十年風光、十年潛沉,AMD 的二次逆襲之路

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 03 日 8:00 | 分類 晶片 , 處理器 Telegram share ! follow us in feedly


最近超微(AMD)表現亮眼。在 IC insights 最新公布的 2020 年全球銷售額前 15 名半導體供應商預測名單中,AMD 以至少 95 億美元的銷售額擠進第 15 名,這是近 3 年來 AMD 首次進入這個預測榜單。

今年 10 月底,AMD 宣布決定以 350 億美元通過全股票協議收購賽靈思(Xilinx),希望組建世界領先的高性能運算公司。5 年前,當 Intel 收購另一家 FPGA 獨立廠商 Altera,也就是賽靈思的競爭對手時,更多的聲音是在呼喊「不如讓賽靈思收了 AMD」,當時賽靈思市值約 150 億美元,而 AMD 市值僅 30 億美元。

同樣是 10 月,AMD 推出全新的 Zen 3 CPU 架構,並發布了用於 PC 的銳龍 5000 系列處理器,在依然使用 7 奈米製程的情況下,單核心性能反超 Intel 。

(Source:AMD

這些表現似乎在告訴我們,屬於 AMD 的輝煌時代真正回來了。

如果說要從 AMD 的發展中獲得什麼經驗,這大概是一個小公司持續挑戰這個星球上實力最強的晶片公司 Intel 的故事,對於其他試圖做到產業領先的小公司而言具有少許參考價值。

「大」Zen 和「小」AMD

AMD 再次迎來歷史性輝煌時代,還要從 2017 年說起。

這一年,AMD 發表了基於 Zen 架構的從行動到桌面、再到高階桌面的近 20 款產品,包括新一代微處理器銳龍 Ryzen、高性能顯卡 Radeon RX Vega 和伺服器處理器 EPYC。

做為 AMD 單獨立項的架構,Zen 架構強調不同 CPU 設計原則之間的平衡,由晶片界的超級大神 Jim Keller 全面負責設計,在面世之前就備受矚目。發布之前流傳的種種關於首款 Zen 架構 Ryzen 處理器的傳聞,也增加了玩家的期待。

事實證明 Zen 確實值得等待,Ryzen 處理器採用全新的 Global Foundries 14 奈米製程、擁有 8 核心 16 線程,IPC 性能提升 40%,而當時頂級的 Intel i7 6700K 只有 4 核心 8 線程。

Zen 架構 CPU 面市的 2017 年,已經連續 5 年虧損的 AMD 終於轉虧為盈,營收好轉。

到 2019 年,AMD 的 Zen 架構升級到 Zen 2,採用台積電 7 奈米製程和小型 8 核心 Chiplet 設計。AMD 表示,Zen 2 核心較上代產品 IPC 性能表現提升 15%,相同功耗下性能提升 25%,相同性能下功耗至多降低一半,基於 Zen 2 架構的第三代 Ryzen 處理器快取翻倍,浮點運算性能提升至原來的 2 倍。

在 AMD 當時公開的 Cinebench 跑分成績中,一個 8 核心 Zen 2 處理器的性能與 Intel 的 i9-9900K 相差無幾。

AMD 將 Zen 系列處理器同 Intel 處理器進行對比並非空穴來風,2 家公司自成立起就有較為緊密的聯繫。AMD 成立於 1969 年,與 1968 年成立的 Intel 僅相差一年,同時這兩家公司的創始人都來自世界上第一家半導體公司──快捷半導體。

不過兩家公司的基因卻有很大的不同。Intel 的創始人高登·摩爾與其他合夥人都是技術出身,AMD 創始人傑瑞·桑德斯是銷售出身,所以最初的 AMD 技術基礎薄弱,甚至在籌集資金上都比 Intel 困難許多。

用桑德斯的話講:「 Intel 只花了 5 分鐘就籌集了 500 萬美元,而我花了 500 萬分鐘只籌集了 5 萬美元。」

薄弱的技術基礎也決定了 AMD 的「小」,公司總體員工數量 9,000 多人,不到 Intel 10 萬人的十分之一。另外,AMD 在消費級 x86 CPU 的市場占比到 2019 年第四季也只占到 15.5%,競爭對手 Intel 占據 84.4%。

