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              工藝架構雙雙逆襲 AMD下代顯卡搶先看!

              2016-03-07張一山《微型計算機》2016年2月下

              自2011年末公布GCN架構后直到現在,AMD都沒有徹底革命性架構的新顯卡問世。包括當前旗艦R9 Fury X在內,所有的顯示核心都是在第一代GCN架構上修修補補、增加一些新特性得來。而且芯片工藝依舊是多年不變的28nm……近5年之后,AMD終于放出下代“Polaris”(北極星)GPU架構將大幅革新的消息。而且這一次, 隨著半導體新工藝的攻克,新核心將使用先進的14nm工藝。

              雙重利好究竟能為新GPU帶來什么優勢?

              能否幫助AMD完成性能上相對競品的逆襲,奪回高端市場份額?

              距離新卡發布還有一段時間,但各種消息已經勾起了玩家們對北極星的極大興趣。所以讓我們這就來搶先打探一番,通過現有信息預估一下新核心的特性和性能。

              AMD上一次宣布如此重要的產品還是2011年底,當時GCN架構橫空出世,一掃AMD此前VLIW架構硬件利用率較低的陰霾,使AMD在GPU架構和產品性能上擁有了將當時稱雄的英偉達Fermi架構產品挑于馬下的實力。從2012年起,GCN架構不斷地通過調整規格、推陳出新,為AMD贏得了市場認可和玩家的青睞。但不得不說的是,自那時起至今,AMD都在吃GCN的老本。近幾代GPU產品在架構方面都沒有革命性改進,只是在原來架構的基礎上不斷地優化,通過增添功能、縮放規模獲得產品迭代。有些人說這是迫于工藝原地踏步的無奈,但NVIDIA卻能在工藝沒升級的情況下,通過架構改進獲得能耗比的大幅提升,讓AMD相當被動。

              其實AMD并不缺乏創新,比如后一代GCN架構就率先用上了跨時代的HBM顯存。作為GCN架構后的巔峰,去年發布的R9 Fury X已經在芯片面積上達到600平方毫米水平,這是AMD自推崇小核心甜點策略以來,很久沒有嘗試過的大核心產品了。雖說有HBM顯存的增益,但是GCN架構與生俱來的能耗比較低、架構效率不高等問題依舊無法得到徹底改善,甚至都沒法完美發揮出HBM的高帶寬優勢。在R9 Fury X核心面積已經和GTX TITAN X相差無幾的情況下,性能卻明顯落后對手,無法幫助AMD重新奪回高端市場的玩家認可度。很顯然,架構換代的需求已經刻不容緩。好在AMD終于在加州舉辦了圖形技術峰會,公布了全新的代號為“Polaris”的GPU產品。宣稱要為用戶帶來一場極其值得期待的史詩級架構革命,希望重拾用戶信心。

              很顯然,AMD敢稱史詩級架構革命,那么新顯卡的GPU架構勢必不再是基于老舊GCN的修補版,即使不是推倒重來的全新設計,也絕對是大刀闊斧式的全新改版。那么該架構是否能幫AMD重新獲得競爭優勢?讓我們這就來看看它都具備哪些特殊設計。

              Tips:星辰取代島嶼命名的“狗血”劇情

              AMD解釋為什么使用Polaris作為架構名稱
              AMD解釋為什么使用Polaris作為架構名稱

              之前AMD的GPU架構代號都是各種熱帶海島,甚至還有海南島(“Hainan”,被用在筆記本電腦上,一般對應Radeon R5 M230 GPU)出現。但是這一次AMD一反常態,使用了“Polaris”北極星作為新GPU的代號,這是為什么呢?

              對此,AMD給出的解釋是:AMD的目標是高效率地驅動每個設備上的每一個像素。星星是全宇宙高效率的光子生成器,這給了AMD靈感??雌饋硗υ娨獾?,想不到一貫以來給人們刻板印象的極客程序員和架構師們,還有如此溫情的一面。

              工藝終于提升

              了解半導體的玩家應該非常明白,無論是CPU還是GPU或是其他芯片,更優秀的工藝都是性能提高的重要條件。當一個芯片能借助新工藝容納更多的晶體管時,就能實現更多的功能和更強大的性能。無論架構設計得再合理,缺少優秀工藝都難以發揮芯片應有性能。反之,優秀的工藝卻能在很多時候彌補芯片設計上的不足。但無可奈何的是,顯示芯片廠商一直以來都采用代工制造模式,工藝水平取決于代工廠TSMC的發展情況。而TSMC近幾年來工藝發展并不順利,近5年都只能提供成熟的28nm產品。導致AMD和NVIDIA的產品換代非常被動。顯然,在五年后的今天,28nm工藝已經不能滿足GPU發展的需求了,尤其是DirectX 12等技術的出現,推動了整個圖形業界的技術再次躍進,GPU也需要全新工藝來滿足新架構產品的設計和制造,以帶來跨越式的性能和功能改善。因此,無論是AMD還是NVIDIA,都準備在全新一代GPU上采用新工藝。但不同的是,NVIDIA應該還會繼續和老伙伴TSMC合作,使用TSMC新的高性能16nm工藝生產下一代“帕斯卡”架構核心。而AMD則很可能將代工訂單轉投到GlobalFoundries和三星。GlobalFoundries(本文簡稱GF)大家應該很熟悉,就是從AMD剝離出去的半導體制造廠,是AMD CPU的指定代工廠。三星的加入顯得比較意外,實際上沒有三星提供的14nm技術支持,GF想給AMD代工GPU都難。

               AMD認為GPU不僅僅是一個圖形處理器,將會是一個多功能的協處理器,和CPU一起構成多方面應用的計算中心。
               AMD認為GPU不僅僅是一個圖形處理器,將會是一個多功能的協處理器,和CPU一起構成多方面應用的計算中心。

              Polaris若能按計劃使用14nm FinFET工藝,那就將是AMD首次將GPU拿給TSMC以外的工廠代工。
              Polaris若能按計劃使用14nm FinFET工藝,那就將是AMD首次將GPU拿給TSMC以外的工廠代工。

              這一次AMD之所以沒有再選擇和TSMC繼續合作,據稱是因不滿TSMC近年來越來越糟糕的代工服務能力。熟悉行業的玩家應該知道,AMD在GPU工藝升級方面一直比NVIDIA激進。依靠比NVIDIA快半步的工藝優勢,賦予芯片更好的特性,常常能在競爭中給NVIDIA帶來不少麻煩。但TSMC經常在新工藝啟用的過程中給AMD帶來麻煩,良率、價格、芯片質量一直是讓AMD不滿的問題。只是苦于沒有別家代工廠有實力或愿意幫助AMD代工高性能GPU,只能勉強維持。但這樣的局面在GF獲得三星14nm LPP工藝授權后,迅速被打破。那么三星授權給GF的14nm LPP工藝究竟有什么特點,能從TSMC手中搶過代工大單?

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