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乘胜追击“20年代” 2020年AMD移动产品布局一览

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  在年初落下帷幕的CES上,除了让人眼花缭乱的手机、ARM架构移动SoC、大量智能产业链的新品之外,作为传统PC巨头的AMD也带来了大量新技术和新产品。在移动PC市场上, AMD发布了全新锐龙4000系列移动处理器,希望继续延续2019年的上升态势,它将直面英特尔早前发布的第十代移动酷睿系列产品。移动PC市场在“20年代”的战争,开年便打响。
  在刚刚结束的CES 2020上,AMD发布了全新移动处理器——锐龙4000系列。从近几年移动PC市场的发展脉络来看,AMD显然处于进攻态势,英特尔则维持守势。原因很简单,在彻底剥离了工厂后,作为无晶圆半导本设计厂商的AMD,可以选择业内更先进的工艺匹配自己的设计。尤其是在Zen、Zen 2架构推出之后,AMD在架构方面底气更足,加上自家GPU的优势和日趋成熟的产品磨合,AMD在移动PC市场逐渐崛起,市场份额快速攀升。相比之下,英特尔近年来深陷工艺泥淖,10nm工艺迟迟不能全面上线,成熟的14nm工艺经过数次改进和深度优化,虽然依旧有较强的生命力和出色的频率、功耗表现,但是面對竞争对手的7nm工艺仍显力有不逮,数年前对竞争对手的全面碾压态势再难重现。在锐龙4000系列发布后,凭借全新架构、工艺,AMD是否在“20年代”开始的时候进一步提升自己在移动PC市场上的份额?让我们看过产品后再来判断。
  锐龙4000系列移动处理器:更多核心、更强性能
  在2019年,采用锐龙3000系列处理器的笔记本电脑和相关产品给AMD带来了不错的口碑和销量。大热的锐龙3000系列桌面处理器在工艺上采用了14nm工艺和7nm工艺混合的方式。其中拥有大量模拟电路、缓存的I/O芯片部分采用的是14nm工艺,而CPU核心部分采用了7nm工艺。这样的设计使得AMD很好地平衡了成本和制造难度,但是在移动处理器上,考虑到移动处理器对面积、功耗极度敏感,这样的处理就不太合适了。
  AMD在开年的CES 2020上发布了全新锐龙4000系列移动处理器。相比前代产品,锐龙4000系列移动处理器最显著的变化在于:工艺升级至TSMC7nm,处理器CPU部分采用了全新的Zen 2架构,CPU内核数量大幅度提升至最多8个。此外,由于频率提升等因素,新处理器的图形性能也得到加强,整体性能更上—层楼。
  因此在锐龙4000系列移动处理器上,AMD采用的还是传统的APU单芯片设计,整个处理器可以被看成一个SoC,并且全部都是由7nm工艺制造——包括了CPU、GPU、I/O和各种控制器。锐龙4000系列移动处理器研发代号为Renoir,一颗完整规格版本的Renoir核心拥有8个Zen 2架构的CPU核心,还有采用了Vega架构、包含8个CU单元的GPU部分。在芯片尺寸上,由于新品采用了全新的TSMC 7nm工艺,因此尺寸上明显小于上一代产品。不过AMD没有对外公布新APU的芯片面积,从目前直接测量的数据来看,新处理器的核心长度为13.59mm、宽度为10.98mm,封装面积约149.27mm2,Zen2单个核心的封装面积是75mm2,因此新处理器的面积大约是Zen 2计算核心的2倍。根据台积电提供的数据,目前7nm工艺的缺陷率为每平方厘米0.09,这样计算下来,新产品的良品率将高达90%。
