《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > EDA與制造 > AET原創(chuàng) > 先進制程競爭已成為影響CPU的決定因素

先進制程競爭已成為影響CPU的決定因素

2019-08-19
關(guān)鍵詞: 先進制程 CPU


  CPU的生產(chǎn)是需要經(jīng)過硅提純,、切割晶圓,、影印、蝕刻、分層,、封裝、測試7個工序,,這個過程中要進行加工各種電路和電子元件,,制造導線連接各個元器件。其工藝的先進與否關(guān)系到CPU內(nèi)能塞進多少個晶體管,,還有CPU所能達到的頻率還有它的功耗,。1978年Intel推出了第一顆CPU--8086,它采用3μm(3000nm)工藝生產(chǎn),,只有29000個晶體管,,工作頻率也只有5MHz,而現(xiàn)在晶體管數(shù)量最多的單芯片CPU應(yīng)該是Intel的28核Skylake-SP Xeon處理器,,它擁有超過80億個晶體管,,而頻率最高的則是Core i9-9900K,最大睿頻能到5GHz,,它們都是用Intel的14nm工藝生產(chǎn)的,。

  先進的制程工藝提升對于 CPU 性能提升影響明顯。工藝提升帶來的作用有頻率提升以及架構(gòu)優(yōu)化兩個方面,。一方面,,工藝的提升與頻率緊密相連,使得芯片主頻得以提升,;另一方面工藝提升帶來晶體管規(guī)模的提升,,從而支持更加復雜的微架構(gòu)或核心,帶來架構(gòu)的提升,。根據(jù) CPUDB 的數(shù)據(jù),,可以看出在芯片發(fā)展歷史上,工藝提升顯著帶來了頻率提升和架構(gòu)提升的作用,。隨著制程節(jié)點進步,,可以發(fā)現(xiàn)頻率隨工藝增長的斜率已經(jīng)減緩,由于登德爾縮放定律的失效以及隨之而來的散熱問題,,單純持續(xù)提高 CPU 時鐘頻率變得不再現(xiàn)實,,廠商也逐漸轉(zhuǎn)而向低頻多核架構(gòu)的研究,。

1.jpg

  AMD 先前代工廠商 GlobalFoundries14nmLPP 技術(shù)授權(quán)自三星,工藝水平低于 Intel 14nm,,但同價位產(chǎn)品多線程性能更高,。以 AMD 目前最新的 Ryzen 系列處理器為例,Ryzen系列于 2017 年 3 月上市,,采用 ZEN 架構(gòu),,制作工藝采用 GlobalFoundries 14nmLPP,事實上 GlobalFoundries 14nmFinFET 技術(shù)于 2014 年購買自三星,,在柵極間距(Gatelength)/CPP(ContactedPolyPitch),、鰭片間距(FinPitch)、第一層金屬間距(MetalPitch)等參數(shù)上 AMD 14nm 處理器均弱于 Intel 14nm 處理器,。根據(jù) Anandtech 性能測試結(jié)果,,AMDRyzen 系列 CPU 在單線程性能方面弱于同價位 IntelCPU,但由于采用了堆積更多核心的設(shè)計,,實際多線程性能強于同價位 IntelCPU,,因而 AMD RyzenCPU 實際擁有更高性價比。

2.jpg

3.jpg

  目前服務(wù)器市場英特爾占據(jù)約 99%市場,、AMD 約 1%,;桌面級市場英特爾約占 91%、AMD 約 9%,。AMD 在 CPU 市場長期位于市場第二,,近幾年來市場份額有顯著下降。但自2017 年 AMD 發(fā)布 Ryzen 新系列之后,,新品獲得較好反響,,市場份額開始好轉(zhuǎn)。2018 年AMD 服務(wù)器 CPU 市場份額已回升超過 1%,,個人電腦 CPU 市場份額亦回升至 10%左右,。

4.jpg

5.jpg

  AMD轉(zhuǎn)投臺積電后,工藝水平趕超英特爾,,有望持續(xù)擴張市場份額,。近期 AMD 宣布在 7nm 節(jié)點采用臺積電工藝,其長期合作的代工廠 GlobalFoundries 放棄 7nm 研發(fā),。一方面,,由此可見賽道壁壘持續(xù)提高,GlobalFoundries 7nm 技術(shù)進展已無法滿足 AMD 需求,,臺積電在有限的未來先進工藝代工中難以看到對手,。另一方面,CPU 已經(jīng)進入 Fabless + Foundry 階段,,英特爾與 AMD 之間的競爭實質(zhì)上變?yōu)橛⑻貭栕鳛?IDM 與臺積電代工工藝的競爭,。由于臺積電 2018 年 Q2 已量產(chǎn) 7nm 工藝,,AMD 有望從 2019 年上半年逐漸出貨7nmCPU 產(chǎn)品,而英特爾 10nm 預計 2019 下半年量產(chǎn),,實際出貨恐延后至 2020 年。AMD有望工藝領(lǐng)先 Intel 一年左右,,未來一年內(nèi)在服務(wù)器端和個人電腦端 AMD 有望持續(xù)擴張市場份額,,預計 AMD 與臺積電雙雙獲益。


此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。