【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

2020-11-14 15:57:23 18点赞 18收藏 8评论

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声明:文章观点仅代表作者本人,不代表机核平台立场



2012年8月1日,苹果公司高级芯片架构师Jim Keller宣布加入AMD。这是他自1999年离开AMD之后的再次回归,这位顶级设计师帮苹果公司打造了Apple A系列处理器,为全球数亿台iOS设备提供了强劲的动力。彷佛是觉得移动ARM芯片领域已经没有什么值得挑战了,他决定回到老东家AMD,挑战一下x86高性能芯片领域的绝对霸主:Intel。
AMD在一年前刚刚发布了堪称灾难性的“推土机(Bulldozer)”架构,由于过高的功耗与低劣的单核性能,过度追求高并发带来的低效率让AMD的高端市场全面失守,Intel则凭借着全新的“Sandy Bridge”架构一路高歌猛进,将AMD几乎全线击溃,公司的股价从2006年高位的40.33美金一路狂跌到不足3美金。
雪上加霜的是AMD投入了无数人力物力的芯片厂GlobalFoundries一直无法保质保量的稳定供应芯片产出,使得本就有缺陷的产品竞争力进一步下滑。意识到前景不妙的管理层下定决心要扭转局面,他们开始了大刀阔斧的改革。【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen(FX-8350 "piledriver")
此时的AMD主要面临着3大问题,而这几个问题环环相扣:

  • 主力产品有严重缺陷,毫无竞争力且无法通过小修小补解决问题

  • CPU生产状况不稳定,无法在成本和效率上取得较好的平衡

  • 公司高端市场全丢,利润锐减

没有拿得出手的产品就无法获得稳定的收入与利润去提升改善自己的生产工艺与流程,进一步导致产品竞争力不足,自身品牌口碑下滑,高端市场拱手让人。为了解决这些问题,AMD首先出手了GlobalFoundries的股份,从所有者变成了客户,更重要的是与台积电(TSMC)建立了合作关系,将未来的产品生产逐步委托给台积电。
由于新制程的研发耗费巨大,GlobalFoundries在尝试攻克7nm制程失败后便宣布放弃了7nm制程的研发,这让AMD进一步确立了以台积电工艺为主的研发方向。虽然生产的问题得到了缓解,但最关键的产品问题还没有头绪,失去利润最丰厚的高端市场后,AMD收入大减,而新一代CPU的研发又需要大量资金,AMD只能一边用“推土机”的改良款CPU去和Intel竞争,一边维系新产品的研发。还好Microsoft和Sony每年都贡献千万级的芯片订单,让AMD有了稳定的收入来源,再加上全新的生产工艺,接下来只需要推出一款能够让AMD重新回到竞争的全新产品,这就是本文的主角:Ryzen。

【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

AMD在2015年正式确认了下一代CPU产品将以Ryzen命名,使用全新设计的“Zen”架构,同时宣称全新的CPU会带来超过40%的IPC性能提升,接近Intel同期高端产品的性能。新产品的流言已经在AMD用户群体中传播了一年,终于等来了官方的正式消息。全新的CPU将在2016年发售(实际是2017年初),市场还需要等待一年多。在“推土机”的生命周期里,AMD的产品以低效率著称,这一次,Ryzen能扭转局面吗?
Jim Keller和他的团队抛弃了前代“推土机”架构的大部分设计,借鉴了很多Intel的设计理念打不过就加入,将整个架构的重点放在了效率提升,保留了上一代的可扩展性。不再追求高频率,脚踏实地将IPC提高,他们还把前代产品动辄200W的TDP大幅压缩至95W,其中走量的中端产品TDP和Intel的竞品持平,均为65W。在提高了效率与单核性能之后,再利用模块化设计带来的可扩展性,直接推出了8核心16线程的拳头产品,在多核性能上大幅领先Intel的竞品。这一次的多核性能并没有以单核性能和功耗发热作为代价,而是在高效率与优秀设计的基础上实现了反超,AMD不仅实现了自己路线图上的规划,产品售价还比对手便宜。
2017年2月首发的AMD Ryzen 1700X/1800X宣布桌面CPU市场结束了4核时代,正式迈入8核的纪元。Intel Core i7 6900K 8核处理器的市场售价为1100美金,而Ryzen 1700X的售价只要400美金,如果是普通版本的1700甚至只需要330美金,更不用提Intel Core i7 Extreme系列CPU需要配合专门的高端主板才能使用,而AMD只要对主板的要求非常宽松,还全线开放超频使用。

