芯片世界觀︱AMD Zen處理器的14nm工藝要用4年是什么概念

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• 根據(jù)第一次透露的基準(zhǔn)測試結(jié)果到現(xiàn)在的各種數(shù)據(jù)可以推斷，Ryzen 四核處理器的實際表現(xiàn)介于英特爾的四核 CPU 和八核 CPU 之間。
• 據(jù)預(yù)測，Ryzen 在高負(fù)荷的多線程應(yīng)用中確實具備一定的競爭力，但在更多面向低線程的應(yīng)用中，它仍然不是英特爾的對手。
• 順便說一下，最近有傳言聲稱 Ryzen 可能會實現(xiàn)更高的超頻時鐘，這意味著最終的產(chǎn)品表現(xiàn)出的單線程性能將比最初的數(shù)據(jù)更加出色。
• 然而，AMD 已經(jīng)確認(rèn)，Zen 架構(gòu)和后續(xù)的修訂版本都將采用 14nm 光刻制造工藝，直到 2020 年才可能上馬 7nm 光刻技術(shù)。
• 在我看來，AMD 這次又錯過了一個趕上英特爾的機會，因為英特爾到 2017 年年底會用上 10nm 光刻技術(shù)，到 2019 年時則會推出一個全新的架構(gòu)。

我此前談到對 AMD 的 Vega 和 Zen 架構(gòu)的一些擔(dān)憂，并且回顧了 AMD 的兩大競爭對手 - 英特爾和英偉達(dá) - 的相關(guān)進展。我的擔(dān)心是，Vega 產(chǎn)品的發(fā)布時間正好趕在英偉達(dá)的帕斯卡架構(gòu)發(fā)布一年之后，這樣它將不得不和英偉達(dá)同一時期發(fā)布的升級版的帕斯卡架構(gòu)（消費級產(chǎn)品）和 Volta（專業(yè)級 / 企業(yè)級產(chǎn)品）競爭。根據(jù)最近的市場傳言，Vega 的上市時間大概在 5 月到六月之間，果真如此的話，它將直接和 2016 年發(fā)布的帕斯卡架構(gòu)的升級版和 Volta 狹路相逢。

而另外一個擔(dān)憂是，AMD 可能會在一段時期內(nèi)使用 14nm 光刻技術(shù)和英特爾即將推出的 10nm 產(chǎn)品同臺競技，現(xiàn)在看來，這也是非?？赡馨l(fā)生的情形。不僅如此，AMD 還將面對英特爾的全新設(shè)計的沖擊，全新設(shè)計將摒棄傳統(tǒng)的指令和相關(guān)單元，以大大提高效率并大幅度降低 Core 的尺寸。最近的一條消息顯示，依賴于 14nm 光刻制造工藝的 Zen 架構(gòu)的生命周期將持續(xù)到 2020 年，Zen 顯然需要經(jīng)過若干代的修改，但是這些修訂版本都基本沿用相同的“內(nèi)核”架構(gòu)，而且這么長時間不進行光刻技術(shù)的任何升級顯然也是一個很大的缺點。

AMD 的股價在本輪上漲周期已經(jīng)上漲了 380%，這么優(yōu)秀的表現(xiàn)肯定包含了對于 Zen 的美好希望和積極預(yù)期。記住，Zen 設(shè)計能夠?qū)?IPC 提升高達(dá) 40%，而且制造工藝從 28nm 遷移到 14nm 也是良好性能的一大保證。然而，即使是最小的失望或稍微沒有滿足預(yù)期也可能觸發(fā)股價最終的崩潰，屆時需要經(jīng)過很長的時間才能恢復(fù)。

