CPU市场要变天了？

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2011年10月12日，AMD发布了研发多年的CPU架构“Bulldozer”。被寄予厚望的全新架构不仅没有让AMD在CPU市场里面赢得更多的市场份额，反倒让AMD陷入了巨大的危机，只能靠着游戏主机业务续命。
5年之前，AMD凭借着K8架构的Athlon FX系列CPU大举攻城掠地，市场份额一度和Intel持平，Intel在新千禧年之初的市场决策错误让他们付出了惨痛的代价，彼时Intel的旗舰型号Pentium 4是一颗“十分火辣”的CPU。
Intel的工程团队痛定思痛，确立了全新的发展思路之后，重拳出击的Intel发挥出了自己在技术以及营销上的优势，打的AMD找不着北，导致AMD市场占有率一律下滑。
到了2011年，AMD从06年的50%占用率掉到了23%左右。AMD想要夺回性能优势，但是他们的研发实力以及可以调用的资源远远不如Intel，所以只能另辟蹊径。

推土机到底推掉了些什么

我们判断一颗CPU是否优秀主要从以下三个点出发：
IPC（Instruction per Cycle）
主频频率（Clock Speed）
功耗（Power Consumption）
2006年以前，PC还是单核的天下，随着Intel对超高主频尝试失败，CPU厂商们都将堆高主频的方向转变为采用多核心的设计。比如第一代奔腾双核Pentium Dual和Athlon 64 X2。
采用双核心的设计可以让新CPU的性能轻松超过高主频的单核CPU，同时发热和功耗都有很大的优势。与此同时，Intel全新的架构让他们在以上三点取得了全面领先。
为了挽回市场份额，AMD选择从头研发一个全新的CPU架构，彻底抛弃K10架构，为了让新CPU有一定的优势，又不用花费太多的研发成本，尝到了多核心甜头的他们，选择了堆积更多的核心数量来弥补自家CPU的IPC不如Intel处理器的劣势。这就是大名鼎鼎的“Bulldozer”推土机。
在计算机科学领域，模块化（Modular）是一个非常重要的概念，不仅仅是软件开发采用这一原则进行设计开发，硬件同样如此。
随着个人计算机进入多核时代，AMD认为将来的软件以及相关的计算需求肯定会越来越多的青睐更多的核心，大规模并行的时代已经到来。基于这点，AMD大胆地采用了高度模块化的设计来制造他们的新一代CPU，“Bulldozer”架构高度灵活，可以根据需求搭建不同核心数量的CPU产品。
第一代“Bulldozer”芯片起步就是四个核心，最高八个核心，而Intel Core i3处理器一直到2018年才搭配四个核心。不仅核心数量管够，主频频率也是高得惊人：

• 四核心FX-4100：3.6GHz-3.8GHz

• 四核心FX-4170：4.2GHz-4.3GHz

• 六核心FX-6100：3.6GHz-3.9GHz

• 六核心FX-6200：4.0GHz-4.1GHz

• 八核心FX-8100：2.8GHz-3.7GHz

• 八核心FX-8170：3.9GHz-4.5GHz

我们可以看到，除了FX-8100，没有一颗CPU的基准频率低于3.6GHz，而最高Turbo频率甚至到了4.5GHz，2011年的主流制程是32nm。八核心4.5GHz的32nm处理器，这就是一个不折不扣的大火炉。
过于激进的频率设置让八核版本的“Bulldozer”功耗轻松超过220W。同时期的Intel处理器大部分基础频率都是3.0GHz起跳，最高Turbo频率不超过3.5GHz，只有高端的Core i7以及Core i7 Extreme系列才会把频率大幅调高。

所有这一切并没有带来任何实质性的改变，由于过度追求多核心多线程，“Bulldozer”的IPC表现没有任何改进，甚至出现了高端型号比上一代自家产品性能还差的情况。
在某些理想工作状态下，八核心推土机性能是可以超过同期Intel的Sandy Bridge旗舰的，但是大部分时候，用户都不会用到这么多的核心，并且当时的操作系统也好，软件开发厂商也好，对多核心的优化并不怎么样。最后的结果就是AMD的新CPU功耗更高，性能提升不明显，甚至某些情况下还有倒退。
在CPU评判的三个维度里，AMD有两个都出现了明显的劣势，市场占有率的下滑不可避免，更糟糕的是，由于新架构不佳的表现，AMD只能降低售价，将高端市场拱手送人。同时Intel市场部门大显神通，各路代言广告铺天盖地，并且几乎垄断了笔记本市场。
搭载AMD芯片的笔记本几乎等同于低价低质，除非是在囊中羞涩，或者被实体店的销售员忽悠，不会有人去特意选购AMD平台的笔记本电脑。

