AMD实现逆袭的核心竞争力

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最近,AMD在CPU市场的逆袭势头越来越猛,正吸引着越来越多的眼球。

在PC市场(包括笔记本电脑),2017年初,AMD正式发售基于Zen架构的Ryzen(锐龙)处理器,在过去近3年的时间里,桌面x86 CPU市场的格局也在悄然变化。来自cpubenchmark的统计显示,今年三季度过后,AMD在CPU市场的份额已经攀升至30%左右,从2016年的低谷彻底反弹。

在服务器市场,随着这几年的发奋图强,AMD也在一点一点地追回服务器CPU市场份额(2006年,该公司在该市场的份额曾经达到20%)。来自Mercury Research的数据显示,今年第二季度,AMD在该市场的份额为3.4%,而2018年同期为1.4%。

能够取得以上成绩有诸多原因,其中,采用行业最先进的制程工艺,从而使CPU和GPU的性能和功耗水平达到目前行业最优,无疑是一个重要因素。从2018年开始,半导体行业就刮起了7nm旋风,台积电在这方面的制造水平领袖群伦,也正是通过不断加强与台积电的合作,使得AMD的产品能够在制程方面保持行业领先地位,为其逆袭贡献了不少力量。

创新架构与互连技术

在处理器架构方面,AMD最新的第三代锐龙处理器,以及第二代霄龙(EPYC)服务器CPU,都是以其“Zen 2”为核心的。此外,在GPU方面,该公司也推出了新架构RDNA。

全新的“Zen 2”架构大幅度提升了处理器的性能水平,IPC(每时钟周期指令)比上一代“Zen”架构提升15%。另外,基于“Zen 2”单封装模块化架构Chiplet的CPU具有前所未有的核心缓存性能。

Zen 2体系结构是Zen的改进,Zen有一些瓶颈需要解决。这些问题在Zen 2设计中得以解决,同时,由于采用了较小的7nm晶体管,因此在重要位置增加了额外的功能。上图显示了Zen 2内核的框图。有一个新的分支预测器,一个更大的微操作缓存,一个额外的地址生成单元和一个新的浮点单元,它们可以同时处理256位数据。另外,还有更多的L3缓存,是上一代产品的两倍。

除了Zen 2,AMD对未来架构也有规划,其技术发展路线值得期待。在Zen 2架构的基础上,该公司将于2020年推出基于新的Zen 3架构服务器CPU,代号为Milan(米兰),据悉,采用7nm+制程的Milan处理器已经完成架构设计。

在Zen 3之后,AMD已经开始规划Zen 4架构设计了,此外,Zen 5架构也开始着手开发了。

不止CPU,AMD在GPU架构方面也有长远规划,在原有的GCN(Graphics Core Next)基础上,已经推出了新的RDNA,采用该架构的7nm处理器已经发货。RDNA 2也在设计当中。

10月10日,在北京召开的AMD大中华区合作伙伴峰会上,该公司全球院士,计算与图形首席技术官Joe Macri表示,AMD依然在紧跟摩尔定律,主要通过以下三方面实现:1、技术和IP;2、软件;3、系统设计。

摩尔定律演进脚步明显放缓,要想继续赢得市场,就必须有更多的创新,这方面,业界多家公司都在新技术和系统设计创新方面下大功夫,AMD自然也不例外,Chiplet就是典型代表。

Chiplet当中非常关键的就是Die之间的互连技术,在上一代Zen架构中,AMD采用了Infinity Fabric,以连接内核中不同的Die,EPYC,Ryzen和Threadripper CPU均通过Infinity Fabric连接。而在Zen 2架构中,AMD推出了第二代的Infinity Fabric,其在中间放置了一个I/O芯片,该芯片与两个8核芯片相连。I/O芯片以14nm工艺制造,CPU内核以7nm工艺制造。

GPU新架构:RDNA

在GPU方面,AMD的新产品,如Radeon RX 5700 XT和RX 5700,都采用了新架构RDNA。据悉,基于RDNA构建的GPU将涵盖从节能笔记本电脑和智能手机,到世界上一些最大的超级计算机。

RDNA提供的优化可能适合移动应用。双计算单元(数学运算部件)之间共享的L1缓存的引入,由于更少的读写操作,降低了功耗。共享L2缓存还可以在64KB~512KB之间进行配置,具体取决于应用程序的性能、功耗和硅片面积。

RDNA架构从上一代GCN的64个工作项目转移到支持更窄的32个工作项,换句话说,工作负载在每个核心中一次可以并行计算32项。AMD表示,通过将工作负载分配到更多内核,提高了性能和效率,这有利于提升并行性能。这也更适合移动等带宽受限的应用,因为移动大块数据是耗能的。

可见,AMD正在大力关注内存和功耗,这是所有成功的智能手机GPU的两个关键要素。

今年6月,三星和AMD宣布建立战略合作伙伴关系,将AMD的下一代GPU架构引入移动设备,而RDNA将是双方合作的重点。AMD表示,7nm+制程工艺可使RDNA架构实现更高的每瓦性能,而这正是三星所擅长的。

第二代 EPYC在大中华区市场正式亮相

就在今年8月,AMD发布了备受瞩目的第二代霄龙(EPYC)处理器。其采用该公司的新架构Zen 2,由台积电7nm制程工艺代工生产。

在应用方面,谷歌已经开始在数据中心中使用霄龙CPU,并将在支持云服务的服务器集群中部署更多该系列产品。谷歌工程副总裁Bart Sano指出,AMD服务器CPU在各种工作负载下都有出色表现,谷歌能够以更低成本向客户提供云服务。目前来看,不仅谷歌,美国几家大型云计算公司和一些中国互联网企业也都是AMD的客户。

本周,在北京召开的AMD大中华区合作伙伴峰会上,该公司宣布EPYC处理器正式进入中国市场。

EPYC的合作伙伴生态系统正在迅速壮大,目前,已赢得超过60家产业链合作伙伴的支持,腾讯云、戴尔科技集团、新华三、联想等越来越多采用第二代EPYC的云实例、服务器系统和解决方案在中国市场面世。

服务器GPU路线图

总体来看,AMD的GPU影响力强于CPU,在服务器端,在开拓EPYC市场的同时,AMD也在加快GPU在该领域的发展步伐。

因此,除了展示新一代EPYC服务器CPU之外,该公司还重点推介了GPU加速器Radeon Instinct MI50,也是基于台积电的7nm制程,主要针对深度学习、高效能运算,以及云端运算的应用需求。

据悉,MI50能满足大型计算、生物模拟研究等需求。其前一代产品是MI25,而下一代产品也在研发当中。除了这款GPU硬件之外,AMD还推出了完全开放的GPU计算平台ROCm。在这个机器学习开源平台中,用户可以自由选择CPU、GPU等硬件,不受厂商和品牌限制,而ROCm软件都是开源的,这样做,就是希望有更多的开发者和用户加入到这个开源平台当中,逐步建立起相应的机器学习生态系统。

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Felaray2019-10-14 09:57

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