千磨万击还坚劲: 细数AMD 50年发展史,祝AMD 50岁生日快乐

2019-05-13 21:32:24 78点赞 131收藏 49评论

本文经超能网授权转载,原标题《超能课堂特刊:千磨万击还坚劲,看AMD这50年伟大征程》,作者:唐裕之,未经允许请勿转载。

1955年,晶体管发明。随后在晶体管的使用,集成电路的商业化,让更多人知道了半导体,知道了毫不起眼的沙子会是未来信息产业发展的基石,造就了高科技产业云集的硅谷。20世纪60年代到70年代间,集成电路的发展走向了快车道。不过在这几十年的时间里,有太多的公司因为各种原因消失在历史的长河中。而留下来的企业中,有一家非常独特:它没有很高的市值、一路的竞争对手远比自己强大,却在能在这么强大的压力下坚持发展,最终不仅生存下来,而且在这几十年的时间里,还让那个强大的竞争对手感受过压力,创造了商业奇迹,而这家公司就是今天的主角——AMD。

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在20世纪60年代末70年代初,“硅谷”还没有被命名为“硅谷”,电子计算机还是稀缺物,之后长达几十年的竞争对手Intel研发出了3101存储器芯片,随后推出了DRAM动态存储器,宣告王安发明的磁芯存储器成为历史。而Jerry Sanders(杰里·桑德斯)拿着筹集到的50000美元与仙童半导体的老同事,在1969年5月1日,于加州森尼韦尔市,成立了Advanced Micro Device,也就是AMD(国内翻译为超微半导体),从此开启了一段值得铭记、堪称商业史传奇的发展历程。

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如果一家公司成立50年,从时间跨度上已经足够让众人称赞。而回顾AMD这50年的发展,他挑战的对手都非常强大,从二十世纪80年代开始,在CPU领域与Intel竞争,到2006年收购ATI后与NVIDIA竞争,都是一个十足的挑战者。同行的摩托罗拉、全美达等都在挑战“巨龙”Intel失败后,只有AMD依旧在这条路上前行,虽然目前AMD的300亿美元左右的市值相比Intel的2300多亿美元市值相差甚远,但AMD不仅生存了下来,而且近些年凭借着Ryzen处理器、GPU以及半定制业务,逐渐走出了低谷,发展也走向了正轨。

AMD在过去并非没有持续扩大的机会,如曾经的K8架构时代,Athlon速龙64处理器,后来的Athon 64 X2“真双核”都是AMD的辉煌时刻,但是随后Intel就拿出了Core 2 Duo后,AMD研发没有跟上竞争对手节奏,再次落入比拼性价比的地步。随后推土机架构虽然CMT多簇式多线程技术想法很美好,但是并没有让AMD再次步入几年前的辉煌。不过好在2017年发布的Ryzen处理器逐渐将AMD拉出低谷,不过不止除了处理器外,还有显卡这条产品线的AMD,彻底走出来还需要时间。

现在就来回顾一下AMD这50年的发展历程,看看这个从筹集到50000美元发展到现今市值300亿美元左右的公司经历了什么。

1.离开仙童到草创AMD(1969年-1976年)

讲AMD的创立还是得将时间向前拨。在1947年,威廉·肖克利及约翰·巴丁、沃尔特·布莱顿发明了晶体管。之后威廉·肖克利就致力于推动晶体管商业化,在1955年离开贝尔实验室创办了肖克利半导体实验室。虽然因为他的名声及能力吸引了一批才华出众的科学家,不过科研能力强不代表管理能力强,由于其怪异的管理能力和行为,导致了8名出色的科学家离职,而肖克利也将他们成为“八叛逆”(Traitorous eight)。随后这八人拿到了来自仙童摄影器材公司的投资,成立了仙童半导体公司。因为这些出色的科学家、工程师,让仙童半导体的发展非常迅速,也由此吸引了更多的人才加盟。

前情提要到这里快要结束了,因为此时一位名为杰里·桑德斯的年轻人加入仙童半导体。在上世纪60年代后期,但是由于仙童半导体公司问题,人才逐渐离开,包括曾经创立它的“八叛逆”。最为人熟知的就是罗伯特·诺伊斯、戈登·摩尔拉上安迪·格鲁夫创立Intel。不过离开的不只是这些人,时任仙童半导体人销售部主任的杰里·桑德斯也在1968年离开了。

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仙童半导体后来也是命途多舛,不过它也为行业的发展贡献了太多的人才。

随后杰里·桑德斯与几位仙童半导体的员工,共同筹集了50000美元,在仙童半导体的所在地——桑尼韦尔,创建了Advanced Micro Device(AMD)。

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离开仙童半导体的员工,很多还是在半导体、集成电路领域,杰里·桑德斯也不例外。初期AMD主要生产逻辑芯片,同年AMD就生产了旗下第一款产品——Am9300 4位移位寄存器,与1970年开始销售。而没过多久,AMD就完成了首款拥有自主知识产权的产品的Am2501逻辑计数器,并且取得了成功。

