2021年也许是近年来桌面CPU市场最为动荡的一年。今年年初,受困于缺芯大潮的影响,最权威的评测机构都很难发布“季度最佳CPU”榜单,市场上现货难寻,就算有,售价也纷纷高于建议售价。有一个最典型的例子。桌面CPU新品曾在2020年第四季度掀起一个小高潮,当时AMD高调推出了基于Zen 3的Ryzen 5000桌面处理器,采用新的高性能微体系结构,多达16个内核,跑分测评反馈相当优异,但在2021年第一季度却难以拿到现货。不过,相比汽车芯片,CPU在去年下半年以后的市场走势明显上扬。
缺芯大潮下的去年年初CPU市场
去年年底,英特尔第12代酷睿处理器走上了很多玩家的厅堂——然而就在12个月前,英特尔还在用他们的第10代平台。
英特尔新任CEO Pat Gelsinger在去年3月份走马上任。在“前Gelsinger”时代,英特尔在桌面处理器的一个最大操作是推出了i9-10850K,这是一个10核Comet Lake处理器,依托Skylake平台,与它的前身i9-10900K在游戏测评中表现差别不大。i9-10900K虽然颇受一部分游戏玩家的追捧,但劣势除了自身售价更高外,还需要配备更高端的主板、散热器和电源。二者的主要性能差异来自于运行频率和频率调节机制,i9-11900K的频率太高,无法兼容足够的硬件来提供生态系统所需的单元数量,i9-10850K可以说是i9-11900K的低价无减配版。
与此同时,AMD的最大动作是2020年中期推出的锐龙Threadripper PRO 3000WX工作站处理器最终揭开面纱,基于7nm制程工艺,该平台支持128个PCIe® 4.0通道。
Pat Gelsinger新官上任“三把火”
三月份Pat Gelsinger正式取代Bob Swan成为英特尔的新任CEO,随即抛出了让业界瞩目的“Intel2.0”计划,并且推出了新的第11代桌面Rocket Lake处理器。英特尔将其10nm处理器内核改进为最新一代的14nm,对CPU和GPU架构进行了彻底换代,CPU部分采用全新的Cypress Cove架构,这款产品对标的是AMD的Zen3架构的锐龙5000系列。
AMD第三代EPYC处理器各环节改进对性能提升所贡献的比例(图源自AMD官方)
几乎在同一时间,AMD推出了其第三代EPYC企业级处理器。该处理器采用与Ryzen 5000系列相同的Zen 3内核,其主要优点是新的内核设计,再加上高端频率的略微提升,以及产品范围的重新安排,以更好地适应AMD的新市场划分。AMD在很大程度上追求F系列的单核性能。有了第三代EPYC,单单从CPU性能的角度来看,AMD已经能够决定其处理器的发展方向,而不是片面追求市场领导者模式。
CPU淡季的较量
Pat Gelsinger的第二把火,是在全球CPU市场相对冷淡的第二季度之初推出的第三代Xeon可扩展平台,也就是Ice Lake-SP。该平台是英特尔第一款基于10nm技术的大功率CPU产品,可拥有多达40个内核,虽然这一代Xeon可扩展平台面向云计算和数据中心,但Ice Lake架构本身已经有将近两年的历史,曾用于笔记本电脑服务器。英特尔在这代服务器的目标是提供完整的解决方案——一举囊括CPU、存储和无线网络系统。
在官方宣传中,英特尔表示Ice Lake-SP与上代的Cascade Lake相比,最大核心数量从28增加到40,IPC提升了20%,而整体性能提升了46%,AI性能方面更是提升了74%。但也正因为野心太大,一直被诟病的功耗问题没有得到根本性的解决,之后研发团队进行了一些软件微调,确保许多行业标准软件得到了优化。但在英特尔最近的财务会议中已经表示,市场对高端40核处理器的需求实际上并不是很大,客户更愿意选择28核处理器。其根本原因估计依然是出货量和性价比问题。
AMD同样在CPU淡季有所动作,发力的依然是桌面级处理器——AMD Ryzen 5000G系列APU。不过,业界普遍认为AMD在桌面APU上的利润率低于大多数其他产品,因此AMD不急于在市场上广泛推广这些产品,比如,AMD甚至没有将Ryzen 3版本用于零售,只用于系统集成商。值得注意的是,AMD Ryzen™ 7 5700G和Ryzen™ 5 5600G都不需要配有独立显卡。
临近年尾,英特尔压了AMD一头?
