AMD、NVIDIA和英特爾三巨頭的晶圓暗戰(zhàn)影響我國芯片發(fā)展

(原文作者 劉曠；在此特別鳴謝 ) 近日，AMD Zen 3桌面端處理器正式發(fā)布，算是把Intel、AMD、NVIDIA三大通用芯片巨頭近幾年的激烈角逐推向了一個(gè)高潮。

如今Zen 3處理器正式發(fā)布，從紙面參數(shù)上來看，Zen 3桌面端CPU已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)Intel十代酷睿的超越。而在GPU市場中，AMD同時(shí)也對(duì)NVIDIA的霸權(quán)構(gòu)成了巨大威脅，于是9月初發(fā)布的RTX3000系列，讓我們罕見的看到了NVIDIA在高端顯卡上的性價(jià)比。

AMD明顯已經(jīng)讓CPU霸主Intel和GPU霸主NVIDIA都感受到了巨大的壓力。那么在通用芯片領(lǐng)域，AMD究竟能掀起多大的變化就成了一個(gè)很值得探討的問題。

AMD較Intel優(yōu)勢更加明顯

Zen 3處理器的發(fā)布，讓AMD較Intel的優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯。

AMD Zen 3在性能方面的進(jìn)步非常顯著。Zen 3重新調(diào)整了CCX與核心布局、緩存體系，再次顯著提升了IPC和最高加速頻率，相比上一代IPC有19%的顯著提升，最高加速頻率從4．7GHz提升到了4．9GHz。對(duì)比Intel，在多核性能方面AMD的優(yōu)勢繼續(xù)得到鞏固，在單核性能表現(xiàn)上，AMD進(jìn)一步縮小了和Intel的差距。

AMD Zen 3的性能提升已經(jīng)足夠令人感到振奮，但真正令人驚喜的是AMD在能效方面的巨大進(jìn)步。Zen 3是Zen、Zen+、Zen 2之后的第三代新架構(gòu)，盡管依然采用了和Zen 2相同的臺(tái)積電7nm工藝，但相比初代Zen架構(gòu)，Zen 3架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了每瓦性能2．4倍的大幅提升，把熱設(shè)計(jì)功耗保持在了105W。對(duì)比Intel，據(jù)AMD官方介紹，采用Zen 3架構(gòu)的新款銳龍9處理器能效比是i9-10900K的2．8倍。

從實(shí)際體驗(yàn)來看，基于Zen 3架構(gòu)的全新一代AMD銳龍5000系列桌面級(jí)處理器在重度工作負(fù)載方面或?qū)⒄紦?jù)領(lǐng)先地位，其中AMD銳龍9 5900X處理器和上代產(chǎn)品相比，在選定游戲中性能提升高達(dá)26%。

性能顯著提升、能效比優(yōu)勢進(jìn)一步凸顯，重度工作負(fù)載和游戲表現(xiàn)大幅提升。AMD Zen 3的這些優(yōu)異表現(xiàn)，都建立在7nm工藝的基礎(chǔ)上。

說到底，AMD相對(duì)Intel最大的優(yōu)勢，就是率先采用了臺(tái)積電7nm先進(jìn)工藝制程。Intel的桌面級(jí)處理器，無論是今年4月發(fā)布的10代酷睿Comet Lake，還是明年一季度將要發(fā)布的11代酷睿Rocket Lake采用的依然都是Intel的14nm工藝。

所以現(xiàn)在CPU市場的情況，簡單來講就是AMD在臺(tái)積電先進(jìn)制程工藝平臺(tái)上有了更好的表現(xiàn)，這使得AMD徹底發(fā)揮出先進(jìn)制程的優(yōu)勢，并以這種領(lǐng)先優(yōu)勢不斷動(dòng)搖Intel在CPU市場的長期霸權(quán)。

AMD對(duì)NVIDIA構(gòu)成巨大威脅

GPU市場的情況和CPU市場有些類似。在過去的近20年中，和Intel一樣，NVIDIA同樣逐漸在全球GPU市場中建立起了牢不可破的霸權(quán)。到了現(xiàn)在，NVIDIA同樣需要面臨AMD憑借先進(jìn)制程工藝發(fā)起的挑戰(zhàn)。

2000年之后，全球GPU市場中只剩下NVIDIA和AMD兩個(gè)玩家，AMD也只在2004-2005年市場份額短暫超過NVIDIA，其余時(shí)間NVIDIA一直相對(duì)AMD保持著巨大的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示，在2018年第四季度，兩者的差距擴(kuò)大到了極致，在當(dāng)時(shí)的GPU市場中，NVIDIA份額超過81%，而AMD的市場份額只有19%。

絕對(duì)的市場主導(dǎo)地位，讓NVIDIA直接把RTX2000系列的高端消費(fèi)級(jí)顯卡賣到了上萬元。然而到了2019年，AMD率先推出全球首款7nm游戲顯卡AMD Radeon？ Ⅶ，一舉扭轉(zhuǎn)了局勢。2019年的GPU市場，AMD的份額上漲了近10個(gè)百分點(diǎn)，相應(yīng)的NVIDIA的市場份額下降了近10個(gè)百分點(diǎn)，2020年這個(gè)趨勢仍在持續(xù)。

為了應(yīng)對(duì)AMD的先進(jìn)制程工藝挑戰(zhàn)，在今年9月1日，NVIDIA正式發(fā)布基于全新Ampere架構(gòu)GPU的GeForce RTX 30系列顯卡。新一代的Ampere GPU在性能和特性上有著飛躍式的進(jìn)步。在制程工藝方面，也從臺(tái)積電的12nm特色工藝變成了三星8nm特色工藝，而在價(jià)格方面，NVIDIA更是作出了令人吃驚的讓步。