 图片来自AMD 社交网络 图片来自AMD 社交网络

Am2501逻辑计数器Am2501逻辑计数器

在前几年AMD推出过内存条,不过那个是贴牌的。实际在历史上AMD真的推出过内存。在1971年AMD进入RAM市场,推出了64位双极性RAM Am3101。而这一年对AMD来说也是丰收年,在当年年底,AMD的销售额达到了460万美元。

创立3年多后,AMD就上市了。在此后,AMD就迎来了与Intel的第一次合作,作为Intel的大规模集成电路的第二来源,提供双100位动态移位寄存器。而AMD的产品线也快速扩展,到1975年,AMD已经有212种产品,其中有49种都是AMD专有的产品。那时的产品多数是为电信、银行、航天乃至军方提供的,所以对这些集成电路而言,稳定性是十分重要的。在1976年6月,AMD的产品凭借着过硬的质量及稳定性,成为当时十年内创立的同时获得军事及航天认证的集成电路公司。

在成立不到10年里,AMD就取得了这样的成绩,相对于“含着金钥匙”出生的Intel,也堪称优秀了。虽然此时AMD只有不到四分之一的产品是专有产品,而且有的产品是作为其他厂商的第二来源,但是在接下来的微处理器时代,虽然初期还是为其他厂商生产产品,但是AMD也逐渐开始寻找自己独特的产品路线。

2.微处理器的自主研发及“第二来源”(1975年-1985年)

Intel在1971年推出了4004处理器。4年之后的1975年,AMD进入微处理器市场,推出了Am2900系列处理器。这一系列处理器也得到了广泛的应用。它采用模块化设计,这样需要更多的集成电路来实现单个处理器集成电路的工作。Am2901是一个4位ALU(算术逻辑单元),也是整个模块化系统的核心。这个系列的处理器也有很多知名的厂商使用,如曾经著名的DEC、Xerox,雅达利甚至曾用这款处理器制造过街机。

不过对于此后对于AMD影响最大的还是在1975年成功逆向工程了Intel 8080处理器。在之后的1976年,Intel开始在其CPU内使用微码。不过在当年AMD与Intel签署了交叉授权协议,所以自1976年10月后,AMD可以在自家微处理器上使和外围设备上使用Intel的微代码。

之后AMD也算是过得比较顺利,在1977年,与德国西门子成立合资公司,不过好景不长,在1979年双方出现分歧,AMD收购了合资公司的剩余股份。随后专注于作为“第二来源”生产Intel的x86处理器。

不过也是从这时候,AMD与Intel两家纷纷扰扰的专利交叉协议纠纷就开始了。

AMD与Intel首次签订交叉协议是1976年,从那时开始,AMD可以“名正言顺”地使用Intel当时处理器的微码了。不过那时与西门子的合作,为AMD注入了大量资金,所以在那时AMD也有自主研发的微处理器,不过之后两家的分道扬镳,AMD在1981年彻底关闭了其高级微电脑子公司。

1978年Intel推出了首款16bit微处理器8086。1981年,蓝色巨人IBM开始制造自己的PC,希望使用x86处理器,但要求x86处理器的提供拥有“第二来源”,所以在1982年2月,Intel与AMD正式签署协议,此后每家公司都有权成为另一家公司开发半导体产品的第二来源供应商。

Intel的8086处理器Intel的8086处理器

同时,Intel与AMD也延长了在1976年的交叉许可协议。至此,AMD已经与Intel签署了两个协议,都是技术相关,在为Intel生产微处理器的同时,AMD也积攒了大量的制造经验。

AMD生产的8086处理器AMD生产的8086处理器

1982年,AMD开始生产8086、80186等产品。到了1984年,面对当时迅速增长的IBM PC及兼容机市场,再次逆向“克隆”出了80286芯片,并命名为Am286。虽然作为“第二来源”,但是AMD没有放弃研发,1984年还生产出了世界上第一个512K的EPROM(可擦除可编程只读存储器)和业内首款单芯片猝发错误处理器,推动了小型磁盘驱动器的进步和PC市场的发展。在1985年还被评为了“财富500强”企业。

不过1985年,半导体界发生了很大的变化,日本通过倾销本国公司生产的DRAM,迅速占领市场,这对于拥有DRAM生产线的AMD及Intel来说,都有很大的打击,所以在此之后AMD及Intel都退出了DRAM市场。20世纪80年代PC的发展,除了继续生产x86处理器外,AMD还自研处理器及CMOS工艺,1986年推出了首款单芯片压缩/扩展处理器,推进了办公自动化,之后100万位EPROM。1987年推出了业内首款与当时各种电脑显示器显卡接口以及软件全兼容的显卡。而1986年生产的Am29000(常称为29k)是AMD研发能力的体现。Am29000处理器是一款32位处理器,采用了RISC架构,而这款处理器也影响了之后AMD处理器的设计。

3.自研x86处理器,竞争展开(1984年-1996年)