預(yù)計 Ryzen 的表現(xiàn)
首先，回顧一下之前泄漏出的各種數(shù)據(jù)，Ryzen 看起來在多線程應(yīng)用中真的具備一定的競爭力：例如，AMD 已經(jīng)表明，在某些特定情況下，Ryzen 能夠稍稍擊敗英特爾的 Broadwell 八核（售價為 1000 美元的 CPU）。再深入發(fā)掘一下來自法國的其他數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)，在一系列多線程基準(zhǔn)測試中，Ryzen 八核版本的性能表現(xiàn)介于 i7 6800K（六核）和 i7 6900K（八核）之間。

最初“流行”的預(yù)測是，頂級的 Ryzen 版本的市場售價約為 500 美元，這顯然是一個極具競爭力的價格。 然而，根據(jù)最近的傳言，其價格范圍可能在 550 美元到 750 美元之間 - 雖然仍然非常有競爭力，但這將使其與英特爾解決方案的價格差變小。此外，還有另一個傳聞指出 AMD 并沒有準(zhǔn)備任何 6 內(nèi)核產(chǎn)品的 SKU（庫存單位）。如果是為了追求 8 內(nèi)核數(shù) SKU 的更高利潤，顯然這種策略是明智的，但是同時，這種策略留出了一個英特爾顯然不會放過的市場空間。

另一方面，當(dāng)考慮單線程應(yīng)用時，Ryzen 的性能通常要弱于英特爾的產(chǎn)品系列，但是 Ryzen 的表現(xiàn)肯定會大大超過 AMD 之前的 Family 15h 架構(gòu)（Bulldozer、Piledriver、Steamroller、Excavator）。

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更高的超頻時鐘
不過，根據(jù)最近的傳聞，Ryzen 的單線程性能的表現(xiàn)可能比較積極；在上次路演中，八核 Ryzen 的運行主頻為 3.6 GHz，其超頻時鐘可以達(dá)到 3.9 GHz。與在法國展示的時鐘僅為 3.3 GHz 的工程樣片相比，這次時鐘更高。時鐘速率達(dá)到這種級別，我們可以期待其多線程性能更佳，單線程性能更可能會帶來一些驚喜。最終面市的版本的超頻時鐘可能達(dá)到 4.0 GHz，而這正是英特爾的 i7 6900K CPU 的 Turbo Boost Max 3.0 頻率。

當(dāng)然，我們對所有這些數(shù)據(jù)都必須保持一點警惕，因為迄今為止仍然沒有 AMD 官方的第三方基準(zhǔn)測試或可靠的審查。所以，當(dāng) Ryzen 最終發(fā)布時（可能在 2 月底），實際情況可能有所不同。

那不勒斯（Zen）
那不勒斯（用于服務(wù)器 / 高性能計算的 Zen）將在未來幾個月進入市場，其頂級 SKU 將提供 32 核 /64 線程。鑒于 Zen 的預(yù)期表現(xiàn)，我們可以期待那不勒斯會取得非常好的市場結(jié)果，但是要談到純粹的性能競爭力就很難講了，主要原因要歸因于基本時鐘：據(jù)說那不勒斯的基本時鐘為 1.4 GHz，而超頻時鐘為 2.8 GHz。AMD 把基本時鐘做得這么低，預(yù)示了那不勒斯很難在正常的 TDP 下讓所有 32 個核心都保持高時鐘速率運行。因此，與英特爾即將面世的運行主頻預(yù)計至少在 2.1 GHz 的 Skylake-EP Xeon E5-2699 V5 相比，AMD 可能必須在價格方面壓得足夠低。不過，AMD 有可能最終會做出一些修訂，從而能夠在既定的 TDP 下實現(xiàn)更高的主頻。在任何情況下，激進的定價策略都將降低產(chǎn)品的利潤率。

英特爾的 10nm 路線圖
對于英特爾來說，其第一款 10nm CPU 將在今年下半年進入市場。Y 和 U 版本都將采用最新的 Cannon Lake 架構(gòu)，并且它們都會利用更低尺寸的光刻技術(shù)實現(xiàn)更好的時鐘速度 / 能耗權(quán)衡。到了 2018 年，英特爾很可能甚至在 U（28W）、H（45W）和 S / R（> 45W）版本上采用 10nm 光刻技術(shù)。

