乘风破浪的多核CPU

　　图片来源@视觉中国

　　文丨 Alter

　　长时间告别“话题中心”的 CPU 市场，最近发生了几件大事：

　　1 月初的时候，AMD 正式公布了锐龙 4000 系列移动处理器，除了呼声最高的“Zen 2”架构，还将移动处理器带入了 7nm 时代。

　　6 月份的苹果 WWDC 上， 向外界披露了 Arm 架构 Mac 计算机的大量细节，苹果与英特尔长达 15 年的合作将在 Mac“变芯”后终结。

　　知名市场调研机构 IDC 也没闲着，趁势发布了《多核 CPU 发展趋势白皮书》，指出多核心是 CPU 提升性能、降低能耗的必然选择。

　　看似缺少直接关联的三件大事，却让外界窥见了移动 CPU 市场的现状：引领创新的旗手已经悄然换了人选，大客户对“挤牙膏”式的创新失去了耐心，而市场对移动处理器的大方向又前所未有的笃定。

　　一连串的大事件背后，“年龄偏高”的 CPU 似乎正在迎来乘风破浪的新时代。

　　01 多核化与“性能战争”

　　对于移动 CPU 市场的暗涌，第三方调研机构 IDC 在白皮书中给出了这样的观点：

　　“盘点近十年主流移动 CPU 的发展历程，核心数常年徘徊在双核和四核，随着制程工艺、架构的升级，主流移动 CPU 的核心数已经提升至八核，未来低功耗、高性能的多核 CPU 将成为评价 CPU 综合性能的最直接 、最鲜明的指标 。”

　　单从字面上看，IDC 并没有解释移动 CPU 市场为何会出现变局，仅仅是对多核化的趋势进行了注解。如果对 CPU 的进化史稍作了解，理解了 CPU 市场长期存在的“性能战争”，以及英特尔与 AMD 此消彼长的赛点，就不难找到答案。

　　从 1971 年第一块微处理器 4004 诞生开始，性能一直是 CPU 市场的标杆，也由此开启了长达 34 年的“主频大战”，CPU 的主频一路从 KHz 走到 MHz，再然后是越过 GHz 的终点线。主频不仅主导了 CPU 的技术路线，也潜移默化的影响了消费者的认知，即便是知识储备不足的数码小白，都知道看主频性能选 CPU。

　　可一味地提高主频显然是不可持续的，主频越来越高意味着功耗越来越高、发热也越来越严重，终究是一条死胡同。于是从 2006 年开始，英特尔和 AMD 纷纷转向多核产品的研发，采用多核设计的 CPU 性能可以轻松超越过高主频的单核产品，并且在发热和功耗上都有着无可比拟的优势。

　　在英特尔和 AMD 的角力下，短短三年半的时间就完成了从单核到双核再到四核的跨越，可在此之后几乎陷入了停滞。特别是在移动 CPU 市场，直到 2019 年四核都还是 CPU 的主流配置，再次回到了提高主频来提升性能的老路。

　　问题出在了制程工艺上。按照物理学规律，CPU 的制程工艺越小，意味着单个晶体管的尺寸越小，同样的内核面积可以放下更多的晶体管，同样的空间内可以增加更多内核；同时制程工艺越小，元件的电容就越小，电流在晶体管中的传输距离越短，CPU 的主频可以进一步提升，功耗也能不断降低。

　　也就是说，CPU 的“性能战争”开始变得多元化，主频不再是唯一的衡量标准，CPU 架构所决定的 IPC 性能、工艺制程上的优先级等都将左右 CPU 的“战斗力”。

　　英特尔和 AMD 的命运转折点也在于此，前者仍然止步于 14nm 制程的时代，10nm 工艺尚未进入到量产阶段；后者的锐龙 4000 系列已经抢先迈过 7nm 工艺制程的门槛，移动 CPU 的核心数也升级到了八核。

　　02 市场端的二次加速

　　至少苹果已经开始用脚投票。

　　抛弃英特尔选择自研，表面上的原因是进一步打通苹果的应用生态，并画出了 Mac 电脑上兼容 iOS 和 iPadOS 应用的大饼。同时也出现了另一种声音：“英特尔过去几年在芯片上的进步并不明显，尤其是 10nm 芯片制程上的频繁跳票，作为大客户苹果自然不愿意这样一直陪英特尔耗下去。”

　　苹果可能不是唯一有这种想法的 PC 厂商。

　　早在 2008 年第三季度时，美国市场笔记本电脑的出货量就首次超过台式机，到了 2016 年全球笔记本电脑的出货量达到 15.7 亿台，市场销量全面超越台式机，并逐步衍生出了轻薄本、游戏本、商务本等多个细分品类。

　　IDC 也在《多核 CPU 发展趋势白皮书》中针对笔记本厂商的诉求进行了深入调研，并细分为平面设计、3D 渲染、视频剪辑、游戏、移动办公类和直播六类场景，几乎囊括了当下笔记本电脑的主流应用场景。其中和移动 CPU 相关的用户诉求和性能偏好，大致可以归纳为两个维度：