【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

市场对Ryzen的反应比较一般,毕竟“推土机”不仅推掉了AMD的大部分市场份额,也推掉了AMD CPU的名声。但这是一个好的开始,AMD还有很远的路要走,第一代Ryzen产品有着各种各样的问题和缺陷,但它是成功的,不仅在性能上有着自己的优势(多核性能),并且发热表现与运行效率比起“推土机”有了长足的进步,AMD反击的第一步十分稳健。
Intel的反应不可谓不迅速,在感受到了来自Ryzen的威胁之后立即将高端i7从4核心8线程增加到6核心12线程,并且将最大睿频进一步拉高到5.0GHz,同时市场部门火力全开,以“最强游戏CPU”为宣传重点在全球市场进行大规模营销活动。此时的Intel虽然多核性能稍显劣势,但是单核性能的优势十分明显,领先同期的Ryzen产品超过20%左右,在游戏性能上凭借着更高的主频,领先幅度更大。虽然Ryzen来势汹汹,CPU市场占有率的格局却并没有发生根本性的变化,不仅如此,Intel凭借着游戏CPU的营销攻势反而继续扩大自己的营收与利润,不过Intel的麻烦才刚刚开始。

【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

不同于用户们期待的Zen 2架构,AMD在首发Ryzen成功之后推出的迭代产品是基于“Zen +”的Ryzen 2000系列产品,架构上并没有太多的变化,针对Ryzen初代暴露出的一些问题做了修正,进一步提升了IPC性能,玩家们对这一代产品的表现评价比较一般,但还是帮助AMD继续扩大了Ryzen的销量,毕竟价格优势是全面的,不仅CPU便宜,主板也便宜,并且大部分产品都自带散热器,为用户省去了一笔开销。DIY市场上推荐Ryzen处理器的人开始多了起来,而且Ryzen 2000系列CPU单核性能与Intel的产品差距已经来到了15%左右,根据AMD的路线图,这一差距将在下一代“Zen 2”产品上市后抹平,而AMD也确实做到了。

【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

2019年7月发布的“Zen 2”架构,Ryzen 3000系列产品让AMD的CPU IPC再一次和Intel的产品站在了同一起跑线上,差距仅有5%左右。AMD忍痛抛弃GlobalFoundries的远见在此时此刻得到了回报,TSMC的7nm工艺让Ryzen 3000实现了功耗与性能的均衡,主频从勉强4.0GHz提升到了4.3 - 4.4GHz,并且发热控制十分优秀。意义更为重大不在桌面,而是移动平台,Ryzen 4000系列移动CPU帮助AMD第一次在笔记本电脑平台上实现对Intel产品线的全面反超。不仅仅是性能上AMD的产品有优势,在发热与续航上大部分都领先Intel的同类产品,甚至出现了低压产品性能比Intel标压产品还强的局面。

【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

目前的PC市场出货量,笔记本电脑占了一大半,能够成功啃下笔记本市场的一部分让AMD真正撬动了Intel的垄断统治,在前两代Ryzen发售之后,CPU市场占有率一直没有什么变化,Intel和AMD大致保持着8:2的比例,但随着“Zen 2”桌面CPU与笔记本CPU上市后,AMD的市场比例开始迅猛提升,这还是建立在大部分笔记本厂商只在中低端模具使用AMD处理器的情况下。7nm制程带来的发热与功耗优势在移动平台这一特殊品类下被放大了数倍,消费者们发现搭载AMD处理器的笔记本不再是性能低下、发热严重、噪音惊人的电子垃圾,反而凭借惊人的性价比带来一台又一台的爆款机型。

