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乘風(fēng)破浪的多核CPU

2020-07-08
來源:Alter聊IT
關(guān)鍵詞: CPU 微處理器 晶體管 10nm

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技術(shù)賽道的較量本就充滿不確定性,押對了方向不難逆風(fēng)翻盤,,做錯了決策也可能面臨瀕死時刻,。

長時間告別“話題中心”的CPU市場,最近發(fā)生了幾件大事:

1月初的時候,,AMD正式公布了銳龍 4000系列移動處理器,,除了呼聲最高的“Zen 2”架構(gòu),還將移動處理器帶入了7nm時代,。


6月份的蘋果WWDC上,, 向外界披露了Arm 架構(gòu) Mac 計算機的大量細(xì)節(jié),蘋果與英特爾長達(dá)15年的合作將在Mac“變芯”后終結(jié),。

知名市場調(diào)研機構(gòu)IDC也沒閑著,,趁勢發(fā)布了《多核CPU發(fā)展趨勢白皮書》,指出多核心是CPU提升性能,、降低能耗的必然選擇,。

看似缺少直接關(guān)聯(lián)的三件大事,,卻讓外界窺見了移動CPU市場的現(xiàn)狀:引領(lǐng)創(chuàng)新的旗手已經(jīng)悄然換了人選,大客戶對“擠牙膏”式的創(chuàng)新失去了耐心,,而市場對移動處理器的大方向又前所未有的篤定,。

一連串的大事件背后,“年齡偏高”的CPU似乎正在迎來乘風(fēng)破浪的新時代,。

01

多核化與“性能戰(zhàn)爭”

對于移動CPU市場的暗涌,,第三方調(diào)研機構(gòu)IDC在白皮書中給出了這樣的觀點:

“盤點近十年主流移動CPU的發(fā)展歷程,核心數(shù)常年徘徊在雙核和四核,,隨著制程工藝,、架構(gòu)的升級,主流移動CPU的核心數(shù)已經(jīng)提升至八核,,未來低功耗,、高性能的多核CPU將成為評價CPU綜合性能的最直接 、最鮮明的指標(biāo) ,?!?/p>

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單從字面上看,IDC并沒有解釋移動CPU市場為何會出現(xiàn)變局,,僅僅是對多核化的趨勢進(jìn)行了注解,。如果對CPU的進(jìn)化史稍作了解,理解了CPU市場長期存在的“性能戰(zhàn)爭”,,以及英特爾與AMD此消彼長的賽點,就不難找到答案,。

從1971年第一塊微處理器4004誕生開始,,性能一直是CPU市場的標(biāo)桿,也由此開啟了長達(dá)34年的“主頻大戰(zhàn)”,,CPU的主頻一路從KHz走到MHz,,再然后是越過GHz的終點線。主頻不僅主導(dǎo)了CPU的技術(shù)路線,,也潛移默化的影響了消費者的認(rèn)知,,即便是知識儲備不足的數(shù)碼小白,都知道看主頻性能選CPU,。

可一味地提高主頻顯然是不可持續(xù)的,,主頻越來越高意味著功耗越來越高、發(fā)熱也越來越嚴(yán)重,,終究是一條死胡同,。于是從2006年開始,英特爾和AMD紛紛轉(zhuǎn)向多核產(chǎn)品的研發(fā),,采用多核設(shè)計的CPU性能可以輕松超越過高主頻的單核產(chǎn)品,,并且在發(fā)熱和功耗上都有著無可比擬的優(yōu)勢。

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在英特爾和AMD的角力下,短短三年半的時間就完成了從單核到雙核再到四核的跨越,,可在此之后幾乎陷入了停滯,。特別是在移動CPU市場,直到2019年四核都還是CPU的主流配置,,再次回到了提高主頻來提升性能的老路,。

問題出在了制程工藝上。按照物理學(xué)規(guī)律,,CPU的制程工藝越小,,意味著單個晶體管的尺寸越小,同樣的內(nèi)核面積可以放下更多的晶體管,,同樣的空間內(nèi)可以增加更多內(nèi)核,;同時制程工藝越小,元件的電容就越小,,電流在晶體管中的傳輸距離越短,,CPU的主頻可以進(jìn)一步提升,功耗也能不斷降低,。

