Wat is 3D V-Cache?

Sinds een tijdje biedt AMD naast de normale versies van zijn Ryzen-processors ook speciale X3D-versies aan. 3D V-Cache is AMD's marketingnaam voor het toevoegen van extra L3-cache aan processors, boven op de L3-cache die standaard al aanwezig is in de cpu. Deze extra L3-cache verbetert de prestaties in bepaalde soorten programma's die hiervoor gevoelig zijn. Veel games behoren daartoe, waardoor AMD zijn X3D-processors met 3D V-Cache nadrukkelijk als gamingprocessors in de markt zet.

De extra L3-cache wordt bij 3D V-Cache niet aan de die zelf toegevoegd, maar verticaal erop gestapeld.
Vooral games profiteren van de extra grote L3-cache, wat je terugziet in hogere framerates en betere frametimes.
Processors met 3D V-Cache zijn daarom een goede keuze voor wie zijn pc vooral gebruikt voor gaming, maar vaak wel flink duurder dan de 'normale' versies.

Bekijk processors met 3D V-Cache in de Pricewatch

Wat is 3D V-Cache?

3D V-Cache is een door AMD bedachte manier om de L3-cache van een processor te vergroten, zonder de die van de processor zelf groter te maken. Voor veel soorten software is de standaardgrootte van de L3-cache ruim voldoende. Omdat cachegeheugen veel ruimte inneemt in een processorchip, zou het cpu's onnodig groot en duur maken als de L3-cache standaard twee of drie keer zo groot wordt gemaakt.

In plaats daarvan stapelt AMD een extra die met alleen maar extra L3-cache op de processorchip. Dat gebeurt niet met lijm of soldeer. TSMC, dat de processors voor AMD fabriceert, heeft daarvoor de zogenaamde chip-on-wafertechniek ontwikkeld. Hierbij worden de processorchip en de die verbonden met extra L3-cache door de vanderwaalskrachten, die ervoor zorgen dat perfect gladde oppervlakken van gelijksoortige moleculen zich aan elkaar binden als je ze tegen elkaar aan drukt. De elektrische verbinding tussen de twee dies wordt gemaakt door through-silicon vias, koperen verbindingen die aan de oppervlaktes van beide chips zitten.

De eerste processor met 3D V-Cache die op de markt kwam, was de AMD Ryzen 7 5800X3D in 2022.

Waarom zorgt meer L3-cache voor betere gameprestaties?

L3-cache is binnen een processor de grootste maar langzaamste cache; hij heeft een latency van ongeveer 10ns. Worden de benodigde gegevens niet aangetroffen in de cache van een processor, dan moet die uit het werkgeheugen komen. Dat is veel langzamer, met een latency van 70 à 80ns. Als de data waaraan een processorthread werkt opeens binnen de cache past door de extra L3-cache, in plaats van uit het werkgeheugen moet worden opgehaald, kan dat dus zorgen voor een flinke prestatiewinst.

	L3-cache	Werkgeheugen
Latency	±10ns	70-80ns

Games zijn daarvan het beste voorbeeld, omdat de datastromen van veel spellen slecht voorspelbaar en groot zijn. Tegelijk geldt dat als alle data al binnen de standaard L3-cache past, er geen meerwaarde is van de extra cache die wordt toegevoegd met 3D V-Cache. Op de prestaties van veel andere workloads, die meer 'rekenheavy' dan 'dataheavy' zijn, heeft het toevoegen van meer cache daarom geen effect.

Een bijeffect van de grotere L3-cache is overigens dat de snelheid van het werkgeheugen minder invloed heeft op de prestaties. Doordat de data die nodig is voor berekeningen vaker volledig in de cache past, hoeft het werkgeheugen minder vaak geraadpleegd te worden. Investeren in een dure, hoog geklokte geheugenkit is daarom niet nodig als je kiest voor een X3D-processor.

