Nach der bereits weitgehenden Microsoft-Offenlegung Ende Februar zur Technik der kommenden Spielekonsole "Xbox Series X" haben Microsoft im eigenen Xbox-Blog sowie Eurogamer mittels eines unter Mithilfe von Microsoft entstandenden Artikels die Konsolen-Spezifikationen nun nochmals genauer ausgeführt – und dabei insbesondere die bestehenden Wissenlücken bei CPU, Speicherinterface und Speichermenge geschlossen. Somit präsentiert sich der SoC der Xbox Series X nunmehr als ein 360mm² großer Chip mit 15,3 Mrd. Transistoren unter der N7P-Fertigung von TSMC – hierbei kommt also noch keine EUV-Belichtung zum Einsatz, sondern "nur" das zweitbeste der drei 7nm-Verfahren von TSMC. In diese nahe der Xbox One X kommende Chipfläche quetschen AMD und Microsoft dann 8 CPU-Kerne auf Basis von Zen 2 samt SMT auf Taktraten von 3.8 GHz sowie eine RDNA2-basierte Grafiklösung mit 52 Shader-Clustern (aka 3328 Shader-Einheiten) auf 1825 MHz GPU-Takt – was dann 12,1 TFlops FP32-Rechenleistung ergibt und damit früheren Microsoft-Vorgaben entspricht.

Microsoft Xbox Series X SoC

Microsoft Xbox Series X Board

All dies hängt an einem 320 Bit breiten GDDR6-Speicherinterface, welches zu 16 GB GDDR6-Speicher auf einem Speichertakt von 3500 MHz QDR führt. Da Speicherinterface und Speicherbestückung nicht direkt zusammenpassen, musste man hierbei einen Kunstgriff verwenden, welchen nVidia früher schon einmal bei GeForce GTX 660 & 660 Ti benutzt hatte: Nur ein Teil des Speichers kann vom vollen Speicherinterface addressiert werden, der Rest bekommt dann nur einen Teil des Speicherinterfaces ab und läuft ergo mit niedrigerer Bandbreite (mit dem "Fall" der GeForce GTX 970 hat dies nichts zu tun, jener Karte fehlte vor allem der vollständige Level2-Cache). Bei der Xbox Series X hängen somit 10 GB des Speichers am vollen Speicherinterface und damit der vollen Speicherbandbreite von 560 GB/sec. Die restlichen 6 GB sind dann nur noch mit 192 Bit angebunden und erreichen somit eine Speicherbandbreite von 336 GB/sec, ergo 60% des nominellen Niveaus. Interessant wird hier sein, wie die XBSX-Treiber diesen Punkt managen können: Vermutlich werden in den 10 GB vorwiegend Grafik-Daten gelagert und in den 6 GB vorwiegend Betriebssystem- und CPU-Daten, womit dann der Nachteil bei der Speicherbandbreite in der Praxis verschmerzbar wäre.

Die 16 GB Speicher sind dabei sicherlich das unterste vorstellbare Maß, nominell ist dies schließlich nur eine Verdopplung gegenüber der vorherigen Konsolen-Generation. Aber die NextGen-Konsolen werden beiderseitig ihre NVMe-SSDs auch als virtuellen Hauptspeicher benutzen, bei entsprechend sorgsamer Programmierung (wie im Konsolen-Bereich üblich) könnten dabei durchaus Spielewelten realisiert werden, welche auf dem PC dann 16-GB-Grafikkarten (oder gar mehr) erfordern. Hierzu wird die verbaute 1-TB-SSD mittels PCI Express 4.0 auf augenscheinlich 4 Lanes angebunden – wobei der NVMe-SSD von den rechnerisch möglichen 4 GB/sec Speicherbandbreite nur 2,4 GB/sec zur Verfügung stehen, der Rest geht wohl für die andere Peripherie drauf. Um dies etwas auszugleichen, verfügt die NVMe-SSD über eine Hardware-Kompression, welche rein nominell die doppelte Bandbreite erbringen soll. Dies dürfte natürlich nur ein "Voranschlag" zur Demonstration der Möglichkeiten sein, in der Praxis ist der Wirkungsgrad von Kompression schließlich immer sehr abhängig von den jeweils transferierten Daten. Als weitere Datenspeicher gibt es eine zusätzlich erwerbbare (absteckbare) 1 TB große "Expansion-Card" in grob der Form eines USB-Sticks sowie einen USB 3.2 Port zum Anschluß von externen Festplatten.

Abschließend interessant ist dann noch die Aussage zur Ziel-Performance der Xbox Series X: Es sollen unter der UltraHD-Auflösung immerhin 60 fps erreicht werden, je nach Spiel dann auch bis zu 120 fps. Dies ist eine überaus stolze Zielsetzung, welche bislang noch nicht derart zu einer der NextGen-Konsolen genannt wurde – selbiges wurde zwar vermutet, aber eben bisher noch nicht offiziell bestätigt. Mit der vorhandenen Hardware-Power dürfte dies aus PC-Sicht schwierig werden, immerhin liefert die Radeon RX 5700 XT als klassischer WQHD-Beschleuniger schon 9,4 TFlops ab, da ist man mit 12,1 TFlops bei der XBSX nur +29% drüber. Aber zusammen mit dem wahrscheinlich breitflächig zum Einsatz kommenden Variable Rate Shading (VRS) sowie der Möglichkeit zu einer intern niedrigeren Render-Auflösung (sogar dynamisch je nach Spiel-Szene bzw. Rechenlast) ist dies nicht gänzlich undenkbar. Für den PC wird dann immer noch die etwas höhere, unbeschnittene Grafikqualität und dann vor allem das Weiterwachsen der Grafikqualität im weiteren Verlauf dieses neuen Konsolen-Zyklus bleiben. Sofern Microsoft seine Performance-Zielsetzung bei der Xbox Series X aber tatsächlich erreichen sollte, käme das PC-Gaming für die FullHD- und WQHD-Auflösungen bzw. die entsprechende Hardware durchaus unter Druck.