在20世纪80年代后期,虽然AMD因为各种原因加强自主研发,不过在x86处理器市场上还是主要作为“第二来源”。当跨入90年代后,AMD改变颇大。在1991年3月25日,AMD首次展示Am386处理器,加入32位80386兼容CPU市场。自此AMD不再作为“第二来源”,AMD开始与Intel展开x86处理器竞争。

在1984年,Intel为了巩固市场优势,内部决定不再与AMD提供产品信息,并最终拒绝向AMD提供80386处理器的技术细节。所以在1987年,AMD向法院提出仲裁,但此时Intel取消了1982年延长的技术交换协议。而这场纠纷前前后后闹了多年,最终在1994年完结,AMD获得支持。

而这场纠纷中,Intel还对AMD予以还击。1990年,Intel与AMD进行谈判有关AMD使用Intel处理器的权利。所以在不确定知识产权的情况下,AMD重新开发了Intel已发布的x386及x486处理器。这也就是前面提到的Am386处理器。在1993年,AMD紧接着发布了Am486处理器,在相同的价格情况下提供了更高的性能,而且受到了如当时Compaq(康柏,TIm Cook曾经任职过的公司)等公司的青睐。

AMD Am386AMD Am386

 AMD Am486 AMD Am486

最终双方相互诉讼持续了很多年,到1996年算是完结。在协议中AMD获得了多年前的英特尔x386及x486微码的使用权,但是没有获得下一代处理器微码的使用权。至此双方有关微码知识产权交换的诉讼也完结了。不过到此互为对手的AMD及Intel也走上了自主研发微架构的道路。

4.自主研发之路上的竞争(1996年-2003年)

Intel在1993年退出了首款奔腾处理器,作为486处理器的继任,奔腾采用了全新的P5微架构,也是第一代超标量IA-32为体系结构。虽然此时AMD生产的Am386及后续Am486处理器也受到广泛的欢迎,但是性能上还是落后不少。

三年之后的1996年,AMD推出了K5处理器。虽然因为研发困难导致延期不少,但是这款处理器还是带来了很多创新

AMD K5处理器Die照片AMD K5处理器Die照片

。之前提到过AMD在1986年推出了Am29000处理器,使用了RISC架构。而此次K5处理器是采用高度并行的Am29000处理器的RISC架构,并且拥有x86解码前端。所以K5处理器也提供了良好的x86兼容性。所有型号的处理器都有430万个晶体管,5个可以乱序执行(Out of order)的整数运算单元及1个浮点运算单元。分支目标缓存比Intel的奔腾处理器大4倍。在缓存方面,它有一个16KB的四路组相连指令缓存及8KB的数据缓存。同时浮点除法及平方根经过机械验证,运算结果忠于真实数学结果。这些指标相比Intel的奔腾处理器更加先进、运算更加精确,但是由于时钟频率低,所以在实际性能上要低于Intel奔腾处理器,这也导致了K5处理器并没有如前作Am486处理器一样广受好评。

虽然AMD在后期通过提升频率来提高K5处理器性能,但随后AMD在1997年2月就推出了K6处理器。相比K5处理器,AMD的K6处理器做出了更大的更新。通常处理器设计会远早于发布时间,1996年AMD收购了当时另一家x86处理器生产商NextGen,NextGen的研发团队也就加入了K6处理器的研发团队。所以虽然新处理器命名为K6,但是产品与前代K5非常不同。AMD吸收了NextGen的技术,在K6系列处理器中包括了反馈动态指令重排序极致、MMX指令集以及一个浮点运算单元(FPU)。在引脚方面,K6处理器与Intel的奔腾处理器相同,可以用在采用Socket 7插槽的主板上。

AMD K6处理器AMD K6处理器

K6处理器初期频率为166MHz和200MHz,不过后期有推出了233MHz甚至是300MHz频率的版本,300MHz频率的版本于1998年中发布,此后AMD就推出了更新版的K6-2处理器。

K6-2处理器是基于K6处理器的改进版,频率更高,采用了0.25微米的工艺,将接口升级为Super Scoket 7,不过与之前的Socket 7兼容。K6-2处理器还拥有更大的32KB指令及32KB数据共64KB的一级缓存。不过最大的改进就是增加了3DNow! SIMD(单指令多数据流)指令集,显著提升了性能。所以导致K6-2处理器的晶体管数量大幅增加到了930万。

那个时候处理器设计相对于现在没那么复杂,所以处理器更新是很快的,在1999年8月,AMD就拿出了K7处理器,而且这次为K7处理器推出了一个品牌,就是到现在还在使用的Athlon(速龙)。K7架构设计团队由后来成为AMD CEO的Dirk Mayer领导。那时候AMD虽然与Intel在处理器市场直接竞争,不过AMD还是使用与Intel相同的处理器插座。不过这次AMD在处理器插座上出现了授权问题,所以AMD这次不能再使用Intel奔腾Pro、奔腾III处理器使用的SLOT-1插槽,最终使用了一个名为SLOT A的插槽。这个插槽基于EV6总线,是当初DEC为Alpha处理器开发的,速度相比此前K5、K6时代的Scoket 7插座带宽更高。

