「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。

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▲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%。

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▲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。

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▲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。

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▲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。

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▲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。

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▲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。

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▲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。

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▲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。

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▲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。

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