Twee generaties 3D V-Cache

Er zijn tot nu toe twee generaties van 3D V-Cache verschenen. De eerste generatie werd gebruikt in de Ryzen 5000X3D- en 7000X3D-series. Bij deze generatie werd de extra chip met L3-cache boven op de processorchip geplaatst. Dat had als nadeel dat de cachechip ook de warmteafvoer van de processorcores in de weg zat. Processors met deze eerste generatie 3D V-Cache, zoals de Ryzen 7 5700X3D en Ryzen 7 7800X3D, waren om die reden lager geklokt dan hun 'normale' versies. Ze presteerden daardoor beter in games, maar vaak iets slechter in andere toepassingen, zoals videobewerking en 3d-rendering.

De tweede generatie 3D V-Cache werd in gebruik genomen voor de Ryzen 9000X3D-serie. Hierbij wordt de chip met extra cache niet op, maar ónder de normale chip geplaatst. Hierdoor zit de cachechip niet langer 'in de weg', wat hogere kloksnelheden mogelijk maakt en er bovendien voor zorgde dat beperkingen aan de overklokbaarheid van X3D-processors konden worden opgeheven.

	Eerste generatie 3D V-Cache	Tweede generatie 3D V-Cache
Locatie extra cache	Boven op processorchip	Onder processorchip
Gevolg	Veel hitte, lagere kloksnelheid	Minder hitte, hogere kloksnelheid
Prestaties in games	Zeer goed	Zeer goed
Prestaties in andere toepassingen	Matig	Goed
Voorbeelden van processors	AMD Ryzen 7 5700X3D AMD Ryzen 5 7600X3D AMD Ryzen 7 7800X3D	AMD Ryzen 7 9800X3D AMD Ryzen 9 9900X3D AMD Ryzen 9 9950X3D

Hoeveel sneller is een processor met 3D V-Cache?

De processors met 3D V-Cache doen het doorgaans erg goed in onze gamebenchmarks. Ter illustratie zie je hieronder de prestaties van de normale AMD Ryzen 7 5800X en 9700X in vergelijking met de versies met 3D V-Cache, de 5800X3D en 9800X3D.

Tweakers CPU Gaming Prestatiescore 2024
Processor	Gemiddelde score in punten (hoger is beter)
AMD Ryzen 7 9800X3D	246,7
AMD Ryzen 7 5800X3D	209,5
AMD Ryzen 7 9700X	200,6
AMD Ryzen 7 5800X	171,2

In games doen de X3D-versies het duidelijk veel beter. Ten opzichte van de normale versies zijn de X3D-versies ongeveer 23 procent sneller in games. Kijk je meer in detail naar benchmarks, dan zul je zien dat de framerates vooral hoger liggen in scenario's waarin de processor een beperkende factor vormt voor de videokaart. Dat gebeurt vaak op lagere resoluties (zoals 1080p), met lagere settings en in games die grafisch niet zo intensief zijn, maar wel veel cpu-rekenkracht vereisen, zoals simulatiegames. Op hogere resoluties (bijvoorbeeld 4k) of in games die vooral grafisch intensief zijn is de impact kleiner.

Tweakers CPU Productiviteit Prestatiescore 2024-2
Processor	Gemiddelde score in punten (hoger is beter)
AMD Ryzen 7 9800X3D	53,0
AMD Ryzen 7 9700X	46,6
AMD Ryzen 7 5800X	36,5
AMD Ryzen 7 5800X3D	35,5

In productieve toepassingen, zoals videobewerking, 3d-rendering en het compileren van software, waren processors met de eerste generatie 3D V-Cache vaak iets langzamer dan de normale versies. Zoals we hierboven al beschreven, is dat bij de tweede generatie 3D V-Cache opgelost. Nu zijn de X3D-cpu's ook in deze taken sneller dan de normale versie, hoewel de winst veel kleiner blijft dan in games.

Deze benchmarks zijn slechts een illustratie van het effect van 3D V-Cache bij verschillende processors. De nieuwste cpu-benchmarks van Tweakers vind je op de pagina Processorbenchmarks.

Afsluitend

AMD's X3D-processors met 3D V-Cache bieden dankzij hun gestapelde extra L3-cache duidelijke prestatieverbeteringen in games. In andere toepassingen heb je er meestal minder aan; daarvoor kun je vaak beter kiezen voor een goedkopere 'normale' processor. Zowel de extra cache zelf als de bijzondere productiemethode zijn namelijk duur, waardoor je voor X3D-processors flink meer betaalt dan voor de reguliere Ryzen-cpu's.