Athlon 64

K8 este o revizie majora a arhitecturii K7, diferentele cele mai notabile fiind extensia pana la 64 de biti a setului de instructiuni x86 (numit oficial AMD64), incorporarea unui controler de memorie pe chip si implementarea unui interconect punct-punct de mare performanta numit Hyper Transport, ca parte a arhitecturii de conexiune directa. A fost principalul concurent al microprocesoarelor Intel Pentium 4, in special pentru cele cu nucleele “Prescott” sau “Cedar Mill”. In ciuda faptului ca este nativ pe 64 de biti, arhitectura AMD64 este compatibila cu instructiunile x86 pe 32 de biti, putand fi montat in socketurile: 754, 939, 940 cat si AM2.
Athlon 64, nume de cod ClawHammer si Athlon 64 FX SledgeHammer au fost lansate in 2003, fiind produse cu tehnologie de fabricatie pe 130 de nanometri. Primele modele au fost Athlon FX-51 (Socket 940) si 3200+ (Socket 754). Urmatorul nucleu aparut pe piata dupa ClawHammer a fost Newcastle, care avea cache-ul L2 injumatatit.
In 2004 AMD a lansat noi revizii pentru versiunile ClawHammer si Newcastle compatibile cu noile socketuri 939 si 940. Socket 939 a oferit doua mari imbunatatiri fata de socket 754: controlerul de memorie a fost imbunatatit prin adaugarea arhitecurii dual-channel, dubland astfel latimea de banda a memoriei, cat si prin cresterea vitezei magistralei HyperTransport de la 800 la 1000 de MHz. Socket 939 a fost introdus de asemenea si pentru seriile FX in special FX 55. In acelasi timp, AMD a lansat pe piata si noul nucleu Winchester, bazat pe o tehnologie de fabricatie pe 90 de nanometri.
Reviziile de nuclee Venice si San Diego au fost lansate in 2005. Venice, nucleul mai slab, a fost produs pentru socketurile 754 si 939 avand 512KB de cache L2. San Diego, nucleul mai rapid, includea un cache L2 dublat fiind produs la fel ca si Venice pe o tehnologie de 90 de nanometri. Ambele includeau de asemenea si setul de instructiuni SSE3. In plus, AMD a revizuit controlerul de memorie rezultand in imbunatatiri ale performantei, cat si suport pentru noile tipuri de DDR-RAM.