英特尔在11月推出了第12代Alder Lake处理器,这标志着英特尔在很长时间以来第一次同一年发布了两代处理器。Alder Lake标志着英特尔战略的几个重大转变:使用其Intel 7工艺节点(更名自10ESF),但同时也是一种混合架构,结合了性能内核和效率内核,非常类似于智能手机芯片和苹果M1系列芯片。英特尔在这款产品中的理念是性能+后台操作效率。这也需要与微软进行强有力的合作,因为这种混合设计与操作系统紧密相连。
第12代Alder Lake在单线程和游戏性能方面领先于AMD的Zen 3,尽管产能受限,且在DDR5缺货的情况下只能选择DDR4(DDR5和DDR4可以同时支持该平台),依然可以给Pat Gelsinger底气喊出“我们赢了AMD......Alder Lake面世后,我们又回到了牌桌上。AMD已经处在消费市场的后视镜中,他们再也不会出现在挡风玻璃上;我们在引领市场。”
Alder Lake目前尚未真正在应用广泛的笔记本电脑市场上大显身手,Pat Gelsinger咄咄逼人的气势也许有些孟浪。
未来的较量
对AMD来说,搭载3D V-Cache技术的全新处理器已经放出风来,何时真正上市尚未可知,而且AMD好像乐于让发烧友们对AMD新一代Zen 4架构EPYC处理器猜谜。
回顾历史,AMD在2019年11月推出的Zen 2处理器系列中开始使用台积电7nm工艺时,该产品向外界传递出的信号是工艺节点技术的领先地位对提高竞争力至关重要。AMD无疑是当时台积电7nm工艺在桌面处理器中使用chiplet(包括针对chiplet先进封装)的受益者。
AMD在去年年底宣布,将于2022年下半年企业级CPU的Zen 4芯片中使用台积电的5nm工艺,意味着AMD在企业级台式机CPU方面,几乎整个2022年都会采用台积电5nm chiplet技术,而不会有太大的节点演进。
智能手机厂商使用台积电5nm工艺早已经试水成功,该工艺于2020年第三季度实现了批量生产,当时苹果和华为第一批占据了潮头。目前联发科甚至已经宣布其即将推出的Dimensity 9000智能手机芯片采用台积电4nm工艺,并将于今年早些时候上市。
在台积电的3nm工艺芯片预计将在2022年年底量产上市,并在2023年初向消费者推出的时候,AMD的CPU芯片工艺是否有落后之虞?AMD的苏博士回答,相比节点数字,她更关注性能优化,即后道封装以及硬软件的结合度。AMD在7nm工艺上交付量强劲,正在推出6nm工艺,其次是Zen 4芯片和5nm工艺,AMD将所有这些技术都放在工具箱中,并且正在将合适的技术运用到合适的应用中。苏博士强调,技术发展蓝图是关于如何做出正确的选择和正确的结合。
芯片组合和封装方式变得越来越重要,可以说比确切使用哪种工艺节点更重要。其实早在2017年,英特尔就表示,它的每款CPU都在很大程度上依赖优化,这一点在2020年进一步得到明确,将chiplet技术用于专门构建客户端设计,两家可谓东海西海,心同理同。
英特尔挑战AMD服务器生态的底气还来自于承诺在今年第一季度将自己的GPU推向市场。在发货量足够和价格合适的情况下,这可以加速目前市场上英特尔各类CPU的销售。外界普遍预测,尽管英特尔将其放在台积电N6上生产,但英特尔仍有大量的自产比例。
除此之外,Alder Lake的一个小的更新版Raptor Lake也将在年底之前问世,在半导体业内引发讨论的也许不是它的性能到底如何,而是它指引着英特尔和ASML的合作方向。毕竟,英特尔新一批EUV光刻机能发挥多大威力,也是与AMD长期较量的关键。(校对/Jenny)