但就是這樣一家技術基礎薄弱的「小」公司,在 20 年前曾超越過 Intel 。

千禧年的輝煌

雖然 AMD 在成立初期技術基礎薄弱,僅僅只是為廠商提供邏輯晶片構成模塊,頂多模仿其他廠商的產品而無自主的智慧財產權,不過在模仿的過程中,AMD 逐漸累積技術經驗,到 1970 年推出了第一款自主研發的邏輯計數器──AM2501。

AMD 真正開始進入微處理器市場,是在 1971 年 Intel 推出第一款微處理器 4004 的 4 年之後,也就是在 1975 年推出了 AM2900 系列處理器。之後 AMD 迅速擴展生產線,於 1976 年 6 月憑藉其產品的質量和穩定性成為獲得軍事及航太認證的整合電路公司。

不過,這一時期的 AMD 還只是靠逆向 Intel 的處理器開發自己的處理器,並沒有實現真正意義上的自主研發,也沒有真正與 Intel 展開競爭。

即便是這樣,Intel 也開始感受到 AMD 的威脅。

Intel 在推出世界上第一款基於 x86 架構的 8086 處理器之後,一直不肯將其授權給 AMD。當時的 PC 製造商並不多,以 IBM 為主的 PC 製造商要求 x86 處理器能夠提供第二供應商,為了獲得 IBM 的訂單,Intel 不得不在 1982 年與 AMD 正式簽署協議,將 x86 授權給 AMD,同時也延長了與 AMD 的交叉許可協議。

到了 1984 年,Intel 為了維護自己的市場地位,決定不再向 AMD 提供產品細節,AMD 就此向法院提起仲裁,之後 AMD 一邊訴訟一邊積累經驗。1991 年和 1993 年分別基於 Intel 已經發布的 x386 和 x486 重新開發,推出了 Am386 和 Am486,Am486 相比於 Am386,在價格不變的情況下保持了性能上的提升。

這場訴訟最終在 1996 完結,AMD 獲得 Intel x386 和 x486 微碼(
Microcode)的使用權,但沒有獲得下一代的微碼使用權。不過也正因如此,AMD 開始自主研發微架構,真正走向與 Intel 互相競爭的道路,也正是在這之後,AMD 開始迎來它的黃金時代。

AMD 終於在經歷了模仿別人的技術並嘗試自主研發、與 Intel 合作並逆向 Intel 的技術、被迫放棄 Intel 的微碼使用權之後,開發出了真正屬於自己的架構。

1999年,AMD 推出嶄新的 K7 Athlon,早於 Intel 率先進入 1GHz 時代,歷史上第一次自研處理器的性能超越 Intel ,改變了處理器市場的格局。

Athlon 有多強?從時間維度上看,這一系列 CPU 一直沿用至今,足以證明其創新性和前瞻性;從空間維度上看,當時 Intel 不久後推出的競品 1.13Ghz Pentium III 不僅沒有在性能上戰勝 Althon,還因為盲目拉高時脈而大規模緊急回收。

延續 K7 的開創性,2003 年,AMD 的 K8 處理器做為世界上首個支持 64 位元的處理器,再次驚豔四座,而彼時的 Intel 卻在Pentium 的升級上遇到困難,性能上不去,發熱嚴重。

2005 年,AMD 發布首款雙核心處理器 Athlon 64 X2。

2006 年,AMD 第一次占據了全球一半的處理器市場。

▲ AMD 產品路線圖。(Source:AMD)

不過,半導體市場競爭殘酷,如果無法保證自家處理器的更新速度或者無法開發出具有創新性的產品,就很可能面臨被淘汰的風險,第一次取得輝煌之後的 AMD,也有陷入泥潭的 10 年。