也就是說,,CPU的“性能戰(zhàn)爭”開始變得多元化,主頻不再是唯一的衡量標(biāo)準(zhǔn),,CPU架構(gòu)所決定的IPC性能,、工藝制程上的優(yōu)先級等都將左右CPU的“戰(zhàn)斗力”。


英特爾和AMD的命運轉(zhuǎn)折點也在于此,,前者仍然止步于14nm制程的時代,,10nm工藝尚未進(jìn)入到量產(chǎn)階段;后者的銳龍 4000系列已經(jīng)搶先邁過7nm工藝制程的門檻,,移動CPU的核心數(shù)也升級到了八核,。

02

市場端的二次加速

至少蘋果已經(jīng)開始用腳投票。

拋棄英特爾選擇自研,,表面上的原因是進(jìn)一步打通蘋果的應(yīng)用生態(tài),,并畫出了Mac電腦上兼容iOS和iPadOS應(yīng)用的大餅。同時也出現(xiàn)了另一種聲音:“英特爾過去幾年在芯片上的進(jìn)步并不明顯,,尤其是10nm芯片制程上的頻繁跳票,,作為大客戶蘋果自然不愿意這樣一直陪英特爾耗下去?!?/p>

蘋果可能不是唯一有這種想法的PC廠商,。

早在2008年第三季度時,美國市場筆記本電腦的出貨量就首次超過臺式機,,到了2016年全球筆記本電腦的出貨量達(dá)到15.7億臺,,市場銷量全面超越臺式機,,并逐步衍生出了輕薄本、游戲本,、商務(wù)本等多個細(xì)分品類,。

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IDC也在《多核CPU發(fā)展趨勢白皮書》中針對筆記本廠商的訴求進(jìn)行了深入調(diào)研,并細(xì)分為平面設(shè)計,、3D渲染,、視頻剪輯、游戲,、移動辦公類和直播六類場景,,幾乎囊括了當(dāng)下筆記本電腦的主流應(yīng)用場景。其中和移動CPU相關(guān)的用戶訴求和性能偏好,,大致可以歸納為兩個維度:

一是對CPU性能的苛刻需求,。平面設(shè)計場景中80%的用戶對多核CPU有較高需求,3D渲染,、視頻剪輯,、游戲和直播場景對多核CPU的需求度普遍在60%以上。在這樣一份市場調(diào)研數(shù)據(jù)面前,,有關(guān)筆記本電腦性能過剩的說法儼然站不住腳,,同時也在倒逼英特爾、AMD等玩家持續(xù)優(yōu)化多核架構(gòu),,需要不斷優(yōu)化性能功耗比提升穩(wěn)定性,,在某種程度上預(yù)示著制程工藝將成為移動CPU的分水嶺。

二是對GPU性能的需求提升,。無論是平面設(shè)計,、3D渲染還是游戲、直播,,越來越多的應(yīng)用場景考驗著顯卡性能,而筆記本電腦本身又在朝輕薄化的方向演講,,集成顯卡正逐步替代獨立顯卡的定位,。利好的一幕是,一些移動CPU的集成顯卡已經(jīng)可以匹敵中低端獨顯,。也為移動CPU的集成能力提出了新的考驗:如何同時降低GPU的空間占用和能耗,,同樣在逼問移動CPU的制程和集成能力。

與之對應(yīng)的一幕是,,華碩,、聯(lián)想、Dell等先后在傳統(tǒng)產(chǎn)品線的基礎(chǔ)上,,推出了針對新場景和新用戶的輕薄筆記本,、游戲筆記本,,對移動CPU的需求開始強調(diào)核心數(shù)、穩(wěn)定性,、低功耗和性價比,。折射到市場層面,在核心數(shù),、制程工藝,、性價比等方面占優(yōu)勢的AMD已經(jīng)成為筆記本電腦廠商的新寵兒。

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同樣做出選擇的還有在操作系統(tǒng)層面掌控著話語權(quán)的微軟,,據(jù)最新的基準(zhǔn)測試軟件顯示,,微軟正在測試搭載Ryzen 7 4800U和Ryzen 5 4500U處理器的下一代Surface Laptop,預(yù)示著對多核處理器的軟件優(yōu)化已經(jīng)提上日程,。