  CPU架构方面,AMD宣称锐龙4000系列的CPU架构和桌面处理器都源自Zen 2架构,并且采用了完全相同的CCX布局。也就是最多2组CCX、每组CCX包含4个CPU核心,总计8个核心,两组CCX之间通过AMD的Infinity Fabric总线进行通讯。L3方面,锐龙4000的L3容量被削减至每CCX 4MB,而不是桌面产品的每CCX 8MB。考虑到大容量的L3缓存极为耗费晶体管资源且占据大量的芯片面积,有可能是AMD经过权衡后做出了这样的改变,通过损失一些性能来换取更小的芯片面积和更出色的良率,这也是芯片设计中比较常见的做法。
  锐龙4000系列CPU核心数量的大幅度提升,虽然带来了显著的性能提升,但是CPU核心数量翻倍也带来了芯片尺寸和成本的压力。在CPU端,AMD的应对方法是L3缓存减半,同样在GPU端,AMD采用的方法是降低CU单元数量。相比上代产品,锐龙4000系列处理器的最大GPU CU单元数量仅为8个,相比上代桌面APU产品的11个降低了3个,相比移动产品使用的Radeon RX Vega 10的10个CU单元少了2个。AMD宣称,即使减少了CU单元数量,但是凭借全新工艺带来的高频率和新架构带来的高效率,8个cu单元的新APU在性能上依旧超过上代同档次移动产品。AMD这样说也并非没有道理,毕竟锐龙4000系列的GPU频率可达1750MHz,普遍也都可以达到1500MHz-1600MHz。相比之下,上代产品的GPU最高只能到1400MHz。虽然表面上看起来只有350MHz的差距,但是更新的工艺和更强的CPU性能,使得锐龙4000的GPU能够更长时间运行在更高的频率上。这样一增一减,GPU性能不但没有下降,反而有一定的提升。
  在其他规格上,锐龙4000系列产品也有一些亮点。首先是内存。新处理器全部支持高达64GB的LPDDR4X4266或DDR4 3200内存规格。LPDDR4X内存功耗更低,更适合应用在功耗敏感场合。另外AMD还宣称Infinity Fabric总线频率和内存频率脱钩,这样的设计有助于帮助芯片在空闲状态下降低功耗(AMD称单芯片的APU在InfinityFabric总线频率不再绑定内存频率上非常容易,并没有带来太复杂的问题)。其次,AMD在桌面的Zen 2架构和相关的IO架构上,已经实现了对PCIe4.0技术的支持,但是一些迹象显示,锐龙4000系列中U和H系列处理器(后文还有详述)可能仅仅提供了PCIe 3.0总线支持。出现这样的情况,可能的原因有两个,一是PCIe 4.0目前还没有大规模普及,移动平台上更是难以看到;其次则是功耗原因,虽然PCIe 4.0的性能要远远超出PCIe 3.0,但是相应而来的是功耗的大幅度增加,这一点在桌面的X570平台南桥芯片需要增加风扇散热就已经有充分的体现,考虑到移动平台对功耗的敏感性,因此最终AMD没有开放锐龙4000系列对PCIe4.0的支持。除了上述两点之外,其他包括USB、SATA、PCIe等细节问题,AMD会在后续实际交付产品时进一步详细叙述。   作为面向移动平台的产品,功耗设计就成了重中之重,AMD在锐龙4000系列上也做出了很多加强,AMD数据显示,新处理器的综合功耗相比上代产品降低20%。具体技术方面,除了上文提到的Infinity Fabric总线和内存频率的脱钩外,AMD还重新设计了整个APU中的大部分供电电路,并加入了大量的电源门控设计。现在,新的APU的大部分结构都可以单独控制电源供应以提高效能,并且AMD还宣称他们通过全新的设计,将一部分芯片结构在进入/退出休眠状态时的延迟降低了80%。更低的延迟有助于使得功能模块快速进入和退出休眠状态,也使得大量的功能模块可以随时保持在电源门控的响应状态下,不会由于频繁的唤醒、休眠而带来显著的性能损失。相比之下,上一代产品由于缺乏这样的特性,部分功能模块不得不长期保持在供电状态下,以便根据用户的需求随时响应,这显然带来了能效比的损失。综合来看,锐龙4000系列移动处理器的性能功耗比相比上一代12nm的锐龙3000系列移动处理器翻倍,显示了全新架构和7nm工艺的强大实力。
  两个系列针对不同人群