舉例來說，傳統(tǒng)性能方面RTX 3080能超越上代旗艦顯卡RTX 2080 Ti 28%左右，而且首發(fā)價(jià)格差不多只有RTX 2080ti的一半。

NVIDIA之所以突然變得如此具有“性價(jià)比”顯然并不是因?yàn)椤傲夹陌l(fā)現(xiàn)”，而是受到了AMD實(shí)實(shí)在在的市場威脅。

在AMD近日處理器發(fā)布會(huì)的最后階段，AMD還披露了新顯卡的一些信息，蘇姿豐博士在會(huì)上表示，RX 6000系列Big Navi將是AMD打造的性能最強(qiáng)的游戲GPU，這無疑是AMD在顯卡市場吹響了又一輪向NVIDIA發(fā)起進(jìn)攻的沖鋒號(hào)。

背后的晶圓代工暗戰(zhàn)

從蘇姿豐博士2014年10月上任AMD CEO到2019年的5年里，AMD在CPU和GPU市場雙線作戰(zhàn)，2019年同時(shí)在兩大市場雙雙豐收。AMD的這一波逆襲，被稱為“硅谷最偉大的卷土重來之一”。

不容忽視的是，AMD的“卷土重來”建立在先進(jìn)制程工藝的基礎(chǔ)上。更確切地講，正式配合臺(tái)積電先進(jìn)制程工藝不斷革新架構(gòu)，才有了AMD近年來在通用芯片市場的巨大成功。

同樣的，Intel和NVIDIA的市場霸權(quán)之所以被AMD動(dòng)搖，最根本的原因也是因?yàn)樗麄冊(cè)谙冗M(jìn)制程方面的相對(duì)保守。

Intel在先進(jìn)制程方面的落后，歸根結(jié)底是因?yàn)槠渌鶊?jiān)持的IDM模式，被臺(tái)積電的Foundry模式所超越。而NVIDIA在先進(jìn)制程方面的保守，則是因?yàn)镹VIDIA在市場中的巨大成功，令其缺乏更新制程工藝的動(dòng)力。

如今AMD憑借先進(jìn)制程工藝“卷土重來”，引發(fā)了通用芯片巨頭們?cè)谙冗M(jìn)制程工藝領(lǐng)域的“鯰魚效應(yīng)”?，F(xiàn)在無論是NVIDIA抑或是Intel都明顯加快了各自在先進(jìn)制程工藝領(lǐng)域的布局，NVIDIA聯(lián)合起了三星半導(dǎo)體，而Intel則加快了其10nm生產(chǎn)線建設(shè)。

所以通用芯片巨頭間的這些明爭暗斗，其實(shí)也對(duì)全球晶圓代工行業(yè)產(chǎn)生了顯著影響。當(dāng)然，這些通用芯片巨頭間的爭斗，和中國同樣也有緊密的聯(lián)系。

國產(chǎn)芯任重道遠(yuǎn)

目前來看，雖然Intel、AMD和NVIDIA都是三家美國企業(yè)，但對(duì)他們之間的競爭態(tài)勢，我們卻不能只是看熱鬧。

一方面，我們目前無法擺脫對(duì)這些通用芯片巨頭的依賴。

無論是CPU還是GPU，目前全球也只有這三家公司能夠設(shè)計(jì)生產(chǎn)，國產(chǎn)自研芯片雖然有了一些成果并且已經(jīng)可以投入市場，比如說龍芯、兆芯的一些產(chǎn)品已經(jīng)可用，但想要做到完全替代Intel、AMD和NVIDIA的產(chǎn)品，目前還并不現(xiàn)實(shí)。

而這些通用芯片除了應(yīng)用于消費(fèi)級(jí)市場，用在臺(tái)式機(jī)電腦和筆記本電腦上，還被大規(guī)模的應(yīng)用于服務(wù)器中。更進(jìn)一步說，其實(shí)目前蓬勃發(fā)展的云計(jì)算技術(shù)，就需要大量的服務(wù)器支持，并不能擺脫對(duì)Intel、AMD和NVIDIA這些通用芯片巨頭的依賴。

另一方面，這些通用芯片巨頭早已不是單純只做通用芯片。

Intel、AMD和NVIDIA三大通用芯片巨頭固然是做CPU、GPU這類通用芯片起家的，目前主要做得也還是這些，但卻絕不局限于此。

Intel從2014年就開始做AI芯片，目前其AI芯片發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。除了自研基于CPU、GPU的AI芯片外，還收購了Moviduis、Nervana及Habana等AI芯片公司。AMD在AI芯片方面同樣也在努力進(jìn)取。

NVIDIA的GPU之前被大量應(yīng)用于人工智能計(jì)算，目前NVIDIA無論硬件、抑或軟件算法在人工智能領(lǐng)域都頗為領(lǐng)先。除此之外，NVIDIA近期努力推進(jìn)收購ARM的事項(xiàng)，一旦NVIDIA完成對(duì)ARM的收購，那么國產(chǎn)自研基于ARM指令集的芯片都會(huì)大受影響。

總之，我們既沒有擺脫對(duì)這些通用芯片巨頭的依賴，Intel、AMD和NVIDIA三巨頭的影響力又不僅限于通用芯片。三巨頭之間的大戰(zhàn)，最后終將對(duì)我國產(chǎn)生直接影響。而要想擺脫這種局面，歸根結(jié)底還是需要國產(chǎn)芯片、國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)盡快發(fā)展。
責(zé)編AJX