Skylake，永远的Skylake

2008年，Intel已经彻底摆脱了最后一代Pentium 4带来的恶劣影响，代号“Nehalem”的全新CPU架构接过了“扣肉”的大旗，标志着Intel的全面复苏。这一架构的意义在我以前的文章里面有提到过 。也是从这一代开始，Intel桌面级CPU的高端Core i7系列正式确立了四核心八线程的技术规格。
主流桌面CPU在很长一段时间里，因为制程、成本、功耗等原因一直以单核心为主，到了2006年以后，因为“主频战争”的不可持续性，残酷的现实让两家主要x86架构CPU厂商不得不转向多核心产品的研发。
从单核到双核，再到四核，半导体行业仅仅用了3年的时间就完成了迭代，但核心数量到四核就几乎停滞了（消费级主流市场的范畴内），这似乎也有一定的道理。
软件行业还没有为多核心CPU的到来做好准备，延续了几十年的软件开发习惯与流程还是以单线程优化为主。多线程的调度与运用复杂程度要高很多。既然用户都没什么场景需要用到更多的核心与线程，那还有什么必要去堆积核心数量呢？
并且AMD“Bulldozer”的失败似乎也证明了这一点，Intel从2008年开始就将自己的桌面高端系列定在了四核心八线程的规格，中端的i5是四核心四线程，低端的i3是双核心四线程，而入门的奔腾以及赛扬都是双核心双线程。较少的核心还能控制成本与发热，能够让消费者得到更多的好处，Intel的决定从商业上与技术上都是十分正确的。
在市场上，不管是笔记本还是台式机，以及服务器领域，Intel都处于绝对的领先，80%左右的占有率让Intel赚得盆满钵满。股票价格从2009年的13.74美金一路猛冲到了2015年8月份的29.92美金，在2014年的时候还有过35.59美金的高位。
Intel凭借着稳定的销售开始拓展自身的业务范围，依托自身的研发实力杀入了固态存储、无线通信以及GPU领域。Intel的品牌认可度也达到了高峰，Core i7的名号响彻全球，不管是不是相关领域的人，只要买电脑都会问一下是不是i7的处理器。
此时的竞争对手还在低端市场苦苦挣扎，靠着两大游戏机厂的订单以及显卡业务维持生存，2012年甚至还出售了所持有的GlobalFoundries最后14%的股份。
2015年8月，Intel正式发布了他们全新一代的CPU系统架构，代号“Skylake”，没有意外，全新的“Skylake”的i7产品线还是四核心八线程的规格，新架构正式宣告Intel进入了14nm制程的时代。
新架构有着非常多优点，比如更高的IPC，新制程带来了更好的能效比，更高的超频空间以及发热表现。也正是从这一代开始，只有带“K”以及“X”的处理器才能进行超频，虽然有些主板厂商一定程度上绕开了这些限制，让不带后缀的CPU也能超频，但很快迫于压力，移除了相关的功能。

在这之后，Intel按照自己的路线图，稳步迭代更新CPU产品线，同时在别的领域也有所建树。但Intel对于CPU架构的创新，似乎停滞了，从2015年开始，逐年的架构迭代如下：

• 2015年“Skylake”：i7四核心八线程，6700K，4.0GHz - 4.2GHz，14nm制程

• 2016年“Kaby Lake”：i7四核心八线程，7700K，4.2GHz - 4.5GHz，14nm+制程

• 2017年“Coffee Lake”：i7六核心十二线程，8700K，3.7GHz - 4.7GHz，14nm++制程

• 2018年“Coffee Lake Refresh”：i7八核心八线程，9700K，3.6GHz - 4.9GHz，14nm++制程

看起来好像除了15、16年都是四核心八线程，17、18年都有核心数量的提高，好像不是一成不变？
但是我们逐一对比“Skylake”之后的架构与原版“Skylake”就会发现，核心数量和主频的提高，就是最大的不同，CPU的基础架构是没有变化的，这也就是说，我们现在买到的Intel CPU和2015年发布的“Skylake”CPU除了主频更快，核显更强以外，没有本质上的区别，性能上也是如此。
2019年4月21日，Intel公开了基于“Skylake”第四代架构，“Comet Lake”以及第十代Intel Core处理器，2020年5月上市的Intel Core i7 10700K和2015年上市的Intel Core i7 6700K性能对比如下：