  说完了相关技术特性,再来看看全新处理器的规格。目前AMD发布了2个系列的锐龙4000系列移动处理器,其中面向移动工作站或性能玩家的、功耗为45W和35W的H系列的产品有3款,分别是锐龙7 4800H、锐龙7 4800HS、锐龙5 4600H。由于功耗控制较宽泛,处理器能够在高频率上稳定运行更长时间,因此这三款产品堪称整个锐龙4000系列的性能标杆。此外,AMD还发布了5款U系列产品,面向对笔记本电脑尺寸敏感的用户或者普通用户,这一类产品TDP功耗为15W,更适合小尺寸、超轻薄设备,上市后也将是绝大部分用户的选择。有关这产品的具体规格,请读者参见表2。
  除了型号方面的信息外,AMD发布的锐龙4000系列移动处理器还有不少值得提及的地方,本文一—列举如下:
  首先是U系列产品,目前AMD将其TDP限定在15W,但实际上AMD也指出,U系列产品的TDP是可配置的,从12W到25W,用户可以根据自己的需求进行选择。一般来说,OEM厂商不太可能采用高性能或者低功耗模式,但是OEM可以使用更好散热效能的设计,使得处理器长期运行在比较高性能区间。AMD也表示,OEM厂商可以决定是否向最终用户开放更改TDP的功能,更高的TDP意味着更好的持续性能。不过即使TDP更高(或更低),其最高频率将不会有更多变化。
  其次,对于H系列产品而言,这些处理器是为了高性能游戏市场所设计的。45W的TDP依旧是可变的,最高可以提供高达54W的TDP空间。从产品参数来看,H系列处理器的基准频率就高达2.9GHz,这正是更高TDP带来的结果。另外,H系列处理器集成的GPU CU单元数量相对较少,只有7组或者6组,这也是AMD经过调研后的选择,因为此类产品一般都会搭配独立显卡,再搭配高性能的集成GPU则意义不大。
  第三,AMD本次推出了一个独特的“HS”产品,也就是锐龙7 4800HS,其TDP功耗为35W,其余规格和锐龙7 4800H一样。这款产品是AMD和华硕合作推出的,两者通过在超低泄露封装上的共同研发,最终带来了45W产品的频率和性能同时功耗仅为35W的特色产品。目前这款处理器已经被应用在华硕G14产品中,对AMD来说,这也是一次不错的技术突破。当然,这款处理器的性能究竟如何还未可知,但普通的H系列处理器确实支持降频至35W,因此其他任何OEM厂商都可以购买锐龙7 4800H并降低至35W TDP使用,不过这样有可能面临性能的下降,因此未来的测试中可能会出现两款35W处理器的对比,这样人们就可以看到这种特色的封装工艺究竟有多出色的效果。另外,锐龙7 4800HS被华硕独占6个月时间,然后才会被其他厂商使用。一般来说,当OEM从芯片厂商处采购产品时,每个芯片都有一系列功率和电压组合的子仓库,除非厂商选择特定的子仓库,否则所有的产品都是随机分配的。华硕在这里拥有独占优势的原因可能是锁定了某个特殊的子仓。
  第四,AMD为H系列处理器带来了一项全新的、名为SmartShift的功能。这个功能的主要作用在于,任何使用H系列的APU和独立显卡的系统(AMD表示,目前使用H系列APU的所有终端产品都配备了独立显卡),在开启SmartShift功能后,SmartShift可以在APU和独立显卡之间调整功耗空间,以实现最大的性能输出。根据AMD的数据,搭配AMD的Radeon系列移动显卡后,开启SmartShift功能,The Division 2游戏帧率提高了10%Cinebench R20 NT速度提高了12%。同时,AMD也发布了RX 5700M和RX5600M两款移动显卡,全部都支持SmartShift技术。
  第五,AMD还谈到了有关锐龙4000系列移动处理器的GPU架构问题。最新发布的产品全部采用了Vega架构,而不是AMD去年发布的全新RDNA架构。AMD称由于锐龙4000系列移动处理器研发时间在三年前就已经定下,当时RDNA架构尚未成型,因此只有使用Vega架构进行设计。下一步AMD会考虑使用RDNA架构打造全新一代APU产品。
