过去,英特尔开发了许多富有创意的新产品,但都由于价格和市场的力量的原因被丢进了历史的垃圾堆,而这些产品的长期支持并不那么完善。AMD的产品依然欠妥。AMD的BIOS发布经常会出一些问题,导致芯片无法发挥全部性能,尽管在一连串的更新后这些问题工程都能得到解决。AMD是一家小厂,导致它需要面对整个行业都以英特尔的架构为基准不断优化的挑战。半导体行业的生存很艰难,特别是面对强大的对手,而且重新定义行业就意味着要打破旧事物的时候。就AMD而言,要打破的旧事物就是操作系统和应用程序都没有按照能发挥第一代Zen架构处理器最佳性能的方式进行优化,更不用说拥有大量核心的Zen 2了。结果:英特尔获胜。多年来,英特尔解决了其集成显卡的驱动更新额问题,公司也有一大群软件开发者随时待命,为最新的软件提供技术支持。十年的统治也让绝大多数软件开发者学会了怎样针对英特尔架构进行优化。AMD在改变开发者生态系统、为其Zen架构提供优化的方面已有很大进展,但要想保持前进,需要改进的空间还很大。
AMD和英特尔的制程比较
有几个主要的底层技术能够影响芯片的潜力。处理器的最基本的规则依然有效:最密集的处理器结点,只要拥有足够的电力、性能和面积特性(PPA),再加上坚实的微架构,就能赢得胜利。如果用这个标准来衡量AMD和英特尔的CPU,就会发现AMD通常在制程和架构方面都领先。但是否AMD真的在处理器市场占据领先地位,依然是个有争议的话题。与英特尔不同,AMD并不自己生产处理器。相反,它只负责设计处理器,然后交予外部的代工厂负责实际的芯片生产。例如AMD最新的锐龙处理器,使用了GlobalFoundries的12纳米工艺和台积电的7纳米工艺,而后者是最为重要的。许多公司都使用了台积电的7纳米结点,包括苹果、华为等,所以7纳米技术获得了整个行业的资金和工程上的支持。因此,英特尔自己也承认,7纳米工艺是比英特尔自己的10纳米和14纳米工艺更为先进的计算。英特尔称,它自己的工艺在2021年之前无法再获得领先地位,在不知何时能发布的5纳米技术出现之前,英特尔也无法再次夺回行业领导地位。台积电的7纳米结点意味着AMD可以构建更廉价、更快、更密集的芯片,集成更多核心,同时依然保持功耗在特定的范围内。这样设计可以更方便。我们这篇文章不会关注英特尔的10纳米技术。英特尔的桌面芯片五年来一直在使用14纳米工艺,而且在可预见的未来也不会有改变,而它的10纳米工艺在笔记本上的表现平平。(英特尔至今没有发布一款超过四个核心的10纳米芯片。)不管能否利用7纳米结点从英特尔夺过领导地位,AMD都会与台积电合约,获得更高端的工艺技术。这个优势给了AMD一张最强大的白纸,供它描绘其微架构的画卷,打造出英特尔无法战胜的芯片。AMD唯一需要担心的就是产能问题:尽管AMD能够生产7纳米工艺,但台积电无法提供足够多的产品来抵御英特尔强大的产能,至少在短时间内如此。因此AMD面临产品短缺的问题,因此在市场上的穿透力可能很有限。不过也许不用太担心,因为英特尔自身的产品短缺已经有一年之久了。特别是在AMD的新设计使得英特尔不得不提高核心数量后,英特尔的产能进一步下降,再加上10纳米技术的跳票,导致英特尔的产能也出现了问题。结果:AMD(台积电)胜利。英特尔已经连续五年之久在桌面处理器上使用14纳米技术了。英特尔已经从古老的设计中压榨除了许多性能,并设计了一系列优化措施。但这一切都不能帮助英特尔打赢与AMD的工艺之战。英特尔需要尽快拿出10纳米或者7纳米的桌面芯片。
AMD和英特尔的架构
