【2019 IT 产业市场回顾】7nm、64 核心!2019 年 CPU 市场年终盘点
如果有一本 CPU 发展纪年史的话,那么 2019 年一定是近几年最值得浓墨重彩、厚重书写的高光时刻。这一年,AMD 爆发出了前所未有的强悍能量,带来了全新的 Zen 2 架构、7nm 工艺、全新的锐龙 3000 家族产品以及最高 64 核心的处理器产品,通过技术和实力彻底改变了 CPU 市场的竞争态势。英特尔方面,虽然依旧占据着市场大部分份额,但是外部面临竞争对手大军逼近、内部新工艺和新架构一拖再拖,以往引以为傲的性能桂冠也几近花落别家。这一年,太多精彩,值得一一记录。
Zen 2 架构横空出世,7nm 第三代锐龙来袭
AMD 近年来在 CPU 架构和工艺的进步上是稳扎稳打,一步一个脚印。2017 年,AMD 发布了 Zen 架构、14nm 的第一代锐龙系列处理器,初步形成了对英特尔高性能处理器的竞争态势。随后的 2018 年,Zen+ 架构、12nm 工艺的第二代锐龙系列处理器进一步加强了 AMD 产品的竞争力。如果说前两代产品只是开胃菜的话,AMD 在 2019 年的全新系列产品才真正对英特尔产生了全面的、前所未有的威胁。
2019 年 3 月,AMD 发布了全新设计的 Zen 2 架构,新架构带来了大量的全新设计,包括大幅度提高的吞吐量、执行流水线加强,双倍的浮点单元和载入单元,核心密度翻倍、每操作功耗减半等。前端设计方面,AMD 加强了分支预测能力、指令拾取能力,重新优化了指令缓存,采用了更大的操作缓存等设计。
▲AMD 发布 Zen 2 架构
综合下来,Zen 2 架构在 IPC 上相比 Zen 架构提升大约 15%,部分领域的测试还会更强,比如对游戏和计算至关重要的浮点性能,AMD 给出的数据显示 Zen 2 的整数和浮点性能综合测试相比 Zen 提升了大约 30%。
▲AMD Zen 2 架构计算核心(右图)CCX 和 IOD 采用了分离式设计方案
除了核心架构设计外,AMD 还带来了 Zen 2 架构在处理器物理实现的解决方案,其特征就是采用了计算核心和 I/O 单元分离的设计,这样的设计使得 AMD 解决了之前 Zen 架构上不同核心之间互联互通以及核心延迟不统一的问题,并且使得更多核心的同步和计算成为了可能。
2019 年台北电脑展上,AMD CEO 苏姿丰亲自上台演讲,发布了全新的第三代锐龙系列处理器。首发产品就包括锐龙 9 3900X、锐龙 7 3800X 和锐龙 7 3700X 三款。其中锐龙 9 3900X 是首个在主流平台上达到了 12 核心 24 线程的高性能处理器产品。
▲AMD 发布全新第三代锐龙系列处理器,首发锐龙 9 3900X 核心数量高达 12 个。
故事还没有停止,在一个月后的 6 月 11 日,AMD 又公布了锐龙 9 3950X 处理器,16 核心 32 线程、最高 4.7GHz 的规格令人咋舌,这也是有史以来普通民用玩家所能接触到的最高性能的处理器产品,其多线程性甚至轻松超越之前万元级的面向高端用户和工作站用户的 HEDT 系列超多核心处理器,发布后风头无两,迅速成为市场热点。
▲锐龙 9 3950X 核心数量被进一步提升至 16 个,是非 HEDT 平台性能最强的处理器。
除了架构和核心数量外,第三代锐龙系列处理器带来的还有全新的 7nm 工艺。也正是凭借全新的工艺,AMD 才能够制造出更小、频率更高、能耗比更出色的产品。不过 7nm 工艺和 AMD 的产能控制在产品发布初期的似乎存在一些问题,比如锐龙 9 3900X 在 7 月正式上市后,面临玩家高涨的热情,缺货问题日渐凸显。而锐龙 9 3950X 原定的首发日期未能上市,实际上市日期则延期至 11 月份。好在随着 AMD 在供货和产品上不断地改善,这些问题最终得到解决。
▲AMD 发布了全新的第三代锐龙 Threadripper 产品,进一步将核心数量推高至 32 核。
大量的实际测试显示,AMD 锐龙 9 3900X 在综合测试中已经超出竞争对手产品不少,游戏测试虽轻微落后,但并未拉开实质性差距—更不要说更高端的锐龙 9 3950X,已经可以越级挑战 HEDT 产品。此外,面向中端市场,AMD 推出的新锐龙 7 3700、锐龙 5 3600 等系列产品也已经各就各位,和竞争对手捉对厮杀,成为市场上的竞争焦点。
