CPU的生產是需要經過硅提純,、切割晶圓、影印,、蝕刻,、分層,、封裝、測試7個工序,,這個過程中要進行加工各種電路和電子元件,制造導線連接各個元器件,。其工藝的先進與否關系到CPU內能塞進多少個晶體管,,還有CPU所能達到的頻率還有它的功耗。1978年Intel推出了第一顆CPU--8086,,它采用3μm(3000nm)工藝生產,,只有29000個晶體管,,工作頻率也只有5MHz,而現在晶體管數量最多的單芯片CPU應該是Intel的28核Skylake-SP Xeon處理器,,它擁有超過80億個晶體管,,而頻率最高的則是Core i9-9900K,最大睿頻能到5GHz,,它們都是用Intel的14nm工藝生產的,。
先進的制程工藝提升對于 CPU 性能提升影響明顯。工藝提升帶來的作用有頻率提升以及架構優(yōu)化兩個方面,。一方面,,工藝的提升與頻率緊密相連,使得芯片主頻得以提升,;另一方面工藝提升帶來晶體管規(guī)模的提升,,從而支持更加復雜的微架構或核心,帶來架構的提升,。根據 CPUDB 的數據,,可以看出在芯片發(fā)展歷史上,工藝提升顯著帶來了頻率提升和架構提升的作用,。隨著制程節(jié)點進步,,可以發(fā)現頻率隨工藝增長的斜率已經減緩,由于登德爾縮放定律的失效以及隨之而來的散熱問題,,單純持續(xù)提高 CPU 時鐘頻率變得不再現實,,廠商也逐漸轉而向低頻多核架構的研究。
AMD 先前代工廠商 GlobalFoundries14nmLPP 技術授權自三星,,工藝水平低于 Intel 14nm,,但同價位產品多線程性能更高。以 AMD 目前最新的 Ryzen 系列處理器為例,,Ryzen系列于 2017 年 3 月上市,,采用 ZEN 架構,制作工藝采用 GlobalFoundries 14nmLPP,,事實上 GlobalFoundries 14nmFinFET 技術于 2014 年購買自三星,,在柵極間距(Gatelength)/CPP(ContactedPolyPitch)、鰭片間距(FinPitch),、第一層金屬間距(MetalPitch)等參數上 AMD 14nm 處理器均弱于 Intel 14nm 處理器,。根據 Anandtech 性能測試結果,AMDRyzen 系列 CPU 在單線程性能方面弱于同價位 IntelCPU,,但由于采用了堆積更多核心的設計,,實際多線程性能強于同價位 IntelCPU,因而 AMD RyzenCPU 實際擁有更高性價比。
目前服務器市場英特爾占據約 99%市場,、AMD 約 1%,;桌面級市場英特爾約占 91%、AMD 約 9%,。AMD 在 CPU 市場長期位于市場第二,,近幾年來市場份額有顯著下降。但自2017 年 AMD 發(fā)布 Ryzen 新系列之后,,新品獲得較好反響,,市場份額開始好轉。2018 年AMD 服務器 CPU 市場份額已回升超過 1%,,個人電腦 CPU 市場份額亦回升至 10%左右,。
AMD轉投臺積電后,工藝水平趕超英特爾,,有望持續(xù)擴張市場份額,。近期 AMD 宣布在 7nm 節(jié)點采用臺積電工藝,其長期合作的代工廠 GlobalFoundries 放棄 7nm 研發(fā),。一方面,,由此可見賽道壁壘持續(xù)提高,GlobalFoundries 7nm 技術進展已無法滿足 AMD 需求,,臺積電在有限的未來先進工藝代工中難以看到對手,。另一方面,CPU 已經進入 Fabless + Foundry 階段,,英特爾與 AMD 之間的競爭實質上變?yōu)橛⑻貭栕鳛?IDM 與臺積電代工工藝的競爭,。由于臺積電 2018 年 Q2 已量產 7nm 工藝,AMD 有望從 2019 年上半年逐漸出貨7nmCPU 產品,,而英特爾 10nm 預計 2019 下半年量產,,實際出貨恐延后至 2020 年。AMD有望工藝領先 Intel 一年左右,,未來一年內在服務器端和個人電腦端 AMD 有望持續(xù)擴張市場份額,,預計 AMD 與臺積電雙雙獲益。