03

行業(yè)正在重新洗牌

種種信號顯示,,移動CPU市場正在迎來新的變局。

或許在市場份額上,,英特爾依然是短時間內(nèi)無法超越的“龐然大物”,,不僅體量遠(yuǎn)超AMD,營收,、市值,、渠道等都大幅領(lǐng)先于AMD。只是在藍(lán)色巨人統(tǒng)治下的CPU市場,,早已有了死氣沉沉的跡象,。

把時間撥回到2015年8月,風(fēng)頭正盛的英特爾發(fā)布了代號“Skylake”的新一代CPU系統(tǒng)架構(gòu),,雖然彼時的i7產(chǎn)品線延續(xù)了四核八線程的規(guī)格,,卻也宣告英特爾正式進(jìn)入到14nm制程的時代。

如果遵循英特爾在2007年提出的Tick-Tock模式,,每兩年進(jìn)行一次制程工藝的進(jìn)步,,在2017年就應(yīng)該量產(chǎn)10nm工藝的芯片。出乎預(yù)料的是,,英特爾此后的架構(gòu)和制程陷入了創(chuàng)新停滯的困境,,盡管每年CPU的性能仍有小幅度提升,不過是走回了提高主頻,、增加線程數(shù)量的老路,。逃票5年之久的10nm制程,至今都還處于醞釀階段,。

英特爾的遲緩,,成了AMD全面翻盤的機會。

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2017年,,市場沒等到英特爾10nm制程的芯片,,但等來了AMD采用全新ZEN 架構(gòu)的處理器銳龍(Ryzen),,在核心數(shù)量上比英特爾有著絕對優(yōu)勢,同時汲取了“Bulldozer”架構(gòu)的教訓(xùn),,在功耗上比同級別的英特爾處理器更低,。

讓英特爾始料未及的是,升級后的ZEN 2架構(gòu),,在性能上已經(jīng)不輸于Skylake,,與臺積電合作的7nm工藝在核心數(shù)、能耗方面表現(xiàn)出色,,AMD撬開了原本被英特爾獨占的筆記本市場,。一組對比數(shù)據(jù)顯示:AMD采用“Zen 2”架構(gòu)的移動CPU,低壓型號的性能就足以和英特爾的標(biāo)壓產(chǎn)品對抗,,而且標(biāo)壓型號的處理器同樣有8—10小時的續(xù)航,,同等性能的英特爾處理器續(xù)航可能不足三個小時。

相似的情景發(fā)生在2004年,,時任英特爾CEO克瑞格·貝瑞特在一場行業(yè)會議上為奔騰4的取消上市下跪道歉,,背景是英特爾決定淡化一味提升主頻的做法,避免最后淪為AMD的追隨者,。結(jié)果是幸運的,,CPU行業(yè)走向了多核化,英特爾也成功捍衛(wèi)了在處理器市場的份額和行業(yè)地位,。

只是當(dāng)AMD再次跑在了英特爾的前面,,并在筆記本領(lǐng)域大肆搶奪市場份額的時候,英特爾還能再次上演神話嗎,?擺在英特爾眼前的棘手問題可能還是10nm的制程,,畢竟AMD與臺積電推進(jìn)5nm芯片的消息此起彼伏,留給英特爾的時間并不寬裕,。

有如IBM,、德州儀器等玩家的落幕,這個市場從來都不存在所謂的穩(wěn)定與平衡,,有人崛起,,有人失勢,近乎常態(tài),。

04

寫在最后

回到用戶的立場上,移動CPU市場的風(fēng)云變幻終歸不是個壞消息,。

技術(shù)賽道的較量本就充滿不確定性,,押對了方向不難逆風(fēng)翻盤,做錯了決策也可能面臨瀕死時刻,。曾經(jīng)的AMD也曾命懸一線,,被迫“賣樓”來尋求研發(fā)資金,。當(dāng)下的英特爾儼然還沒有被逼到絕境,仍然存在被AMD刺痛后重整旗鼓的可能,。

正是在這種互相威脅互相較量中,,CPU行業(yè)在過去四十多年中破浪前行,當(dāng)多核化再次成為市場共識,,AMD倒逼英特爾進(jìn)行創(chuàng)新的時候,,或許也是CPU行業(yè)又一次乘風(fēng)破浪,邁向下一個高光時刻的新起點,。

注:部分?jǐn)?shù)據(jù)引自IDC《多核CPU發(fā)展趨勢報告》


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