2015年已經遠去,，盡管PC產業(yè)再一次遭遇了下滑的困境,，但技術進步是止不住的，越是在困難的情況下,，技術發(fā)展就越重要,，新技術不僅能為企業(yè)打開新的大門,，也能給消費者帶來全新的應用體驗，創(chuàng)造全新的需求,，從而推動產品升級換代,。

　　2016年有哪些技術值得我們關注？在回顧了2015之后,，超能網還會推出一系列文章展望2016年可能會改變我們生活的新技術,。今天我們首先來看半導體/處理器領域的,，作為PC核心的CPU、GPU等產品又會有哪些值得關注的技術進步呢,？

　　1,、半導體制造工藝逼近10nm，摩爾定律還能飯否

　　半導體技術是整個PC產業(yè)的根基,，半導體工藝沒進步,，核心PC產品就無法繼續(xù)發(fā)展。在過去的50年中“摩爾定律”成了主導半導體工藝進展的金科玉律,，Intel不僅是摩爾定律的提出者,，也是摩爾定律最堅定的捍衛(wèi)者，Intel也靠著摩爾定律成就了一方霸業(yè),。

　　但是業(yè)界對摩爾定律的質疑也從來沒斷過,，特別是最近幾年，很多人都認為硅基半導體技術很快就要面臨極限了,，Intel自己的“Tick-Tock”鐘擺戰(zhàn)略在Haswell架構之后也失效了,，14nm工藝延期了一年多，以致于到了2016年14nm依然會是主流,。

　　按照目前的形勢來看,，14/16nm FinFET工藝已經成熟，除了Intel之外,，TSMC、三星已經在去年分別量產了14nm,、16nm FinFET工藝,，今年開始量產第二代高性能工藝了，GlobalFoundries今年也會量產14nm工藝,。下一步是10nm節(jié)點,，雖然進度比預期的晚，不過10nm工藝現(xiàn)在也渡過研發(fā)階段了,，目前正在準備量產,，Intel預計是在2017年下半年推出10nm CannonLake處理器，TSMC與三星在10nm工藝上更積極,，對宣稱今年下半年就會量產10nm工藝,。

　　10nm之后就是7nm節(jié)點了，但它離量產還有段距離,，因為工藝越先進,，晶體管間距越小，漏電流也愈加嚴重,，導致晶體管功耗過高,。除此之外,，先進的生產工藝還要依賴半導體制造裝備的進步，原本在10nm工藝就準備啟用的EUV光刻機一直不夠成熟,，ASML公司為了研發(fā)EUV設備投入了相當多的資源,，但EUV光刻機的產量及光照強度還是上不去，離規(guī)?；I(yè)生產還有很長的距離,，以致于Intel等公司并不看好7nm節(jié)點啟用EUV的前景，有可能要拖到5nm節(jié)點,。

　　硅基半導體受挫,，科研人員很早就開始尋找新的半導體材料，包括砷化鎵,、碳納米管甚至量子阱晶體管,。2015年IBM及合作伙伴三星、GlobalFoundries率先展示了7nm工藝芯片,，使用的就是硅鍺材料,，使用這種材料的晶體管開關速度更快，功耗更低,，而且密度更高,，可以輕松實現(xiàn)200億晶體管，晶體管密度比目前的硅基半導體高出一個量級,。

　　Intel雖然沒有展示過7nm工藝,，但他們對此一直很自信，此前表態(tài)稱即便沒有EUV工藝,，他們也懂得如何制造7nm芯片,，但愿這沒有在吹牛，因為Intel能否即時推出7nm工藝,，關系著摩爾定律還能否再戰(zhàn)二十年,。

　　2、處理器進入10核+時代：AMD爆發(fā),，Intel求穩(wěn)

　　半導體工藝發(fā)展雖然很重大,，但并不急迫，AMD,、Intel新一代處理器至少還有14nm,、10nm兩代工藝可用。2016年這兩家都會推出新一代處理器,，其中AMD推的是嘔心瀝血研發(fā)多年的改頭換面之作——Zen處理器,，Intel今年則會有Broadwell-E及Kabylake處理器。

　　先說老大Intel,，今年的2代新品中,，Broadwell-E是針對LGA2011平臺的HEPT發(fā)燒級處理器,，Kabylake是針對主流市場的LGA1151處理器，前者最動人的地方在于桌面處理器首次出現(xiàn)10核心設計,，旗艦型號Core i7-6950X將是10核20線程,，頻率3.0GHz，L3緩存高達25MB,。

