晶圆代工暗战，国产芯任重道远

    
    配图来自Canva
    近日,AMD Zen 3桌面端处理器正式发布,算是把Intel、AMD、NVIDIA三大通用芯片巨头近几年的激烈角逐推向了一个高潮。
    如今Zen 3处理器正式发布,从纸面参数上来看,Zen 3桌面端CPU已经实现了对Intel十代酷睿的超越。而在GPU市场中,AMD同时也对NVIDIA的霸权构成了巨大威胁,于是9月初发布的RTX3000系列,让我们罕见的看到了NVIDIA在高端显卡上的性价比。
    AMD明显已经让CPU霸主Intel和GPU霸主NVIDIA都感受到了巨大的压力。那么在通用芯片领域,AMD究竟能掀起多大的变化就成了一个很值得探讨的问题。
    AMD较Intel优势更加明显
    Zen 3处理器的发布,让AMD较Intel的优势进一步凸显。
    AMD Zen 3在性能方面的进步非常显著。Zen 3重新调整了CCX与核心布局、缓存体系,再次显著提升了IPC和最高加速频率,相比上一代IPC有19%的显著提升,最高加速频率从4．7GHz提升到了4．9GHz。对比Intel,在多核性能方面AMD的优势继续得到巩固,在单核性能表现上,AMD进一步缩小了和Intel的差距。
    AMD Zen 3的性能提升已经足够令人感到振奋,但真正令人惊喜的是AMD在能效方面的巨大进步。Zen 3是Zen、Zen+、Zen 2之后的第三代新架构,尽管依然采用了和Zen 2相同的台积电7nm工艺,但相比初代Zen架构,Zen 3架构实现了每瓦性能2．4倍的大幅提升,把热设计功耗保持在了105W。对比Intel,据AMD官方介绍,采用Zen 3架构的新款锐龙9处理器能效比是i9-10900K的2．8倍。
    从实际体验来看,基于Zen 3架构的全新一代AMD锐龙5000系列桌面级处理器在重度工作负载方面或将占据领先地位,其中AMD锐龙9 5900X处理器和上代产品相比,在选定游戏中性能提升高达26%。
    性能显著提升、能效比优势进一步凸显,重度工作负载和游戏表现大幅提升。AMD Zen 3的这些优异表现,都建立在7nm工艺的基础上。
    说到底,AMD相对Intel最大的优势,就是率先采用了台积电7nm先进工艺制程。Intel的桌面级处理器,无论是今年4月发布的10代酷睿Comet Lake,还是明年一季度将要发布的11代酷睿Rocket Lake采用的依然都是Intel的14nm工艺。
    所以现在CPU市场的情况,简单来讲就是AMD在台积电先进制程工艺平台上有了更好的表现,这使得AMD彻底发挥出先进制程的优势,并以这种领先优势不断动摇Intel在CPU市场的长期霸权。
    AMD对NVIDIA构成巨大威胁
    GPU市场的情况和CPU市场有些类似。在过去的近20年中,和Intel一样,NVIDIA同样逐渐在全球GPU市场中建立起了牢不可破的霸权。到了现在,NVIDIA同样需要面临AMD凭借先进制程工艺发起的挑战。
    2000年之后,全球GPU市场中只剩下NVIDIA和AMD两个玩家,AMD也只在2004-2005年市场份额短暂超过NVIDIA,其余时间NVIDIA一直相对AMD保持着巨大的优势。数据显示,在2018年第四季度,两者的差距扩大到了极致,在当时的GPU市场中,NVIDIA份额超过81%,而AMD的市场份额只有19%。
    绝对的市场主导地位,让NVIDIA直接把RTX2000系列的高端消费级显卡卖到了上万元。然而到了2019年,AMD率先推出全球首款7nm游戏显卡AMD Radeon? Ⅶ,一举扭转了局势。2019年的GPU市场,AMD的份额上涨了近10个百分点,相应的NVIDIA的市场份额下降了近10个百分点,2020年这个趋势仍在持续。
    为了应对AMD的先进制程工艺挑战,在今年9月1日,NVIDIA正式发布基于全新Ampere架构GPU的GeForce RTX 30系列显卡。新一代的Ampere GPU在性能和特性上有着飞跃式的进步。在制程工艺方面,也从台积电的12nm特色工艺变成了三星8nm特色工艺,而在价格方面,NVIDIA更是作出了令人吃惊的让步。