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与K7处理器相伴的还有一个计算机界大事件,就是突破GHz。通过与摩托罗拉的合作,AMD提前一年搞定铜互连工艺,进行改进后可以使用180nm工艺进行制造。根据摩尔定律,芯片的线宽的越小,功耗会减少,这样就让处理器有能力冲击更高的频率。所以在2000年3月,AMD宣布推出频率为1GHz的Athlon 1000处理器,相比与竞争对手Intel要更早一些,赢得了GHz之争。

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紧接着在2000年6月,AMD就发布了第二代“雷鸟”Athlon处理器,不同于初代采用SLOT A插槽的形式,这一代Athlon处理器也首次采用了PGA(针栅阵列)插槽形式,而这种形式的CPU插槽也成为了AMD一直延续至今插槽形式,不过AMD依旧提供了SLOT A插槽形式的CPU。相对与第一代Athlon Classic架构,”雷鸟“架构新设计了缓存架构,这样进一步提升了处理器性能。而“雷鸟”Athlon也成为那时AMD最成功的产品。

随后AMD也坚持每年一次更新的节奏,在2001年推出了代号为“Palomino”的第三代Athlon处理器,这一代处理器AMD也将其命名为了“Athlon XP”,而同年,微软发布了可以说是最经典的桌面操作系统Windows XP。这一代处理器AMD也做出了很多更新。首先是第一次在自家处理器中继承了Intel奔腾III完整的SSE指令集,而这个指令集正是Intel为了应对AMD此前早于其推出的3DNow!指令集。更厉害的是,AMD还推出了那时候的“桌面级双路”技术,而支持“双处理器”的Athlon被称为Athlon MP。不过这时第三代“Palomino”Athlon处理器还是180nm工艺制造,所以更高的频率导致这款处理器温度更高。

刚进入新千年,笔记本电脑市场也因技术水平等因素逐渐进入大家的视野中,所以AMD在2001年也推出了Palomino核心的针对移动平台的处理器Mobile Athlon 4。

之后的2002年AMD有推出了第四代Thoroughbred核心的Athlon处理器,此时AMD也首次使用了130nm工艺制程,相比于之前180nm工艺的处理器,核心面积明显减小。此时更好的制程工艺也让此时的Athlon处理器拥有了更高的频率,同时也拥有了更好的超频性能。

而随后第五代也是最后一代Athlon处理器在2003年面世了。AMD继续通过增加L2缓存及提升前端总线速率提升处理器性能,不过此时AMD面临的不再是“Coppermine”的奔腾III或是“Willamette”的奔腾4,而是更新的“Northwood”奔腾4处理器,虽然“巴顿”Athlon凭借着超强的超频性能在DIY圈备受赞誉,但是架构上的劣势也让AMD准备新处理器应对这样的状况。

早期电脑还是很贵的东西,而AMD也通过削减核心缓存等方法,推出了价格更低的处理器。所以在AMD在K7 Althon处理器推出后,还推出了一个定位低一些的品牌,称为Duron(毒龙),这个系列的处理器。Duron处理器的核心来源于Althon处理器的“Thunderbird”雷鸟核心,与“雷鸟”核心最大的区别就是二级缓存的减少,从Althon的256K减少到64KB,而这个也使得Duron的L2缓存大小还不如与之竞争的Intel赛扬处理器的L2缓存大小。不过由于Duron处理器核心还是继承了Althon“雷鸟”核心的优秀缓存设计,所以实际上Duron处理器运行速度上并没有慢多少。此后Duron处理器随着Athlon也推出了三代,直至2003年。在2001年时也针对笔记本市场推出了Mobile Duron处理器。而Duron处理器为人所津津乐道的也是其超强的超频性能,当时“毒龙铅笔法”破解倍频成为很多DIY爱好者的谈资。

不过此后Duron系列就被另一个系列取代了,就是Semporn(闪龙)。

在这完全自研处理器的时间里,AMD与Intel多次过招,互有胜负,从这也能看出AMD确实实力不俗。不过在2002年到2003年,AMD发生了几件事,其中一件就是当时的Athlon处理器性能开始落后于Intel;还有一件是与IBM合作研发SOI(绝缘体上硅)技术;而最后一件就是AMD创始人杰里·桑德斯宣布不再担任自己亲手创办公司的CEO。

5.创始人离开,64位及“真假双核”(2002年-2006年)

进入新千年后,AMD与Intel的竞争越来越激烈。不过正当此时,AMD创始人,杰里·桑德斯在2002年宣布不再担任CEO一职,交由Hector Ruiz,而更被人所熟知的名字是鲁智毅。

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在2003年,换帅一年后的AMD,继续着自己的创新之路,推出了首个基于x86架构的64位处理器——Opteron(皓龙)。作为全新的处理器,Opteron处理采用了新设计的K8架构,不过Opteron处理器是面向服务器市场的。而在同年9月23日,AMD正式将64位计算带入PC领域,推出了Athlon 64 FX处理器,主要与之后的几代奔腾4处理器竞争。虽然是64位处理器,但是它也兼容32位应用。同时K8架构也经历的很多年的发展,从130nm到65nm制程工艺,从但核心到双核心,同时CPU插座也有很多种,是AMD产品中的“老将”了。