　　一是对 CPU 性能的苛刻需求。平面设计场景中 80% 的用户对多核 CPU 有较高需求，3D 渲染、视频剪辑、游戏和直播场景对多核 CPU 的需求度普遍在 60% 以上。在这样一份市场调研数据面前，有关笔记本电脑性能过剩的说法俨然站不住脚，同时也在倒逼英特尔、AMD 等玩家持续优化多核架构，需要不断优化性能功耗比提升稳定性，在某种程度上预示着制程工艺将成为移动 CPU 的分水岭。

　　二是对 GPU 性能的需求提升。无论是平面设计、3D 渲染还是游戏、直播，越来越多的应用场景考验着显卡性能，而笔记本电脑本身又在朝轻薄化的方向演讲，集成显卡正逐步替代独立显卡的定位。利好的一幕是，一些移动 CPU 的集成显卡已经可以匹敌中低端独显。也为移动 CPU 的集成能力提出了新的考验：如何同时降低 GPU 的空间占用和能耗，同样在逼问移动 CPU 的制程和集成能力。

　　与之对应的一幕是，华硕、联想、Dell 等先后在传统产品线的基础上，推出了针对新场景和新用户的轻薄笔记本、游戏笔记本，对移动 CPU 的需求开始强调核心数、稳定性、低功耗和性价比。折射到市场层面，在核心数、制程工艺、性价比等方面占优势的 AMD 已经成为笔记本电脑厂商的新宠儿。

　　同样做出选择的还有在操作系统层面掌控着话语权的微软，据最新的基准测试软件显示，微软正在测试搭载 Ryzen 7 4800U 和 Ryzen 5 4500U 处理器的下一代 Surface Laptop，预示着对多核处理器的软件优化已经提上日程。

　　03 行业正在重新洗牌

　　种种信号显示，移动 CPU 市场正在迎来新的变局。

　　或许在市场份额上，英特尔依然是短时间内无法超越的“庞然大物”，不仅体量远超 AMD，营收、市值、渠道等都大幅领先于 AMD。只是在蓝色巨人统治下的 CPU 市场，早已有了死气沉沉的迹象。

　　把时间拨回到 2015 年 8 月，风头正盛的英特尔发布了代号“Skylake”的新一代 CPU 系统架构，虽然彼时的 i7 产品线延续了四核八线程的规格，却也宣告英特尔正式进入到 14nm 制程的时代。

　　如果遵循英特尔在 2007 年提出的 Tick-Tock 模式，每两年进行一次制程工艺的进步，在 2017 年就应该量产 10nm 工艺的芯片。出乎预料的是，英特尔此后的架构和制程陷入了创新停滞的困境，尽管每年 CPU 的性能仍有小幅度提升，不过是走回了提高主频、增加线程数量的老路。逃票 5 年之久的 10nm 制程，至今都还处于酝酿阶段。

　　英特尔的迟缓，成了 AMD 全面翻盘的机会。

　　2017 年，市场没等到英特尔 10nm 制程的芯片，但等来了 AMD 采用全新 ZEN 架构的处理器锐龙（Ryzen），在核心数量上比英特尔有着绝对优势，同时汲取了“Bulldozer”架构的教训，在功耗上比同级别的英特尔处理器更低。

　　让英特尔始料未及的是，升级后的 ZEN 2 架构，在性能上已经不输于 Skylake，与台积电合作的 7nm 工艺在核心数、能耗方面表现出色，AMD 撬开了原本被英特尔独占的笔记本市场。一组对比数据显示：AMD 采用“Zen 2”架构的移动 CPU，低压型号的性能就足以和英特尔的标压产品对抗，而且标压型号的处理器同样有8—10 小时的续航，同等性能的英特尔处理器续航可能不足三个小时。

　　相似的情景发生在 2004 年，时任英特尔 CEO 克瑞格·贝瑞特在一场行业会议上为奔腾 4 的取消上市下跪道歉，背景是英特尔决定淡化一味提升主频的做法，避免最后沦为 AMD 的追随者。结果是幸运的，CPU 行业走向了多核化，英特尔也成功捍卫了在处理器市场的份额和行业地位。

　　只是当 AMD 再次跑在了英特尔的前面，并在笔记本领域大肆抢夺市场份额的时候，英特尔还能再次上演神话吗？摆在英特尔眼前的棘手问题可能还是 10nm 的制程，毕竟 AMD 与台积电推进 5nm 芯片的消息此起彼伏，留给英特尔的时间并不宽裕。

　　有如 IBM、德州仪器等玩家的落幕，这个市场从来都不存在所谓的稳定与平衡，有人崛起，有人失势，近乎常态。

　　04 写在最后

　　回到用户的立场上，移动 CPU 市场的风云变幻终归不是个坏消息。

　　技术赛道的较量本就充满不确定性，押对了方向不难逆风翻盘，做错了决策也可能面临濒死时刻。曾经的 AMD 也曾命悬一线，被迫“卖楼”来寻求研发资金。当下的英特尔俨然还没有被逼到绝境，仍然存在被 AMD 刺痛后重整旗鼓的可能。

　　正是在这种互相威胁互相较量中，CPU 行业在过去四十多年中破浪前行，当多核化再次成为市场共识，AMD 倒逼英特尔进行创新的时候，或许也是 CPU 行业又一次乘风破浪，迈向下一个高光时刻的新起点。

　　注：部分数据引自 IDC《多核 CPU 发展趋势报告》