▲锐龙 Threadripper 3990X,虽然要到 2020 年才正式上市,但是其规格决定了这颗性能之王必定名留青史。
One CPU to Rule Them All in 2020,64 核的无敌寂寞
AMD 在发布 Zen 架构的产品时,就推出了全新的锐龙 Threadripper 产品线,这个产品线推出的主要目的是面向 HEDT 平台那些对处理器核心和线程数量有极端要求的玩家。在 Zen 和 Zen+ 架构时代,Threadripper 平台的最高核心数量为 16、32,而英特尔也仅推出最高 18 核心的产品。
如今,凭借 Zen 2 架构的 I/O 核心和计算核心的分离式设计,以及 I/O 核心支持更多计算核心的特性,AMD 不但在 EPYC 产品线上推出了 64 核心 128 线程的产品,同时也将这个令人震撼的规格下放至 Threadripper 平台。全新的锐龙 Threadripper 3990X 拥有 64 核心、128 线程、288MB 的缓存、280W 的 TDP。AMD 的宣传语也很有意思:One CPU to Rule Them All in 2020,意译过来就是:2020,至尊御众生。
▲锐龙 Threadripper 3990X 内部结构设计,可见 IOD 和 8 个 CCX 核心。
AMD 的确有资格这样宣传自己的产品,锐龙 Threadripper 3990X 几乎是有史以来核心数量最多、性能最强大的大型 X86 高性能处理器产品。并且这款产品也和之前计算产品、ARM 架构等产品上出现的超过 64 核心的处理器完全不同,这是真正完整的 X86 大核心,它的出现意味着 AMD 终于凭借自己的力量站在了 CPU 设计的巅峰。
从内部设计上来看,这款全新的 64 核心处理器拥有一个功能精简的 IOD 芯片(也就是 I/O 核心),支持四通道 DDR4 内存,支持最多 64 条 PCIe 4.0 通道。64 核心意味着 IOD 核心连接了 8 个、每个内置 8 个 CPU 核心的 CCD 核心,总计 64 个。当然 AMD 也可以任意调配核心匹配以实现不同的规格,比如低于 32 核心的配置就可以采用 IOD 搭配 4 个 CCD 核心实现。比如同期发布的锐龙 Threadripper 3960X、锐龙 Threadripper 3970X 等产品就拥有 24 核心、32 核心。AMD 在处理器设计的灵活性上可见一斑。
性能方面,虽然 64 核心的处理器要到 2020 年才上市,但就已上市的 32 核心的锐龙 Threadripper 3970X 来看,凭借更强大的架构和更多的核心,这款处理器的性能和上代产品相比大幅度超出,其 CINEBENCH R20 性能突破 16000 分,专业应用的 Pov-Ray、x264、x265、SPECworkstation 测试等均大幅度领先前代同档次产品,是对 3D、计算、视频创作等对多线程性能有要求的用户的最佳选择。
全核 5GHz 加第十代 HEDT 处理器,英特尔积蓄力量
如果说 AMD 在 2019 年产品发布比较密集的话,那么相比之下,英特尔 2019 年桌面市场就显得比较沉寂。2019 年,受制于新工艺 10nm 依旧不够成熟、产能不足等原因,英特尔并没有推出第十代酷睿处理器的桌面普通版本,在产品上只增加了一款 Core i9-9900KS。这是首个全部核心均可以睿频至 5GHz 的 CPU,其基准频率也提高至 4GHz。从实际测试来看,由于绝对频率极高,因此 Core i9-9900KS 在部分对频率敏感的应用中性能表现极为出色,尤其是游戏类应用,堪称目前游戏处理器之王。
▲全球首款全核 5GHz 的处理器,Core i9-9900KS。
除了 Core i9-9900KS 外,英特尔 2019 年还推出了全新的后缀为“F”的处理器产品。相比之前的普通产品,后缀为“F”系列的处理器取消了核芯显卡,频率和其它设定维持不变,部分型号价格略有下降。考虑到很多游戏玩家都会搭配高性能独立显卡,因此“F”系列产品推出后很快成为市场热门之选,包括 Core i9-9900KF、Core i7-9700KF 以及 Core i5-9600KF、Core i5-9400F 等产品受到玩家广泛关注。毕竟更具有性价比的价格、没有多余的核芯显卡以及保留了高性能的 CPU 部分,何乐而不为呢?
