革新再啟動 英特爾11代酷睿處理器暨ROG M13H首發評測

本文由Edison Chen和Cloud共同創作
我們這邊在春節前就拿到了11代處理器樣品和M13H,測試時間有2個餘月,但測試時間給人感覺依然是緊緊縮縮,除了不斷增加測試內容以外,更為關鍵的是由於固件微碼的更新,11代的性能比開始測試的時候也有了明顯的提升,導致我這邊有大量測試資料需要重做。對於RKL的性能評價也從偏負面轉向偏正面。雖然之前有些偷跑的評測資料並不能代表11代的真實水準,因此我們建議各位想要更為全面的瞭解真實的Rocket Lake,還是花費一點時間看完本文。

從 Tick-Tock 到 PAO

2020年Zen 3的勝利,對於AMD而言,在產品性能角度是一場十分徹底的翻身仗,不僅是多執行緒性能繼續擴大優勢,更難得是就年以往弱勢的單執行緒性能、IPC和遊戲性能也都得以扳回,可以說是勝得酣暢淋漓,可以說是大勝。

但我們也要明白AMD是怎麼勝利的,戰勝的是什麼。Zen 3戰勝的Comet Lake本質還是14nm的Skylake,相比2015年的6700K並未有本質差別,僅僅是每隔一兩年在RING環形匯流排上多掛2個核心而已。Zen 3在2020年戰勝一個線寬落後兩代的5年前的架構,其實並不是一件太值得誇耀的事情。
Intel為什麼一個工藝線寬/一個架構可以用上5-6年,這個問題我們要從intel的產品反覆運算策略說起。


我做了一張圖,從架構、工藝、核心面積方面展現intel處理器最近10年的變化,在2016年之前,intel產品都還是按照經典的Tick-Tock,架構和工藝交替反覆運算更新的節奏,但Tick-Tock的鐘擺到了2015年就徹底停擺了,14nm從2014年的5代做到了2021年的11代, SkyLake架構也從2015年的6代堅持Optimization到了2020年的10代,這就是所謂PAO反覆運算策略。
所謂 Tick-Tock 是指英特爾在 2007 年發表的產品推出模型,含義並不複雜:
  • Tick:新的半導體制程
  • Tock:新的微架構
Tick-Tock 本身只是大家對“節拍”的讀音,類似于中文裡的“滴答”,而 Tick-Tock 產品發佈模型顯然就是指一波新制程然後一波新架構的產品發佈節奏。
2007年的時候英特爾是處於怎樣的業務環境呢?
如果翻開這段還很新鮮的歷史,可以看到2007 年的時候,英特爾正處於從最後一代 Pentium 4(65nm Cedar Mill,2007 年 1 月發佈)切換到 Core 2(65nm Conroe,2007 年 7 月發佈)的轉捩點,和 AMD 之間自 K7 以來的競爭依然處於白熱化階段。
AMD 當時在 x64 指令集拿下一血,但是在制程稍微落後,K7 /K8 的微架構潛力基本到頭,架構團隊正在憋大招(然而這個大招事後看來真是一言難盡)。
英特爾當時原本計畫是想要在 Netburst 上再賭一把推代號 Tejas 的新 Pentium 4,在英特爾的Netburst 願景中,65nm 制程將有望實現 10GHz。
Tejas 本來是基於 90nm,但是後來改為 65nm,為了配合 Tejas,英特爾弄出了現在已經絕跡的 BTX 主機板規格(處理器位於主機板左側、擴展卡插槽位於右側,和 ATX 完全相反),官方配的 Tejas 散熱器也是極其碩大。
然而,Tejas 最終還是夭折了,基於 Conroe 的 Core 2 橫空出世,全面扭轉了 Pentium 4 逐漸下行的趨勢。
英特爾的 Tick-Tock 正式展開佈局,而AMD 至此陷入到長達 10 年的低迷中。
面臨來自 AMD 的高強壓力,正是 Tick-Tock 誕生的主要背景。