　　至于AMD,，他們今年上半年會把第四代模塊化架構Excavator核心帶到桌面市場上，推出AM4插槽的Bristol Ridge處理器,，下半年的重點則是Zen架構處理器,，也是AM4插槽，但架構,、工藝全新升級,，放棄之前由推土機架構引入的模塊多核理念，回歸傳統(tǒng)的SMT多線程,。

　　Zen架構曝光率非常高,，隔三差五就要在媒體上亮相，雖然我們對Zen架構的細節(jié)所知甚少,，但從AMD及各方流傳出來的信息來看,，Zen架構性能值得期待，官方表示IPC性能提升40%還多,，14nm FinFET工藝也會大幅降低處理器的功耗,。

　　還有一點值得注意，不光Intel在推8核甚至10核處理器,，AMD的Zen架構多核并行能力也有提高,，桌面版首發(fā)時至少是4核8線程起步，中高端會是8核16線程,，而服務器/工作站出現(xiàn)16核32線程甚至32核64線程也不要驚訝。

　　不論是Intel的10核處理器還是AMD的16核處理器,，桌面處理器在突破6核,、8核之后會繼續(xù)進入10核+時代，Intel Broadwell-E在前兩代突破8核之后已經確定有10核20線程產品,，AMD的Zen架構更加激進,，8核16線程不是問題，是否會在桌面市場推出12核甚至16核的旗艦也令人期待,。

　　3,、PCI-E 4.0姍姍來遲，廠商自研新總線

　　伴隨著CPU,、GPU計算性能的飛速增長,，PCI-E總線也要有相應的準備,，不過最新一代PCI-E 4.0總線技術已經推遲了，原定于2015年上半年發(fā)布最終規(guī)范,，但現(xiàn)在來看PCI-E 4.0總線可能要拖到2016年甚至2017年了,。

　　新一代總線具備更高的性能，具體來說,， 目前在用的PCI-E 3.0總線速率是8GT/s,，Link帶寬8Tb/s，每一通道帶寬約為1GB/s,，x16通道雙向帶寬32GB/s,，而PCI-E 4.0在PCI-E 3.0基礎上保持架構不變，速率翻倍到16GT/s,，通道帶寬提升到2GB/s,，x16雙向帶寬高達64GB/s。

　　不過PCI-E 4.0面臨的問題也不少,，除了銅介質速率繼續(xù)提升的技術難題之外,，PCI-E 4.0最大的尷尬之處在于——桌面顯卡用不到這么高的帶寬，高性能計算領域PCI-E 4.0帶寬又不給力,。前者很好說,，因為從PCI-E 2.0到PCI-E 3.0時代，顯卡性能也沒有因此受益,，PCI-E 3.0 x16帶寬已經達到了32GB/s,，目前的高端顯卡并不需要這么高的帶寬，而升級到PCI-E 4.0,，64GB/s的帶寬對桌面顯卡來說也是浪費,。

　　如果用到HPC領域，PCI-E 4.0帶寬的64GB/s又有點捉襟見肘了,，等不及的廠商早已經在暗地里開發(fā)新的總線技術,，其中NVIDIA跟IBM聯(lián)合開發(fā)了NVLink總線，號稱帶寬是PCI-E總線的5-12倍,，AMD也在開發(fā)自家的架構互聯(lián)技術,，帶寬超過100GB/s。

　　無論AMD還是NVIDIA,，他們開發(fā)的新總線技術帶寬可以輕松超過100GB/s,，這對服務器產品很有用，但對桌面市場有什么意義呢,？值得發(fā)燒友關注的就是多卡互聯(lián)技術,，目前AMD、NVIDIA最多能做到的也就是4卡SLI/CF交火，有了NVLink這樣的技術,，8卡SLI或者CF都是有可能的,。

　　4、GPU架構,、工藝升級：不僅拼性能,，效能更重要

　　說完了CPU處理器，我們也不能忽視GPU處理器,。作為當前PC中功耗最高的一部分,，顯卡對游戲性能影響至關重要，但在性能越高=功耗越高這條路上,，顯卡也面臨一個選擇——NVIDIA的Maxwell架構證明了顯卡性能增長的同時,，能耗也可以很低。2016年的GPU不僅要性能,，更重要的是效能,，我們要看到還是每瓦性能比。

　　在Maxwell架構之后,，NVIDIA將推出新一代的Pascal架構,。根據(jù)官方在GTC 2015年大會上公布的資料，Pascal顯卡將支持3D Memory顯存,，容量,、帶寬可達普通顯存的2-4倍，而顯卡只有標準PCI-E顯卡的1/3大小,。