除此之外,英特尔还更新了 HEDT 产品线,推出了第十代酷睿 X 系列产品,首发产品型号有四款,分别是 Core i9-10900X、Core i9-10920X、Core i9-10940X 以及顶级的 Core i9-10980XE,核心数量分别是 10、12、14、18 核心。实际上,新的处理器在架构和工艺上并没有太大改进,只是局部做出了调整。比如新处理器加入了 AVX-512 指令集支持,对基准频率、Turbo 频率和最大 Turbo Boost 3.0 频率略有提升、支持的最大内存频率和最大内存容量分别提升至 DDR4 2933 以及 256GB,PCIe 3.0 通道数提升至 48 条等。
▲英特尔发布了第十代酷睿 X 系列产品,最多 18 核心的设计和 14nm 工艺使得其在 AMD 对应产品面前没有太多竞争优势。
实际测试中,十代酷睿 X 系列产品相比上代产品的改进也不算特别明显。考虑到英特尔 14nm 已经使用多年,无论是架构还是工艺潜力已经挖掘殆尽,希望英特尔尽早解决产能问题,推出新的工艺和架构来缓解目前产品颓势才更有意义。
展望 2020,IA 全面开战?
从 2019 年的 CPU 发展情况来看,AMD 在这一年通过全新的架构、工艺和产品,赢得了满堂喝彩,尤其是第三代锐龙系列处理器、第三代锐龙 Threadripper 的上市,夺回了失去多年的 CPU 性能之王宝座,市场优势也重新回到了自己这边。反观英特尔,受制于工艺延迟的问题,架构迟迟得不到更新,新品推出速度也非常缓慢,令人叹息。
在即将到来的 2020 年,英特尔还会坐视这样的情况不理吗?答案显然是否定的。从现有的消息来看,2020 年英特尔极有可能发布桌面级第十代酷睿系列处理器,最高处理器核心数量可能进一步上调至 10 核心甚至 12 核心,同时凭借自己在频率上的优势,进一步和 AMD 的处理器展开竞争。另外,有消息称英特尔可能采用 14nm 工艺生产新一代架构的处理器产品,10nm 处理器继续延期到 2021 年。
AMD 方面,在 2019 年大获成功之后,2020 年的 AMD 也不会停下脚步。2020 年 AMD 可能发布全新的 Zen 3 架构和相关第四代锐龙处理器家族,还有全新的采用 Zen 2 架构的 APU 家族。新的 Zen 3 架构单核、多核性能会得到进一步加强,游戏性能也会持续提升,将继续巩固 AMD 在处理器性能上的优势。
采用全新 Zen 2 架构的 APU 也是重中之重,凭借现有的优势架构和 AMD 在 GPU 上的优势,将显著提升 AMD 在整合市场的份额。由此可见,英特尔和 AMD 将在 2020 年全面开战,消费级处理器市场又将回到那个激烈竞争,你来我往的时代。在这种情况下,消费者们享受到的是更好的技术和更实在的价格,所以未来值得期待。