一眼看上去，6700K只有10700K的一半性能还不到，提升很大啊？
那是因为6700K只有10700K一半的核心与线程数量。另外一个比较常用的测试软件，Cinebench r20多核成绩，6700K是2100分左右，10700K的成绩在5250分左右，结合6700K的最大Turbo频率为4.2GHz，10700K的最大Turbo频率为5.1GHz，基本也就是频率所带来的优势。
按照原本的Tick-Tock战略，在“Skylake”之后的一代应该就要改进制程，使用10nm，但根据Intel官方的说法，他们10nm制程的研发遇到了一些问题，需要暂缓一下，这一缓就是5年。
不仅制程暂缓，新架构的开发也因为制程的困境陷入了麻烦，为了维持新品发布的节奏，Intel开始对主板插槽打起了主义。“Skylake”是全新的架构，自然要有全新的插槽以发挥新架构的全部性能，这便是“LGA 1151”。
随着Intel第八代Core处理器的上市，全新的300系列芯片组主板宣布不再兼容第六代和第七代处理器，第八代处理器也无法在前两代的主板上使用，后续的第九代处理器也同样如此。
不仅如此，刚刚发售的第十代处理器更是直接把接口都换了，抛弃了LGA 1151，变成了LGA 1200，这从根本上断绝了兼容的可能性。毕竟前面几代都是同样的接口，可以通过特殊的处理来绕开兼容性限制。

很多人认为Intel的吃相太难看，通过这样的手段来逼迫让用户换CPU的同时也要更换主板，但其实并不是这样，我稍后会谈到这一点。

河东与河西

2017年出现的Ryzen打乱了Intel的安排与计划。

虽然第一代Ryzen的表现不算太好，但比起最后一代“Bulldozer”那也是强了太多。IPC大幅提高，虽然此时的“Zen”架构IPC表现和“Skylake”有不小的差距，起码能用了。
但全系列开放超频以及对主板的限制放开，让第一代Ryzen处理器有了非常好的销量，为AMD的新产品打下了坚实的基础。
“Zen”架构的CCX模块规格为四核心，不同产品的定位不同，所包含的模块数量也不同，首发的Ryzen 1700包含两个CCX模块，一共拥有八核心十六线程。
同期的Intel Core i7 7700K则还是不变的四核心八线程，由于主频比Ryzen 1700高太多，而且IPC也有20%左右的领先，AMD的新产品对于大部分游戏玩家来说并没有很多的吸引力。
虽然还是没有办法和Intel硬碰硬地在IPC上面掰手腕，但是多四个物理核心数量，代表着多线程任务上的绝对优势。2017年已经不是2011年，经过这么多年的发展，各种软件都已经对多核心有了足够的优化，更多的核心一定程度上就代表了更高的效率。
但Ryzen因为刚刚问世，主要的软件厂商还没开始对其进行优化，所以在性能表现上，和Intel各有胜负。

Ryzen一代在评价CPU的三个维度上，均落后于Intel，但落后的幅度已经大大减小。Intel并没有傻看着AMD做出反击，他们当机立断，提高了第八代Core处理器的核心数量，让已经维持了10年之久的四核心八线程i7处理器升级到了六核心十二线程，并且主频进一步提高，购买了8700K的用户有相当比例会尝试超频。
能不能稳定在5.0GHz是衡量8700K芯片体制的一个重要门槛，我们来看看7700K以及8700K在满负载Prime 95烤机时候的功耗表现：

Intel Core i7 7700K默频下的最大功耗数值为114.3W，4.9GHz的时候为141.6W，而“仅仅”4.9GHz并且过热降频的8700K已经冲到了168.2W的恐怖数值，就算是默频下也有159.5W的，比7700K足足高了45W之多，要知道“Skylake”架构下的i5一般也就45W左右的功耗。
而到了第九代i7，处理器规格变成了八核心八线程，虽然没有了多线程技术，但是多了两个物理核心，我们再来看看在Prime95下，第九代i7的表现：