AMD Opteron皓龙处理器AMD Opteron皓龙处理器

AMD Athlon FX处理器AMD Athlon FX处理器

在2003年,大家还在为冲击更高频率时,AMD首先走出了一条不一样的路,将已经使用多年的32位处理器更新,首次在PC领域提供64位计算。

不过虽然初期的Athlon 64处理器无论是面对前作还是对手,都非常有竞争力,不过AMD迅速在2004年中还是发布了修订版的处理器,而这些处理器都是采用130nm的SOI工艺,同时将CPU插座换成了Scoket 939。相较于未修订版的Athlon 64处理器,新版的处理器在内存控制器和前端总线进行了更新。内存控制器采用双通道设计,而HT(HyperTransport)总线频率从800MHz提升到了1000MHz,而于此同时,在“摩尔定律”的推动下,AMD处理器也跨过了100nm大关,开始采用90nm工艺制造CPU,推出了“Winchester”核心。此后在2005年推出了“Venice”和“San Diego”核心则继承前作,对缓存等方面进行了改进,如添加了在Intel奔腾4“Prescott”核心中新增的SSE3指令集,大幅修改了内存控制器。

显然AMD能这么快的发布处理器,说明了AMD准备确实很充分,而且在更新的这么多代处理器中,AMD还能在处理器设计上进行创新,也是让人感到惊叹。现在的CPU中都是内置内存控制器,而那个时代,AMD就已经在CPU中内置内存控制器了。那时由于处理器性能逐步增强,对散热也有了更高的要求,而AMD也开发出了Cool'n'Quiet功能,在负载很小时,降低CPU的运行始终以及电压,降低功耗和温度。

不过在AMD高歌猛进之时,对手Intel那边却出现了问题。2004年,Intel的奔腾4处理器通过超长的流水线设计达到了更高的频率,但是在性能上并没有取得领先。而此时因为制造工艺等原因,奔腾4处理器的4GHz并没有如期而至,所以时任Intel CEO的贝瑞特在一次产业会议上下跪,为Intel新一代奔腾4处理器取消上市而道歉。这件事也算是指出了未来CPU的发展方向,即多核心。

而在2005年,AMD就宣布了新一代的Athlon 64处理器——Athlon 64 X2。而这个型号的处理器也是第一个“原生双核”处理器。不过在不久之前,Intel就已经宣布了双核心的奔腾D处理器,采用与末代奔腾4相同的插座LGA 775,使用两个奔腾4“Prescott”核心,这也引发了之后的一个巨大争议,就是“真假双核”。

AMD推出Athlon 64 X2双核处理器AMD推出Athlon 64 X2双核处理器

在2005年AMD推出Athlon 64 X2处理器后,称其下双核处理器是“真双核”,AMD的双核在架构上更具优势,而之后又在宣传中称“一个芯片上的两个核心是真正的双核,而Intel的是一个处理器上的两个芯片,是假双核”,随后AMD与Intel之间有针对制造以及软件运行的进行了多番唇枪舌战。不过之后的结论大家也知道了,后来Intel在2006年推出的Core 2 Duo处理器也转向了一个芯片两个核心的设计。

而此时AMD的风头无两,正直最巅峰的时候,对手在2006年推出了全新的处理器架构,一扫之前颓势;而此时的AMD,也正酝酿着一次对以后影响颇深的收购

6.对手反击步步紧逼,收购ATI,却从辉煌逐渐跌落(2006年-2009年)

“真假双核”之争让AMD的名气越来越高,而且实际上那段时间里,AMD在性能上确实更加占优;而此时AMD却酝酿着一个收购计划,就是收购世界两大GPU公司之一的ATI。2006年7月,AMD宣布以56亿美元收购ATI,而AMD在此时也成为了第一家同时拥有高性能CPU和GPU的厂商。不过这个收购决定,也让AMD在接下来的一段时间内的财务出现了一些问题。虽然鲁智毅当时并没有被董事会辞退,不过随后的财务状况最终让他在2008年7月选择了辞职。这次交易对于AMD与ATI来说都造成了一定影响。自收购后,ATI在GPU领域的份额就开始下降,而AMD这边也不好过。

AMD收购ATIAMD收购ATI

2006年,Intel推出了Core 2系列处理器,其全新设计的内核架构让它无需更高的频率就能实现更强大的性能。一下子就追平了Athlon处理器对奔腾4系列处理器的优势。而在2006年底,Intel就推出了四核心处理器,这也让AMD再次处于劣势。不过好在AMD反映依旧迅速,在2007年9月推出了首款原生4核的第三代Opteron处理器,紧接着在11月就推出了全新系列Phenom(羿龙)处理器以应对挑战。不过不知是因为什么原因,在Phenom处理器中发现了TLB错误,而AMD随后修补了错误,推出了新步进的处理器解决了这个问题。