【不讲武德】最强游戏CPU桂冠易主:AMD Ryzen

但AMD并没有在这里停下前进的脚步。
根据AMD早前公布的CPU产品路线图,Zen 3的IPC性能比起Zen 2会有最多19%的提升,考虑到Zen 2和Intel竞品的IPC差距已经缩小到了5%左右,如果AMD的计划能够实现,那么这将是AMD在十多年里第一次实现对Intel CPU单核性能的反超。随着时间逐渐靠近Zen 3架构Ryzen 5000系列CPU的发售日,各路媒体也放出了相关的评测,结果出人意料又在情理之中:Intel在2020年11月5日这一天,失去了最强游戏CPU的桂冠。
当一块CPU的单核性能与多核性能都比对手强的时候,那么游戏性能自然也不例外,很简单的逻辑。AMD再一次兑现了诺言,带来了最高19%的单核性能提升,一举反超Intel Core 11代处理器产品,在各种测试里Zen 3的性能优势十分明显,备受诟病的主频这次也终于突破了5GHz的门槛。
在初代Zen架构产品发售后的3年以后,AMD是如何做到19%这一近乎不可思议的单核性能提升的?答案很简单:从头再设计一次。
在发售前AnandTech刊登的AMD CTO采访中,CTO Mark Papermaster(纸王)提到AMD内部有2个CPU设计团队,初代Zen(包括Zen +)以及Zen 2是第1个团队的作品,Zen 3则是第2个团队的成果。他们汲取了很多第1个团队的经验与教训,从底层重新设计了Zen 3架构,而不是业界常见的逐步迭代式设计。他们明白前两代Ryzen的最大问题就在于内部CPU核心节点之间的通信带来的延迟问题。他们彻底解决了这一点,而且效果显著,最直观的表现就是那大大的19% IPC提升。不仅如此,他们在带来性能提升的同时还大幅提高了运行的效率,虽然看起来功耗和Zen 2的CPU没什么区别,这可是在提高了频率和性能之后的结果,更不用提Zen 3同样使用的是TSMC 7nm制程,你不得不对AMD的设计团队致敬。
注:Jim Keller在Ryzen发布之前离开了AMD,去了Tesla开发Autopilot,后面去了Intel,前几天刚从Intel辞职。
2017年发售的Ryzen 1000系列为AMD确立了未来的前进方向。
2019年发售的Ryzen 3000系列为AMD带来了制程的优势。
2020年发售的Ryzen 5000系列则是AMD CPU的全面反超。
在过去的3年中,AMD靠一套绵密的组合拳稳健地向Intel发起了进攻,IPC、运行效率、主频频率的问题被他们一个一个解决,PPT上的承诺逐一变为了现实,在可见的未来,AMD的优势还会继续扩大。AMD的市场份额、营收都开始攀升,股价更是从不到3美金冲到了历史高位的85美金左右。Intel虽然宣称解决了10nm的问题,但12代CPU还是14nm制程,他们表示12代处理器会有14%的IPC提升,但这也就和Zen 3勉强打平,等到大规模铺货的时候,采用TSMC 5nm制程的Zen 4处理器也快上市了。Intel将面临连续两个圣诞商战拿不出可以和竞争对手相抗衡产品的局面。不仅如此,AMD和Arm芯片在服务器领域正在迅速蚕食Intel的份额,加上笔记本平台的持续失血,Intel的未来到底如何还犹未可知。AMD用8年的时间逐一解决了文章开头的3个问题中的2个,有了稳定的供货保证,拿出了富有竞争力的产品,现在他们现在需要向高端市场进发,获取更多的利润来投入到未来的研发当中。
AMD暂时在x86性能竞赛上取得了领先,Intel成了追赶的一方,但在这两者竞争时,来自另一个位面的存在渐渐投下了自己的阴影,x86的未来究竟如何,让我们拭目以待。

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