  最后来看性能方面。虽然锐龙4000系列移动处理器刚刚发布,还没有太多实际测试数据爆出,但就AMD本次新品所采用的架构、工艺和设计情况来看,整体性能表现应该是非常值得期待的,不能说全面碾玉英特尔移动处理器,至少AMD已经能够实现和英特尔平起平坐甚至更胜一筹的性能,而不是像之前那样在中低端市场依靠价格优势厮杀。
  根据AMD的数据,锐龙7 4800U对比Core i7-1065G7,单核心性能落后4%,但是多核心性能依靠高达8个物理核心,超出竞争对手高达90%,图形性能也领先了28%之多,综合创作性能更是大胜27%-49%,游戏性能也有显著超出。H系列的锐龙7 4800H则更为生猛,AMD直接拉来了桌面的Corei7-9700K、移动端的Core i7-9750H进行对比,最终数据是AMD的产品在创作性能上大胜Core i7-9750H大胜46%,比Core i7-9700K还快7%; 3DMark FirestrikePhysics测试它也比Core i7-9750H超出39%,比Core i7-9700K还快10.3%;其他的综合性能分别超出Core i7-9750H25%-32%不等。总的来看,AMD这次凭借更多的核心数量、更高的频率以及传统优势的GPU性能,实现了对英特爾对位移动处理器的性能反超,这有助于AMD在接下来的时间中布局移动市场,联合笔记本电脑厂商推出新品,抢占市场。   锐龙7只是开始?让我们拭目以待
  目前AMD的产品发布完成,具体的笔记本电脑发布时间从今年第一季度末期也就是三月开始逐渐出现,到今年第二季度末期应该会迎来大规模上市的热潮。AMD宣称2020年将会出现一百多款搭载锐龙4000系列移动处理器的笔记本电脑上市,足够消费者选择了。另外,近期有用戶询问AMD,目前只发布了锐龙7系列移动处理器产品,是否意味着还有锐龙9的移动处理器尚未发布?AMD给了一个很“官方”的答复,简而言之就是还在评估市场,如果有需要会这么做。不过暂时没有更多信息。这个“评估”,可能更多要看英特尔的反应吧。
  AMD凭借Zen 2架构、7nm和全新的功耗节约方案,希望在移动市场继续发展壮大。
  AMD正式发布全新锐龙4000系列移动处理器,新处理器的性能有着大幅度提升。
  锐龙4000系列移动处理器拥有8个处理器核心和16个线程
  AMD锐龙4000系列移动处理器U系列产品列表
  锐龙7 4800U在15W TDP下实现了8核心16线程和8 Radeon Cores集成显卡
  AMD将锐龙7 4800U与Core i7-1065G7进行性能对比(包括右上图),其在多核心、图形、综合创作以及游戏性能方面有着更好表现。
  相比前代产品,锐龙4000系列移动处理器性能功耗比翻倍。
  AMD和合作伙伴联想推出的Yoga Slim 7是全球首款超轻薄8核心笔记本电脑
  全新锐龙4000系列移动处理器的H系列面向游戏玩家和创作人员
  H系列产品公开版本目前只有2款,此外还有一款华硕定制版本处理器。
  锐龙7 4800H处理器,注意其基准频率高达2.9GHz。
  AMD选择了英特尔桌面版本的Core i7-9700K和移动的普通版本Core i7-9750H进行对比,锐龙7 4800H的性能甚至胜过Core i7-9700K。
  ROG Zephyrus G14是首款采用锐龙4000 H系列CPU的笔记本电脑
  SmartShift技术可以联合调配CPU、集成显卡和独立显卡的功耗
  使用SmartShift技术后,3D游戏提升了10%帧率,创作内容性能提升了12%。
  锐龙4000系列移动处理器首款产品上市时间为2020年第一季度
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