同時（2017 年至 2018 年），英特爾將推出 14nm 的 Coffee Lake，它針對 Kaby Lake 進行了一系列優(yōu)化，是第一款用于移動應(yīng)用的六核心消費級產(chǎn)品。 因此，英特爾可能會把這種六核配置用在高端桌面 / 移動產(chǎn)品上，而可能在接下來的季度中面向發(fā)燒級用戶提供 12 或 14 個核心的頂級產(chǎn)品解決方案。

顯然，Skylake X 和 Kaby Lake X（用于高端桌面電腦和發(fā)燒級桌面機）不會提供任何相關(guān)的 IPC 升級，但它們可能會由于光刻技術(shù)的改進而實現(xiàn)更出色的效率優(yōu)化。Coffee Lake 和 Cannonlake 會在 IPC 上進行一些升級，但這兩者最顯著的性能提升是由更高的核心數(shù)量和 10nm 光刻技術(shù)提供的更高效率帶來的。

無論如何，AMD 預(yù)計會在類似的時間框架內(nèi)提供 Zen+修訂版，但它仍將會采用與 2017 年上半年進入市場的產(chǎn)品相同的核心配置，這意味著英特爾可能會在接下來的幾個季度中恢復(fù)一些優(yōu)勢。

英特爾新架構(gòu)
但真正能對 AMD 造成致命威脅的是，英特爾正在開發(fā)一種新架構(gòu)，以代替現(xiàn)在已經(jīng)步入老年的“Core”家族。未來的新架構(gòu)將是一個完全獨特的變革，會徹底改變英特爾的戰(zhàn)略和其在 CPU 上的通常行為。

英特爾正在大力開發(fā)一種能夠擯棄傳統(tǒng)單元的架構(gòu) - 這些傳統(tǒng)單元和指令基本上是為了實現(xiàn)向后兼容。在新架構(gòu)下，英特爾將能夠大幅度減少單核的規(guī)模，其核心架構(gòu)將更簡單，而且不會帶來老的指令負(fù)擔(dān)。這意味著英特爾能夠使用空閑的新物理空間，以便加強每個核心的計算能力，而且，在這些空閑物理空間下也可以添加更多的附加核心。

同時，一個更小的內(nèi)核能夠使得在不增加功耗的情況下提高核心時鐘頻率，從而實現(xiàn)更高的效率。

此外，一旦這種架構(gòu)進入市場，軟件開發(fā)商將開始“慢慢地”放棄軟件的向后兼容性，因此，隨著向后兼容性需求的逐漸減少，軟件將變得更輕、更快，長遠(yuǎn)來看，這是件不可小覷的事情。

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Zen 長時間停留在 14nm 上
那么，AMD 的問題在哪里呢？AMD 問題的本質(zhì)在于 Zen 架構(gòu)及其后續(xù)迭代版本將長期停留在 14nm 光刻技術(shù)上。

Zen(2017) - Zen+(2018/2019) - Zen++(如果這個版本稍微延遲一些，它可能會采用 7nm 制造工藝)很可能都采用 14nm 光刻技術(shù)，意味著這幾個版本的升級只是做一些簡單的調(diào)整。Zen 架構(gòu)將表明，一個經(jīng)過精心改造和設(shè)計的架構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)非常出色的性能，但是，真正巨大的調(diào)整和改進需要消耗大量的開發(fā)時間，因此，按照目前這種路線圖，我們不能指望這幾個迭代版本能實現(xiàn)多大的改進。

7nm 光刻技術(shù)預(yù)計將伴隨著第一波新的消費級 CPU 和 APU 于 2020 年或者 2021 年的某個時間面市。順便說一下，來自格羅方德的 7nm SOI 工藝預(yù)計能提供和英特爾 10nm 光刻技術(shù)類似的間距密度，而英特爾預(yù)計也將在類似的時間發(fā)布其 7nm 光刻技術(shù)。