AMD推出Opteron 64原生四核心处理器AMD推出Opteron 64原生四核心处理器

第一代Phenom处理器采用了65nm工艺,CPU插座为AM2+,支持DDR2内存,拥有四核、双核以及非常独特的三核版本。

随后AMD在2008年底推出了升级版的Phenom II处理器,工艺升级到了45nm SOI,并且支持了DDR3内存。在新一代的Phenom II处理器也有四核、双核和三核心版本,而后期也推出了6核心版。

不过这一代Phenom处理器的性能相比于竞争对手还是要弱一些,不过第二代Phenom处理器却又有如当年“毒龙”以及“巴顿”那样,为玩家带来了很多乐趣,那就是“开核心”。在第二代Phemon处理器中,如三核心实际是由4核心处理器屏蔽而来的,而玩家可以通过一些手段开放被屏蔽的核心,从而达到提升性能的目的。而这个也让很多玩家去挑选能开核的处理器。虽然开核可能会导致运行不稳定的情况,但是玩家们依旧乐此不疲。

而K10核心并没有只用在Phenom处理器上,AMD也推出了采用K10的Athlon以及Sempron处理器,而这些处理器中后期也有如Athlon II X4 640T这种能满足玩家折腾之心的开核神器。

收购之后的ATI,也算是艰难的度过了阵痛期,在2008年推出了Radeon HD 4000系列显卡,而其中HD 4850成为首个浮点性能超过1TFLOPS的显卡,而HD4890则是首个核心频率超过1GHz的显卡。

虽然玩家们玩儿的开心,但是AMD在这时却过的并不好。在鲁智毅离开后,曾经领导开发过K7架构的Dirk Meyer在2008年接任了AMD CEO一职。2009年,AMD也剥离的芯片生产工厂的业务,变成了一家无厂半导体公司。

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在2009年,AMD正式剥离了旗下的芯片制造部门,成立了GlobalFoundries。AMD历经40年,成为了一家Fabless公司,而曾说过“Real men have Fabs”的杰里·桑德斯,怎么也不会想到AMD会做出这样的决定。不过此后通过一系列收购GlobalFoundries成为了业内一家不错的芯片代工厂,而且与AMD继续保持合作。

7.重整旗鼓但收效甚微,APU失意PC市场却花开别处(2008年-2013年)

在2008年鲁智毅退出后,Dirk Meyer接任了AMD CEO一职,但是由于错误估计市场,押宝PC市场,最终在2011年被取消担任CEO。随后Rory Read接替了他。

接替鲁智毅的Dirk Mayer接替鲁智毅的Dirk Mayer

Intel推出Core 2后,在2008年底推出了Intel Core处理器,而Intel全新的“Nehalem”架构再次提升了处理器的效能,AMD也只能通过性价比来吸引消费者购买产品、更多的核心数来吸引消费者。

不过AMD并没有坐以待毙,Dirk Meyer将公司专注于PC及数据中心市场,发展笔记本平台,但是他在其后的策略也导致了AMD丧失了随后崛起的智能手机等市场,他称移动及消费电子市场不会对目前的PC市场造成冲击,导致PC市场份额削减,不过随后市场证明他是错的,而他也于2011年1月被AMD董事会取消担任CEO一职,随后Rory Read加盟AMD,担任CEO。其任职期间,通过重组公司债务,引入新合作等措施,让AMD重回正轨,收入情况更加健康。

Dirk Mayer的继任者Rory MeyerDirk Mayer的继任者Rory Meyer

而Dirk Meyer在任期间,由于Intel Core 2处理器的冲击,导致AMD不得不开始研发新一代的处理器,在2011年10月,AMD推出了重整旗鼓之后的作品,采用“Bulldozer”架构的AMD FX处理器。而AMD也在此次的“Bulldozer”核心中使用了大量新技术,堪称AMD K8之后最大的革新,他改变多了传统的CPU设计思路,将CPU模块化,而每个模块有课细分为两个为内核,这两个微内核既相互独立有高度共享浮点单元、L2缓存等单元。

首先回到2007年,当时AMD再次抢先发布了SSE5指令集,不过此次对手Intel没有再被动跟随,而是推出了AVX指令集,而且由于Intel的强势,软件开发者都转向了Intel,最后AMD看到大势已去,不得已在2009年转向了AVX指令集,这也导致了“Bulldozer”未出世就遭遇险境,而之后AMD对于这个架构的革新创新才刚刚展开。

AMD在“Bulldozer”核心中采用了模块化设计,而每个模块又分为两个微内核,这样就导致了一个功能单元不再是传统的整数+浮点设计,每个模块中有两个整数单元,以及“一个”共享的浮点单元,而模块中的整数单元各自配备了一个调度器,这样可以执行两路线程,AMD将这种多线程技术成为“CMT”(Cluster Multithreading)。

“Bulldozer”架构的CMT超线程方案“Bulldozer”架构的CMT超线程方案

这个是AMD新一代处理器最大的特点,而这个特点也造成了很多问题。如在后来实际应用中,AMD的处理器性能并没有如宣传的那样出色,甚至因为这个事情惹上了集体诉讼,称AMD虚假宣传多核心处理器,到了2019年,这个案件依旧没有结果。