    举例来说,传统性能方面RTX 3080能超越上代旗舰显卡RTX 2080 Ti 28%左右,而且首发价格差不多只有RTX 2080ti的一半。
    NVIDIA之所以突然变得如此具有“性价比”显然并不是因为“良心发现”,而是受到了AMD实实在在的市场威胁。
    在AMD近日处理器发布会的最后阶段,AMD还披露了新显卡的一些信息,苏姿丰博士在会上表示,RX 6000系列Big Navi将是AMD打造的性能最强的游戏GPU,这无疑是AMD在显卡市场吹响了又一轮向NVIDIA发起进攻的冲锋号。
    背后的晶圆代工暗战
    从苏姿丰博士2014年10月上任AMD CEO到2019年的5年里,AMD在CPU和GPU市场双线作战,2019年同时在两大市场双双丰收。AMD的这一波逆袭,被称为“硅谷最伟大的卷土重来之一”。
    不容忽视的是,AMD的“卷土重来”建立在先进制程工艺的基础上。更确切地讲,正式配合台积电先进制程工艺不断革新架构,才有了AMD近年来在通用芯片市场的巨大成功。
    同样的,Intel和NVIDIA的市场霸权之所以被AMD动摇,最根本的原因也是因为他们在先进制程方面的相对保守。
    Intel在先进制程方面的落后,归根结底是因为其所坚持的IDM模式,被台积电的Foundry模式所超越。而NVIDIA在先进制程方面的保守,则是因为NVIDIA在市场中的巨大成功,令其缺乏更新制程工艺的动力。
    如今AMD凭借先进制程工艺“卷土重来”,引发了通用芯片巨头们在先进制程工艺领域的“鲶鱼效应”。现在无论是NVIDIA抑或是Intel都明显加快了各自在先进制程工艺领域的布局,NVIDIA联合起了三星半导体,而Intel则加快了其10nm生产线建设。
    所以通用芯片巨头间的这些明争暗斗,其实也对全球晶圆代工行业产生了显著影响。当然,这些通用芯片巨头间的争斗,和中国同样也有紧密的联系。
    国产芯任重道远
    目前来看,虽然Intel、AMD和NVIDIA都是三家美国企业,但对他们之间的竞争态势,我们却不能只是看热闹。
    一方面,我们目前无法摆脱对这些通用芯片巨头的依赖。
    无论是CPU还是GPU,目前全球也只有这三家公司能够设计生产,国产自研芯片虽然有了一些成果并且已经可以投入市场,比如说龙芯、兆芯的一些产品已经可用,但想要做到完全替代Intel、AMD和NVIDIA的产品,目前还并不现实。
    而这些通用芯片除了应用于消费级市场,用在台式机电脑和笔记本电脑上,还被大规模的应用于服务器中。更进一步说,其实目前蓬勃发展的云计算技术,就需要大量的服务器支持,并不能摆脱对Intel、AMD和NVIDIA这些通用芯片巨头的依赖。
    另一方面,这些通用芯片巨头早已不是单纯只做通用芯片。
    Intel、AMD和NVIDIA三大通用芯片巨头固然是做CPU、GPU这类通用芯片起家的,目前主要做得也还是这些,但却绝不局限于此。
    Intel从2014年就开始做AI芯片,目前其AI芯片发展已经进入成熟阶段。除了自研基于CPU、GPU的AI芯片外,还收购了Moviduis、Nervana及Habana等AI芯片公司。AMD在AI芯片方面同样也在努力进取。
    NVIDIA的GPU之前被大量应用于人工智能计算,目前NVIDIA无论硬件、抑或软件算法在人工智能领域都颇为领先。除此之外,NVIDIA近期努力推进收购ARM的事项,一旦NVIDIA完成对ARM的收购,那么国产自研基于ARM指令集的芯片都会大受影响。
    总之,我们既没有摆脱对这些通用芯片巨头的依赖,Intel、AMD和NVIDIA三巨头的影响力又不仅限于通用芯片。三巨头之间的大战,最后终将对我国产生直接影响。而要想摆脱这种局面,归根结底还是需要国产芯片、国产半导体产业尽快发展。