十年至暗時刻

情況是從收購 ATI 開始變得不對勁。

彼時的 AMD 憑藉著真雙核,名聲大噪,正計劃向 GPU 進軍。在 2006 年宣布以 56 億美元收購 GPU 公司 ATI,儘管這一決定讓 AMD 成為當時第一家同時擁有高性能 CPU 和 GPU 的廠商,但也讓 AMD 陷入經濟困境。

被收購後,ATI 的 GPU 市占開始下降。而 Intel 在 2006 年提出 Tick-Tock 戰略,即在接下來的發展中,保持 2 年 1 次的製程更新。當 Intel 推出基於這個戰略的第一款產品 Core 2 系列處理器時,就憑藉其全新核心架構性能追平甚至反超 Athlon K8。

雖然在 Athlon K8 被追平之後,AMD 陸續推出 Phemon 系列處理器,從 K10 架構再到推土機(Bulldozer)架構,但 AMD 的這些產品大多只能憑藉性價比和更多的核心來吸引消費者,無一例外都被 Intel 擊敗。

從理論上講,採用模組化設計的推土機核心具有一定的創新性,每個模組中用兩個整數單元和一個共享浮點單元,且整數單元都各自配備了一個調度器,以便實現 2 路線程,AMD 將這一多線程技術稱之為「CMT」。但這一設計的實際表現並不能令消費者滿意,甚者還被認為是假宣傳。

這一時期,AMD 的 CEO 也變動頻繁,從 2008 年魯智毅辭職到 2011 年 Dirk Meyer 被取消任職。且在 Dirk Meyer 任職期間,AMD 為減輕財務壓力,在 2009 年正式分離其晶片製造部門,也就是如今的 GlobalFoundires,成為了一家 Fabless 公司。

之後 Rory Read 加盟 AMD,重組公司債務,引入新合作,AMD 才慢慢開始重回正軌。不過由於 AMD 專注的市場過多,本就不大的公司精力被分散,導致無法找到自己的核心競爭力。

未來的 AMD,YES?

2014 年,AMD 原 COO 蘇姿丰博士接任 CEO。蘇姿丰在麻省理工大學念完本碩博之後,先後在德州儀器、IBM、飛思卡爾任職,兼具技術和管理經驗。當時蘇姿丰接受美國媒體採訪時表示,接任 CEO 是自己一生中千載難逢的機會。

▲ AMD 總裁兼 CEO 蘇姿丰。(Source:AMD

蘇姿丰精準指出 AMD 的問題:有很好的技術,但是發展了太多的產品,沒有清楚的目標與焦點。蘇姿丰同時認為在未來高性能運算都是 CPU、GPU 最重要的訴求,因此 AMD 之後便加大了在高性能運算方面的投資,放棄當時眾多晶片公司正在追逐的基於 ARM 架構的伺服器 CPU 的研發。

在蘇姿丰的帶領下,AMD 聚焦高性能運算,這才有了後來的 Zen 架構,才有了 AMD 的二次崛起。美國半導體工業協會 SIA 將今年的羅伯特·諾伊斯獎頒發給蘇姿丰,這一獎項用以表彰在技術或公共政策領域對半導體行業做出傑出貢獻的領導者,足以證明蘇姿丰對 AMD 的發展乃至整個半導體行業的貢獻之大。

那麼,未來的 AMD 又將走向何方呢?能否保持如今的成績而不重蹈覆轍?

目前可以看到的是,宣布收購賽靈思,是 AMD 決定在資料中心上進一步發展的野心,也反映如今 AMD 的靈敏「嗅覺」和前瞻性,這是在一個產品迭代速度極快的行業增強競爭力的重要條件。

不過,上一次收購讓 AMD 差一點不堪重負,花了 10 年的時間重新調整狀態,因此不由得讓人懷疑如果此次 AMD 成功收購賽靈思,是否會再次重演歷史。

而對於玩家而言,自然是希望 AMD 能夠一直保持現在的狀態同 Intel 展開競爭,能夠買到性價比更高的產品,誰又不想喊一句「 AMD,YES!」呢?

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖來源:AMD

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