現(xiàn)在的態(tài)勢是：一方面，AMD 仍然會在格羅方德的 14nm 光刻技術(shù)上進行一些逐步的架構(gòu)升級，另一方面，英特爾不僅會實施其 10nm 光刻技術(shù)（Cannonlake 和更高版本），還將提高每個 CPU 的總核心數(shù)（Coffee Lake 和其它），新的光刻技術(shù)將使英特爾能夠在無需進行相關(guān)的架構(gòu)調(diào)整的情況下大幅降低功耗并提高效率。 不過，最重要的是，英特爾將采用全新架構(gòu)，放棄所有傳統(tǒng)的支持單元和指令。

顯然，AMD 將在一段時間之后遵循相同的路徑，以便簡化其 x86 架構(gòu)，但它的動作會慢一些。 因此，AMD 需要在市場營銷上積極進取，以充分利用其可能恢復(fù)的競爭力。

AMD 現(xiàn)在的實際股價略高于 12 美元，看起來是挺貴的，再加上最近的飆升，AMD 的股價在過去 52 周累計上漲了 450%。最近之所以再次飆升，是得力于良好的季度報告，報告顯示，AMD 損失減少，營收也比較體面。在這方面，部分歸因于新的游戲機和分立 GPU 的銷售火爆，AMD 的 GPU 銷售表現(xiàn)不錯。

不過，這些 GPU 銷售數(shù)據(jù)不能被認(rèn)為是造成營收持續(xù)改善的原因，因為最近這次 GPU 的牛市主要是出于兩個原因，一個是制造工藝從 28nm 躍遷到 14/16nm 使得效率和性能大幅度改善，一個是之前的 GPU 在 28nm 時代停留太久阻止了 GPU 的代際改善。我個人認(rèn)為，在未來兩到三年內(nèi)很難再看到像這次這么好的 GPU 的表現(xiàn)了。

關(guān)于 Ryzen 的競爭力的傳言已經(jīng)反映在了當(dāng)前的股價中。Ryzen 的性能表現(xiàn)肯定會非常出色，而且完全可能與英特爾一較高下 - 這是一個引人注目的投資機會。我對 AMD 的關(guān)注重心集中在 CPU 上：GPU 版塊包括分立 GPU、游戲機 GPU 和專業(yè)級 GPU，但是我之前就已經(jīng)解釋過 GPU 不可能成為真正改變 AMD 命運的盈利來源。英偉達(dá)的競爭過于強大，在我看來，AMD 的某些專業(yè) GPU 仍然算不上業(yè)界最佳。

對于 AMD 而言，真正有機會扭轉(zhuǎn)其財務(wù)和銷售狀況的是其 CPU/APU 部門，即使 Ryzen 最終的表現(xiàn)和目前的市場傳聞非常一致，等到它真正在市場上與英特爾的產(chǎn)品并駕齊驅(qū)，屆時 AMD 股價也肯定會暴漲，因為業(yè)界大多認(rèn)為 Ryzen 的性能表現(xiàn)略遜色于英特爾，但其產(chǎn)品價格會一如既往的低。相反，由于現(xiàn)在的炒作非常樂觀，即便是一點小小的失望或者性能低于預(yù)期都會觸發(fā) AMD 股價暴跌。

這種情形有史可鑒：在過去幾年中 AMD 數(shù)次令人失望。上市前大肆炒作，最終產(chǎn)品上市時卻沒有達(dá)到人們的期望。我們看到，現(xiàn)在人們對 Ryzen 的期望非常高 - 甚至比之前的更高。然而，現(xiàn)在已經(jīng)有一些非官方的性能測試基準(zhǔn)，可以為人們的期望提供一個堅實的基礎(chǔ) - 之前的產(chǎn)品并沒有得到現(xiàn)場實時演示和不俗的泄漏性能基準(zhǔn)測試結(jié)果的支持，所以我覺得這次 AMD 應(yīng)該不會讓客戶再次失望了。
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