不过虽然模块化设计的思想在实际应用中的表现没那么令人满意,但是反映了AMD接下来的产品思路,就是通过如显卡去提升处理器的浮点运算性能。这就是AMD的APU产品线。

AMD在处理器中添加显卡部分其实早就有传言,不过真正的产品到了2011年才正式推出。不过初代产品还是使用的K10架构CPU内核,但还是给人一定的惊喜。而真正的APU是代号为“Trinity”的第二代APU,因为这一代,才真正展现了AMD的想法,就是通过显卡去提升处理器的浮点运算能力。

在现代计算机系统中,除了硬件外,还需要有软件方面的大力支持,所以为了实现这种“异构计算”的目标,AMD支持了如OpenCL C++等技术,这样可以方便的为CPU何GPU进行编程,使他们更好的协同工作,处理并发负载。

而之后2013年推出的代号为“Kaveri”的APU,则更进一步,实现了GPU直接使用CPU的虚拟定址访问系统内存,并允许CPU和GPU之间“pointer-is-a-pointer”,这样的统一定制空间让编写异构运算代码难度大大减少,而这也就是AMD的目标,让CPU和GPU真正的各司其职。

此后的APU更新更多是小修小补了。

能实现这样的能力,与AMD另一条产品线有关系,就是GPU。在2011年底,AMD正式发布了全新的GCN架构GPU,而目前GCN架构依旧是目前AMD显卡的基础,可以说是最长寿GPU架构了。这个架构在图形和计算性能方面都非常出众,所以作为DX11时代(后期其实支持DX12,不过是DX12 Feature 11_1)的显卡,在通用计算能力上非常出众,一扫曾经VLIE4和VLIW5架构计算性能低下的情况。而这也让从第三代开始的APU得以实现HSA异构计算的想法。不过遗憾的是,虽然AMD的想法非常好,而且在近几年AI大潮下,异构计算也是大势所趋,不过2013年那时,AMD早已没有2005年前后那么辉煌了,号召力远不如从前,所以此时软件开发者没有对APU提供更多的支持,所以大家对他的印象仅停留在将CPU与GPU融合上了,对于大多数PC消费者来说,“融核”仅仅存在于宣传语中。

千磨万击还坚劲: 细数AMD 50年发展史,祝AMD 50岁生日快乐

不过总有“柳暗花明又一村”,PC领域的失势不代表在其他领域也遭遇困难,AMD又开发出了“新技能”——半定制芯片,而这就是家用游戏机市场。在2013年左右,索尼的Playstation 3和微软的Xbox 360已经推出多年,此时正是要推出新一代游戏机的时候了,而双方的目光都从Power架构转向了x86架构,此时AMD已推出了“Bulldozer”架构,而且APU产品也已推出,价格也比较便宜。而PS3及Xbox360初始价格都超过了399美元,所有对于家用游戏机这样非常需要控制成本的设备来说,APU是一个很好的选择。

索尼方面找到了AMD合作开发半定制处理器,处理器方面采用了AMD的“Jaguar”低功耗核心,CPU部分采用双模块共8个核心。而GPU方面也是由AMD开发,CPU和GPU共享8GB GDDR5内存。而微软方面,Xbox One游戏机在CPU部分与索尼PS4相同,但是频率稍低,而GPU部分也是由AMD定制,CPU+GPU共享8GB DDR3内存,不过Xbox One还有32MB的高速ESRAM。

Playstation 4Playstation 4

新版Xbox One,其内部还是AMD半定制的芯片新版Xbox One,其内部还是AMD半定制的芯片

在PC领域虽然AMD努力推广HSA异构计算,但是收效甚微。但是异构计算思想却在家用游戏机领域成功实现。最近又快到了新一代家用游戏机的推出时间了,而又有传言称索尼及微软还将继续采用AMD定制的处理器。

由于PS4及Xbox One的销量斐然,也让AMD挣了不少钱,有资金去开发下一代处理器。而此时,AMD再次换帅。2014年10月,苏姿丰博士担任AMD第四任CEO。

8.设计大神回归重整旗鼓,多年后再次获得竞争机会(2014年-)

熟悉这个行业都知道,一款新架构的研发需要多年的时间,而“Bulldozer”架构已经历多年的时间了,AMD也需要一款新的处理器架构挽救颓势。在2012年芯片设计大神Jim Keller回归AMD后不久,就开始着手研发Zen微架构,但此时距“Bulldozer”架构发布实际没过多久。

在2012年到2015年初,AMD都在默默研发这个全新的架构。而此时AMD靠着“非PC”领域市场,逐渐缓解PC领域产品力缺失带来的问题。在2014年,为AMD选择方向,让AMD重回正轨的Rory Read离开AMD,随后苏姿丰博士担任AMD总裁并兼任了其第四任CEO。到2015年初,Zen架构实际开发也有3年左右了,所以在2015年初公司公布财报时,AMD透露其产品路线图,传闻已久的Zen架构也浮出水面。