这一次4.9GHz的8700K没有在过热降频了，发挥了出了自己的全部实力，功耗也来到了206.2W，而默频的9700K则是恐怖的199.8W，因为出厂的Turbo频率已经设的非常之高，所以没有多少超频空间，5.1GHz的9700K只有222.9W，也就加了22W的功耗。 Intel难道就放任功耗一直往上涨，不做点什么吗？我们来看看新鲜出炉的第十代i7 10700：

没错，10700K的功耗还是涨了一点，但Intel并没有什么解决办法，毕竟他们没有办法对抗物理定律。
这张图十分有意思，我们可以清楚的看到第七、八、九、十这四代“Skylake”CPU和两代Ryzen的直接对比。就算是同为14nm制程的Ryzen 2000系列也要比同核心数量的Intel处理器功耗更低。
在文章的开头，我回顾了“Bulldozer”的各种问题，其中功耗与发热是不容忽视的一部分，随着AMD与TSMC在7nm制程上的不断进步，两者之间的关系完全对调，新的“Zen 2”处理器成为了高效的代名词，而Intel第十代Core则有着巨大的功耗与居高不下的发热，原来的100、200系列芯片组供电设计根本无法承受如此大的功耗。
主板厂商透露为了满足第十代Core处理器的供电压力，他们不得不重新设计整个供电模块，所以Intel干脆直接换了接口，为以后做准备。
尽管如此，Intel的处理器与性能低下完全不沾边，最新的i9 10900K依然是最强的游戏CPU，它也有着十核心二十线程的规格，足以满足消费者的任何需求与工作。但是i9 10900K和10700K所需要的散热器以及主板，要比选择3900X或者3700X贵上非常多，散热器方面的投入，3900X和3700X在默频下用原装的就够了，虽然吵一点，而且主板甚至可以用五六百元的B450。
但是十代i9和i7起码要用240一体水冷或者猫头鹰D15级别的散热器才能应对，主板更是需要Z490，能够获得的游戏性能提升可能只有10 - 30fps，这么一点提升，真的值得多付出的成本吗？
“Zen 2”架构处理的IPC已经和Intel几乎持平，根据AMD的路线图，“Zen 3”的IPC还会提升10 - 15%，通过过去三年的表现，AMD并没有放卫星，他们每一年的IPC都有着稳固的提升，如果Intel还不推出全新的架构，那么AMD将有可能会在IPC上第一次超过Intel。

都是好事儿

回到文章的标题，CPU市场要变天了吗？
Intel是一个庞然大物，它的体量远远超过AMD，从营收、市值、员工数量以及渠道积累等等方面都大幅领先AMD。但这不代表着Intel可以继续延续之前的战略，继续打磨14nm制程以及“Skylake”架构，竞争让蓝色巨人不得不做出改变，积极应对挑战。
这对于我们消费者来说，是的，CPU市场终于要从死气沉沉的“Skylake”统治下解放了，我们可能迎来一个更加有活力的CPU市场。
对于AMD来说，这是一个非常好的局面，不仅仅是他们拿出了可以和Intel相抗衡的产品，更重要的是他们撬动了铁板一块的笔记本市场。
全新的“Zen 2”移动CPU表现令人印象深刻，不仅低压型号就能够和Intel标压产品对抗，标压型号甚至难逢敌手，而且更重要的是，更强大的性能没有牺牲续航能力。
标压型号一样能做到8 - 10小时的续航，同等性能的Intel处理器都不超过三小时，而且都是又大又厚的产品形态。
笔记本在全球PC出货里面占了一大半，如果AMD能够在笔记本领域站稳脚跟，让OEM厂商拿出他们最好的模具与设计，那么AMD就可以说是真正的翻身成功了，更多更稳定的收入来源可以帮助AMD更好的研发新产品，改进自己的产品架构，形成良性循环。
对于Intel来说，他们需要反思自己的战略重心，在将无线通信部门整体出售给Apple之后，宣告了无线通信战略的彻底破产。
Intel应该尽快解决10nm的制程问题，并且准备更新的制程，毕竟AMD和TSMC已经准备5nm的产品了，以往制程优势都掌握在Intel手里，如果不能拿回这一优势，那么Intel的芯片产品将处处受制于人。
有竞争，总是好的，对于消费者来说，两家有来有回才最有利，希望Intel能够摆正心态，调整好自己，拿出最好的产品来回应AMD。

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