比较AMD和英特尔的CPU时,我们必须要考虑到对于性能、可扩展性和每单位价格的性能有巨大的影响的两个设计:互联和微架构。AMD的Infinity Fabric可以将多个裸片联合成一个处理器。可以认为该技术可以将多片拼图拼成一张完整的画面。AMD不需要一个大的裸片,它可以用多个非常小的裸片,这样能够提高产出,降低成本。该技术还能提供英特尔的网格互联技术无法企及的可扩展性,显然能够在桌面处理器上战胜英特尔古老的环形总线技术。AMD首先将该技术应用在Zen微架构上,该微架构从一开始就设计成可扩展的,因此与上一代Bulldozer芯片相比,每时钟周期的指令数(IPC)爆炸式地增长了52%,而最新的锐龙处理器使用的Zen 2微架构又将这个数字提升了15%(按照IPC计算)。有了7纳米制程,AMD给每核心的性能又提升了最多31%(按照频率和IPC计算)。至于每核心的性能,迁移到Zen 2微架构让AMD处理器几乎能与英特尔最好的产品比肩。主要原因是英特尔依然在使用14纳米工艺,其微架构也是专门为14纳米芯片设计的。这意味着,英特尔的新微架构必须在更小的工艺(如10纳米)上实现,这导致英特尔的10纳米产品遇到了很大困难。英特尔计划在未来改进这个问题,让微架构可以在不同的结点上公用。但在那之前,英特尔只能使用Skylake微架构。结果:AMD获胜。在CPU架构方面,显然AMD的脚步更快。英特尔从2015年就开始使用Skylae微架构。而AMD有了设计上的飞速进步,已经从英特尔那里夺走了芯片设计的领先地位。
AMD和英特尔的芯片安全性
最近五年来,安全研究人员一直在研究现代芯片的性能提升的技术之一:预测执行引擎。这些研究的成果导致接连不断地发现大量安全漏洞,威胁了系统的安全性和隐私。不幸的是,这些漏洞非常危险,因为是无法检测的——盗取数据的手段完全符合处理器的设计,因此,任何已知的反病毒软件都无法检测到。修复这些漏洞会导致性能下降,这对于英特尔尤为痛苦,因为它的芯片中的漏洞比其他厂商要多得多。英特尔目前有242个已公开的漏洞,而AMD只有16个,比例达到了15:1。很难说这是因为AMd芯片本身的安全性较高,还是因为研究人员的攻击很少针对AMD芯片——攻击者永远都会针对市场占有率最高的芯片。类似地,目前桌面操作系统占有率最高Windows受到的攻击与阿奴按超过MacOS,尽管最近该趋势有所改变。无论如何,目前AMD的安全漏洞要少得多。我们看到英特尔的架构更新已经导致了几次性能降低,而且目前还不知道何时能解决所有漏洞。结果:AMD胜出。AMD和英特尔之间的安全差异不可忽视。英特尔的安全漏洞远超过了AMD。随着AMD的市场占有率增大,这一点有可能会改变,亚牛人员也在越来越多地针对AMD的架构进行研究。目前来看,英特尔需要花费更多力气才能修复其标准。这些修复通常都会降低性能,这会导致英特尔在性能上进一步落后于AMD,因此AMD获胜。
AMD或英特尔,哪个处理器更好?
AMD的Zen系列处理器重新定义了我们对于主流桌面处理器和高端桌面处理器市场的期待,已经赶上了英特尔,而后者依然在使用古老的14纳米工艺和Skylake架构。过去的几年,AMD的CPU的重点从高价值、高能耗转移到了最佳设计,能够提供更多核心、更高性能和更低的功耗。英特尔在缓慢地添加新特性和核心数,借此反击AMD,但这也造成了一些负面影响,比如更高的功耗和散热量。这只能证明英特尔依然在设计和芯片制造商的苦战。如果英特尔能够降低主流产品的价格,并放松各个产品线对于高端芯片和主板的功能限制(如超频)的话,AMD和英特尔的对比可能会发生巨大改变。英特尔想要榨干每项功能中的最后一分钱的策略,给了AMD很大的竞争空间。而且,AMD的性能完全能够匹配其价值。英特尔在每核心的性能行依然领先,在游戏市场上依然占据领先地位,但这只是针对最高端产品线。而在份额最大的中端产品上,AMD有很强的竞争力。对于一家三年前几乎破产的企业来说,这是一场漂亮的翻身仗。AMD依然有许多需要改进,如扩展其OEM合作伙伴的生态系统,与社区合作以扩展其软件优化等。但是,考虑到绝佳的价格、性能和价值比,AMD已经非常好了。英特尔仍然有数不清的不需要独立显卡的用户,特别是份额巨大的OEM市场,所以依然有时间来反败为胜。英特尔的Comet Lake处理器即将发售,但除了更低的价格之外,我们认为另一款14纳米技术的产品不会带来太多改变。不过AMD依然不能放松警惕。目前AMD获得了CPU之战的胜利,但根据你自己的需求,也许英特尔的处理器依然是更好的选择。如果你想获得更好的超频、更好的游戏体验或软件支持,或者希望获得生产力性能而不想购买独立显卡,那么英特尔更好。但如果想平衡价格和性能,那么AMD值得一试。