　　至于AMD,，由于目前的R200、R300系列顯卡大都還在使用GCN架構改款,，制程工藝還是28nm工藝,，能效方面已經落后NVIDIA的Maxwell架構了，所以2016年AMD也會在GPU領域有大動作——推出了GCN 4.0架構Polaris,，制程工藝升級到14/16nm FinFET,，同時會搭配HBM 2顯存，號稱每瓦性能比提升一倍,。

　　AMD還實際演示了Polaris顯卡的能效優(yōu)勢,，之前使用用Polaris架構的一款中端顯卡跟NVIDIA的GTX 950做了對比，同樣是在1920x1080 60fps的性能上,，Polaris顯卡的整機功耗是86W,，而GTX 950整機功耗是140W,，可見功耗優(yōu)勢非常非常大,。

　　5、新一代高帶寬內存：HBM向左，HMC向右

　　2016年GPU要想提高性能,、降低功耗,，除了架構改進之外，新一代內存技術也功不可沒,，其中AMD在去年的Fury顯卡上首次使用的HBM內存就是代表,，NVIDIA所說的3D顯存其實也是HBM技術，不過是HBM 2代技術,。與HBM競爭的則是美光主導的HMC內存技術,。

　　對于HBM技術，我們之前做過詳細介紹：AMD詳解HBM顯存：性能遠超GDDR5,，功耗降50%,，面積小94%。簡單來說,，HBM就是在GDDR5顯存無法繼續(xù)大幅提升頻率的情況下?lián)Q了一種思路,，通過提高總線位寬來提高帶寬，第一代HBM顯存的頻率只有500MHz,，等效1GHz,，遠低于目前的GDDR5顯存，但帶寬高達128GB/s,，4顆芯片總計可以帶來512GB/s的帶寬,，遠高于主流GDDR5顯存。

　　2016年HBM 2代也來了,，JEDEC已經正式批準了HBM 2顯存規(guī)范,，相比第一代HBM，HBM 2可堆棧的層數(shù)更多,，單顆容量最高可達8GB,，頻率也翻倍到2Gbps，帶寬從128GB/s提高到256GB/s,，這樣一來布置4組HBM 2顯存就可以實現(xiàn)32GB容量,、1TB/s的帶寬了，次之也有16GB容量,，1TB/s帶寬,，這正好與NVIDIA之前宣稱的數(shù)據(jù)相符。

　　HBM內存技術已經得到了SK Hynix,、三星等廠商的支持,，另一個內存技術大腕美光的選擇不同——顯存市場他們繼續(xù)推改良版的GDDR5X，3D堆棧內存上則選擇了HMC（Hybrid Memory Cube）,，它跟HBM一樣都需要使用TSV工藝連接多層DRAM芯片,。

　　性能方面，HMC閃存相比DDR內存依然有足夠多的優(yōu)勢，普通DDR3-1600內存雙通道帶寬不過12.8GB/s,，美光之前宣稱HMC的性能是DDR3內存的20倍,，單通道帶寬就有128GB/s(跟HBM 1代相同），同時功耗比DDR3減少70%,，占用面積比DDR3減少95%,。

　　HMC陣營實際上也有Intel、三星等其他公司參與,，但目前力推HMC的基本上只有美光公司,，他們現(xiàn)在推出了2/4GB容量的HMC內存，有兩種封裝,，896-Ball BGA封裝的帶寬為160GB/s,，666-Ball BGA封裝的帶寬是120GB/s。

　　具體應用方面,，HMC在Intel的新一代Xeon Phi加速卡上露過面了,，代號Knights Landing的Xeon Phi加速卡配備了16GB板載緩存，號稱5倍帶寬,、5倍能效于DDR4內存,，它就是美光提供的HMC內存。

　　不過總體來看,，HMC相對HBM來說還有點滯后,，HBM在新一代顯卡上站穩(wěn)腳跟沒問題，未來也會進入服務器等市場,，HMC受到的支持力度不如HBM,，不過3D內存技術現(xiàn)在還是新興事物，現(xiàn)在給HBM,、HMC作出最終判決還有點為時過早,。

　　總之，2016年半導體/處理器技術的進步首先要依賴工藝升級,，雖然10nm及7nm工藝還有點遠,，但2016年我們可以預期新一代處理器全面升級14/16nm FinFET工藝，這比去年的28nm,、20nm工藝已經有很大進步了,。不論是AMD、Intel的CPU還是AMD,、NVIDIA的GPU,，F(xiàn)inFET工藝都會帶來20%以上的性能提升，30-40%的功耗降低,，最終的CPU/GPU不僅性能更強,，功耗也會大幅降低,。