Nachtrag vom 28. Juni 2020

Bei der Gelegenheit der Hardware-Daten zur Xbox Series S fällt auch noch ein Nachtrag zu den Hardware-Spezifikationen der Xbox Series X an: Wie Twitterer Rogame schon zur Monatsmitte schrieb, tritt die bei der XBSX zugrundeliegende "Arden"-APU mit 2 Shader-Engines samt jeweils 2 Shader-Arrays an. Dies deutet (trotz deutlich höherer Anzahl an Shader-Clustern) einen Frontend-Aufbau genau wie beim Navi-10-Chip an – womit es dann nochmals wahrscheinlicher wird, dass auch die Xbox Series X dann mit derselben (4fachen) Raster-Engine antritt. Relevant ist dies im Vergleich mit der Playstation 5, welche oftmals wegen ihrer geringeren Anzahl an Shader-Clustern gescholten wird, in diesem Punkt aber einen Vorteil hat: Denn auf nominellen Taktraten ist die Rasterizer-Power der PS5 somit um immerhin +22% stärker als jene der Xbox Series X – wie auch schon zum seinerzeitigen Rohleistungs-Vergleich vorhergesagt. Selbstverständlich sind die +18% mehr Shader-Power der Xbox Series X wirkmächtiger als jener Rasterizer-Vorteil der PS5, aber ein kleines bißchen nähert sich die PS5 damit der (stärkeren Hardware der) Xbox Series X durchaus an.

Nachtrag vom 19. August 2020

Mittels seines Vortrags auf der "HotChips 32" hat Microsoft weitere Details zur Technik der Xbox Series X bekanntgegeben. So wurde zuerst einmal die Chipfertigung auf "N7e" präzisiert – was eine custom-Abwandlung der standardmäßigen 7nm-Fertigung darstellt und keiner der drei offiziellen 7nm-Fertigungsverfahren von TSMC entspricht. Der CPU-Teil kommt mit 512 kByte Level2- und 1 MB Level3-Cache pro CPU-Kern aus – dies ist (wie bei AMDs Renoir-APU) ein Viertel des Level3-Caches der regulären Desktop-Modelle von Zen 2 ("Matisse"). Beim Grafik-Teil ergibt sich aus dem Blockdiagramm nunmehr klar das Vorhandensein von 4 Raster-Engines, womit die XBSX-GPU von den grundsätzlichen Daten her so wie ein auf 52 Shader-Cluster hochgepumpter Navi-10-Chip aussieht. Damit bestätigt sich dann auch, dass die Playstation 5 aufgrund ihres Taktraten-Vorteils eine höhere Rasterizer-Power aufweisen wird – trotz natürlich einer zurückhängender Shader-Power. Die "unnormal" aussehenden 5 MB Level2-Cache der XBSX-GPU ergeben sich dann schlicht anhand des 320 Bit breiten Speicherinterfaces, faktisch sind es auch hier wieder 1 MB Level2-Cache pro 64 Bit Teil-Interface (wie beim Navi-10-Chip).

Microsoft Xbox Series X SoC-Blockdiagramm

Microsoft Xbox Series X GPU-Blockdiagramm

Der interessantere Part der Microsoft-Ausführungen liegt jedoch sicher auf der Art und Weise, wie RayTracing innerhalb der RDNA2-Architektur zur Verfügung gestellt wird – weil dies dann natürlich auf für andere RDNA2-Chips gilt, so bei der kommenden Navi-2X-Generation. Gemäß des hierzu vorliegenden Blockdiagramms einer "Dual Compute Unit" (beeinhaltet zwei Shader-Cluster) existiert parallel zu den Textureneinheiten eine "RayTracing Acclerator Unit" mit eben diesem Zweck. Dies bedeutet dann auch, dass RDNA2-Grafikchips (innerhalb derselben Workgroup aus 2 Shader-Clustern) zeitgleich entweder nur RayTracing berechnen oder nur Texturieren können – was aber wohl kaum eine relevante Einschränkung darstellt, sondern vielleicht sogar ganz zweckmäßig ist. AMDs RayTracing-Ansatz verwendet dann desweiteren großzügig die eigentlichen Shader-Einheiten zur RayTracing-Berechnung, dürfte somit nicht ganz so performant wie nVidias RayTracing-Ansatz sein, kommt dafür jedoch vergleichsweise Transistoren-sparend daher. Für AMDs Zweck eines RayTracing-Einstiegs dürfte dies vollkommen ausreichend sein und ergibt natürlich die Möglichkeit, mehr Chipfläche für die eigentlichen Recheneinheiten freizuhalten – ein gewisser Unterschied zu nVidias Ansatz, welcher wohl eher in Richtung einer bestmöglichen RayTracing-Performance geht.

Microsoft Xbox Series X "Dual Compute Unit" Blockdiagramm