苏姿丰博士担任AMD公司总裁兼任CEO苏姿丰博士担任AMD公司总裁兼任CEO

不过这时Zen微架构依旧在研发之中,而AMD的CPU产品线上还是由老产品在支撑。随着有关Zen微架构的爆料在那期间也越来越多,好的、不好的传闻也甚嚣尘上,虽然在那时AMD的股价已经开始逐渐上涨,但是人们对于其产品的实力依旧存疑。

不过此时在显卡方面AMD并没有落下。2016年,AMD推出了Radeon R9 Fury系列显卡,首次使用了HBM(高带宽内存),让AMD Radreon显卡性能有了很大的提升。不过在GPU领域,虽然GCN是一个非常优秀的架构,但是相对在GPU领域的竞争对手NVDIA,Radeon显卡的性能虽然不差,但是也逐渐开始落后。

千磨万击还坚劲: 细数AMD 50年发展史,祝AMD 50岁生日快乐

对于AMD来讲,处理器显然更加重要。在2015年,有关Zen微架构处理器的传言不断,在2015年年底,有消息称,Zen微架构处理器已经通过测试。这也让人们的期待更加强烈。

在2016年6月,AMD CEO苏姿丰博士正式展示了Zen微架构处理器,采用8核心16线程,IPC相比前代提升40%。不过“好东西”还需要等待,在2017年3月,AMD正式发布采用Zen微架构的Ryzen处理器。

AMD Zen处理器实物曝光AMD Zen处理器实物曝光

全新的处理依旧采用模块化设计,不过更加主流,最小的CPU Complex模块(CCX)内有四个x86核心,每个核心都有独立的L1和L2缓存,单个模块共享8MB L3缓存,核心一改前代的CMT多线程技术,采用了更加主流的SMT多线程。而第一代Ryzen处理器采用了双CCX模块设计,每个CCX模块通过AMD全新设计的Infinity Fabric总结/接口连接,单个处理器就由8核心了。

Ryzen处理器DieRyzen处理器Die

更加精确地控制电压更加精确地控制电压

神经网络预测神经网络预测

智能数据预读取智能数据预读取

这些亮点让AMD重新回到与Intel同一起跑线的位置。目前Ryzen处理器已经发布了两代,第二代在第一代的基础上也有一定的性能提升,采用12nm工艺。

而让更让人惊喜的是,AMD在之后也进入了HEDT市场。推出了ThreadRipper处理器,将核心数目提升到了16个。到了去年推出的第二代,甚至最大核心数到了32核。这也让消费者看到了Zen微架构和Infinity Fabric的巨大潜力。

外面那圈橙色的塑料壳可不是用来保护CPU的,这是CPU安装滑轨,没了这东西CPU可固定不了外面那圈橙色的塑料壳可不是用来保护CPU的,这是CPU安装滑轨,没了这东西CPU可固定不了

而在GPU那边,AMD也没有落下。在2016年推出了代号为“Polaris”的Radeon 400系列GPU,不过AMD在这次的GPU更新中更加注重效能,每瓦性能是前代的2.8倍。但值得注意的是,AMD并没有将Polaris定位于旗舰级,而只是一款中端显卡。在核心改进方面,AMD也改进了几何单元,提升了渲染器效率、色彩算法等,相比R9 290X显卡,其CU计算单元性能提升了15%。而之后AMD又推出了更新工艺版的Radeon RX500系列显卡。不过更大的更新是采用GCN 5.0架构的Radeon RX Vega显卡。除了常规的图形性能提升外,还有支持紧缩的半精度计算。同时为了弥补HBM2显存的带宽问题,AMD还开发了HBCC高带宽缓存控制器。

千磨万击还坚劲: 细数AMD 50年发展史,祝AMD 50岁生日快乐

AMD RTG部门的最新一作是Radeon VII,虽然已然采用的是Vega核心,不过制程工艺升级到了7nm。

不过不太好的消息是,现在AMD RTG部门主管Raja Koduri等人已离开AMD,虽然AMD已经规划了后面几代的产品,希望此后AMD GPU的发展不会受到影响。

总结:

在这50年中,AMD为消费者留下了很多出色的产品,从80x86时代,到K7、K8,以及今天的Ryzen,都在市场上有十足的竞争力。而首先推出x86-64架构、APU异构计算,也让众人看到了AMD的高瞻远瞩。虽有失误,但最终还是坚持作出改变,完善产品。

而纵观AMD这50年的发展,没有华丽的出身,从几十名员工开始,通过努力奋斗,一直活跃在半导体、芯片设计行业中。这个行业不乏天才,但很多却已陨落。留下来的,必然是精英中的精英。AMD也通过这50年的积累及创新不停发展,逐渐提升竞争力,虽然身边的对手越来越少,但AMD不但在残酷的竞争中坚持下来了, 而且在强大的对手面前,AMD也没有退缩,而是不断挑战,展现出了强大的竞争力。

今年是AMD成立的50周年,一家公司能走过50年的发展,足以说明这家公司的底蕴。希望未来AMD能继续做好自己,为消费者带来更佳优秀的产品。


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