對照組的成績則取自先前專題報導。

這次測試過程除了手動開啟EXPO功能,讓記憶體自動超頻至DDR5-6000之外,其餘BIOS / UEFI的設定皆維持預設值。

所有成績除了Handbreak影片轉檔僅執行1輪之外,其餘項目都是進行2輪測試,在確定沒有極端值後取平均,遊戲效能使用遊戲內建的測試模式,而《絕對武力2》為手動操作進行與電腦BOT於Dust 2地圖之對戰,搭配NVIDIA FrameView記錄FPS成績。

遊戲部分在1080p、2K、4K解析度搭配最高畫質設定,若有設定範本則套用最高範本,若無則將所有畫質相關項目調至最高,關閉VRS或動態解析度等設定,並僅進行開、關光線追蹤功能的調整。

測試平台:
處理器:AMD Ryzen 9 9950X3D、Ryzen 7 9700X
散熱器:MSI MEG Coreliquid S360
主機板:ASRock X870E Taichi(UEFI版號:3.17.TS03 – AMD AGESA ComboAm5PI 1.2.0.3)
記憶體:G.Skill Trident Z5 Neo RGB 16GBx2(@DDR5-6000)
顯示卡:NVIDIA GeForce RTX 4090 Founders Edition
儲存裝置:Samsung 990 Pro 1TB
電源供應器:MSI MEG Ai1300P PCIE5
軟體環境:Windows 11專業版23H2(Build 26100.3194),GeForce Game Ready 572.60

Ryzen 9 9950X3D處理器本體與包裝盒,盒上可見3D V-Cache標示。

Ryzen 9 9950X3D裝上主機板的模樣。

本次測試用的主機板為ASRock X870E Taichi,它採用EATX尺寸,在4條DIMM記憶體插槽右方還有1組快拆PCIe Gen 4x4 M.2 2280插槽。

PCIe Gen 5x16插槽能夠用於連接顯示卡,上方的快拆M.2 2280插槽支援PCIe Gen 5x4匯流排,下方2組M.2 2280插槽支援PCIe Gen 4x4匯流排,但需使用螺絲起子拆裝。

I/O背板提供12組各式USB端子,其中2組為USB4端子。

Ryzen 9 9950X3D與主機板之CPU-Z資訊。

測試平台記憶體之CPU-Z資訊。

 (下頁還有測試數據分析)

 

Ryzen 9 9950X3D處理器運算效能分析

效能測試的前半部聚焦在處理器的運算效能,需要注意的是先前測試平台的記憶體有部分差異,而Ryzen 7 9700X使用105 W之cTDP設定。

圖表縮寫與處理器重點規格:
Core Ultra 9 285K:搭配Z890晶片組、DDR5-8000(CL=40)
Ryzen 9 7950X3D:搭配X670E晶片組、DDR5-6000(CL=30)
Ryzen 7 9700X(105W):搭配X870E晶片組、DDR5-6000(CL=28)、cTDP=105W
Ryzen 7 9800X3D:搭配X870E晶片組、DDR5-6000(CL=28)
Ryzen 9 9950X:搭配X670E晶片組、DDR5-6000(CL=30)
Ryzen 9 9950X3D:搭配X870E晶片組、DDR5-6000(CL=30)

各處理器在在綜合效能測試項目PCMark10 Extendend的表現都不錯,總分由Ryzen 9 9950X3D拿下冠軍,遊戲項目亦有佳績。

同為綜合效能測試的CrossMark中,Core Ultra 9 285K的表現最為出色,Ryzen 9 9950X3D則為AMD陣營最佳成績。

在Cinebench R20處理器渲染測試中,單、多核心皆由Core Ultra 9 285K奪標。Ryzen 9 9950X3D與前代Ryzen 9 7950X3D相比,單、多核心成績進步18.97%、19.81%,而與Ryzen 9 9950X相比也領先1.95%、5.86%。

Cinebench R23處理器渲染測試呈現接近的趨勢,Ryzen 9 9950X3D領先Ryzen 9 7950X3D約16.67%、18.69%,領先Ryzen 9 9950X約2.23%、5.31%。

最新版本的Cinebench 2024處理器渲染測試負載比較重,Ryzen 9 9950X3D領先Ryzen 9 7950X3D約22.81%、18.44%,領先Ryzen 9 9950X約1.45%、8.49%。

POV-Ray光線追蹤渲染測試的部分與前面的測試接近,Ryzen 9 9950X3D領先Ryzen 9 7950X3D約15.29%、18.37%,領先Ryzen 9 9950X約2.06%、5.19%。

Ryzen 9 9950X3D在V-Ray光線追蹤渲染測試超車Core Ultra 9 285K,領先幅度約為7.78%。

x264與x265 Benchmark軟體編碼影片轉檔測試的情況,其中X264有著對2組CCD的AMD處理器資源利用不佳的BUG,導致Ryzen 9 9950X與Ryzen 9 9950X3D表現較差。而X265部分則無此問題,由Ryzen 9 9950X3D拔得頭籌。

在Handbreak轉檔軟體進行4K影片純軟體轉檔測試(無使用硬體加速)中,16核32緒的Ryzen 9 9950X3D在H.264、H.265編碼都能微幅領先8P16E、24緒的Core Ultra 9 285K。

3DMark CPU Profile處理器多工測試能夠看出同處理器在不同負載的效能表現,Ryzen 9 9950X3D的表現甚至優於Ryzen 9 9950X。

分析3DMark CPU Profile處理器多工測試的多核心增益,可以看到Ryzen 9 9950X3D的曲線與Ryzen 9 9950X相當接近,並沒有因為追加3D V-Cache就讓多功效能打折扣。

L1快取記憶體頻寬的表現,Ryzen 9 9950X3D與Ryzen 9 9950X的表現差不多。

L2快取記憶體頻寬的表現部分也很接近。

L3快取記憶體頻寬在複製項目部分Ryzen 9 9950X3D表現較差。

在記憶體頻寬部分,Ryzen 9 9950X3D的表現略低於Ryzen 9 9950,Core Ultra 9 285K則因使用DDR5-8000記憶體而大幅領先。

各處理器的記憶體延遲表現,Ryzen 9 9950X3D在L1、L2快取記憶體部分表現與Ryzen 9 9950X接近,L3快取記憶體則延遲較高。

AIDA64燒機測試的功耗表現,預設TDP為170 W的Ryzen 9 9950X3D在運作時大約可以吃到約185~195W。

在燒機溫度表現部分,Ryzen 9 9950X3D的溫度在離95度的Tjmax保護溫度還有段距離。

遊戲效能測試

接下來我們繼續分析Ryzen 9 9950X3D在實際遊戲的效能表現。

首先看到競技類的《絕對武力2》,Ryzen 9 9950X3D在4K解析度的表現與Ryzen 7 9800X3D相同,符合預期,但是在1080p與2K解析度則異常低落。反複測試後狀況依舊,推斷應是Bug。

《極地戰嚎6》由於繪圖負擔較低,對處理器的效能較為敏感,在關閉光線追蹤的情況下,Ryzen 9 9950X3D都具有最佳表現,微幅領先於Ryzen 7 9800X3D。

《極地戰嚎6》開啟光線追蹤後,Ryzen 9 9950X3D還是表現很好,與不相上下Ryzen 7 9800X3D。

《電馭叛客2077》關閉光線追蹤時,Ryzen 7 9800X3D在1080p解析度表現最為突出,到了4K則因顯示卡效能瓶頸之故,呈現眾生平等的狀態。

《電馭叛客2077》開啟光線追蹤後,Ryzen 9 9950X3D與Ryzen 7 9800X3D在1080p解析度有所領先,到了4K解析度彼此落差不大。

兼顧生產力與遊戲效能

Ryzen 9 9950X3D最大的優勢就是借助第2代3D V-Cache的結構特色,讓它的TDP能維持與「非X3D」版Ryzen 9 9950X相同的170W,避免像前代Ryzen 9 7950X3D、Ryzen 9 7950X之TDP分別為120W、170W,而限制了處理器的效能發揮。另一方面,AMD也持續改進雙CCD處理器的效能最佳化,讓作業系統排程器能根據負載不同來調用適當的CCD,進一步降低異質CCD的效能虛耗,並盡可能將遊戲效能推至最高。

如果讀者的需求以遊戲為主,而沒有太多需要更多核心的使用情境的話,可以選擇價格較低的Ryzen 7 9800X3D。但是如果除了遊戲之外,還需要執行多組虛擬機器、程式編譯、多媒體創作、科學模擬、CAD等,對處理器核心數量需求較高的話,則更適合選擇Ryzen 9 9950X3D。

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