我們見證了在 Tick-Tock 的驅動下 Conroe 微架構及其衍生微架構的輝煌,但是到了 2016 年,英特爾認為 Tick-Tock 驅動模式下由於晶片微縮的成本越來越高,不符合經濟性,因此宣佈這個 10 年的產品發佈模型終結,改為採用名為 Process–Architecture–Optimization(PAO,制程-架構-優化)的產品發佈模型,每個制程節點的產品從兩代變成三代(以上),由此可見,PAO 產品策略誕生於一個競爭壓力較小、新制程研發成本日益高漲、微架構潛力似乎還有挖掘空間的蜜汁自信的業務環境裡。
如果說 AMD 的推土機採用 CMT 架構太“浪”了,那麼英特爾的 PAO 則更像一個財務先決下的保守型策略。
在Zen 3特別是Zen 2之前,AMD難以給intel足夠的競爭壓力,intel自然也沒足夠壓力反覆運算更新架構和工藝。Intel其實在2016年就基本定型了Ice Lake,但Ice Lake的同等核心規模比Skylake大了很多,是基於10nm的工藝設計,但高性能10nm難產,因此桌面的Ice lake-S胎死腹中,僅推出了對於功耗有更高要求的移動版本。

因此架構不換代的核心問題還是工藝。intel在2014年計畫14nm用2年,就升級到10nm,並信誓旦旦的說,自己是半導體革命的領導者,領先台積電3.5年。但現實是雖然10nm已經量產,但基本是用於移動平臺,而台積電的5nm的iPhone 12+華為Mate 40已經出貨幾千萬。
Intel有10nm而不用在桌面平臺,這是有多方面理由的,我們從性能,需求和成本的三個方面來分析。

首先是性能:現在intel應用在移動處理器的10nm工藝雖然密度更高,但實際的電晶體性能還是不如14nm++這樣高性能工藝。

並且intel 14nm本身也在不斷改進,從5代到6代開始,每代性能基本都有5%的提升,這樣工藝性能提升的收益就是頻率,14nm+++動輒5GHz+以上的全核頻率,這也是Zen 3的7nm無法企及的。Intel要到ADL-S才會遷移到10nm,並且這是改進型的10nm SuperFin,相比之前ice Lake使用的10nm性能還可以有17-18%的提升,這樣的高性能10nm工藝才能滿足高性能桌面處理器高頻率的需求。
再來說說需求:多年以前ZOL的固傑就提出了一個D線的概念,D線是晶片面積的舒適區,超過D線,在成本功耗上就不舒服,而原低於D線,產品規模就可能過於保守,產品的競爭力就可能有問題。這個概念在多年後的今天仍然適用。普通桌面處理器D線大概就在200mm2,Skylake雖然還是使用14nm,通過擠牙膏的方式將核心數量堆到10個,也未明顯超越D線的範疇。因此對於Skylake而言,14nm的規模依然是可以接受的。

最後再來說說成本和供應:“我們來回顧下intel 22nm和14nm產品成本曲線,很明顯在改變工藝(Tick)的IvyBridge和Broadwell開始階段成本很高,因此新建新的Fab,採購光刻機和其他設備投資十分恐怖,都是以Billion十億美圓計,並且在新工藝投產前期,良品率都會比較低,使得晶片的均攤成本很高。

而新架構處理器(Tock) Haswell/Skylake雖然在研發階段有一定投入,試產也會有一定麻煩,但相比數以百億美元記的Fab廠房設備投資和低良品率而言也算不了什麼事情。
更新工藝會大幅增加成本,不更新工藝成本就可以維持在相對低的舒適區。在沒有足夠競爭壓力的情況下,人們都會比較殆情的選擇留在舒適區的。前幾年AMD不給力的時候,intel就是這樣的情況,因此intel其實也沒太大動力去推動工藝升級。
另外在10nm產能有限的情況下,intel自然是優先保持對於功耗更為敏感,利潤更為豐富的移動產品優先可以使用10nm,也是很自然的。桌面在繼續使用14nm,產能供應業有更好的保證。
AMD這邊雖然性能占優,除了封裝方面存在問題以外,台積電的還是沒有足夠產能給Zen 3,雖然Apple已經很大部分遷向更先進的5nm,華為海思被BAN、高通新一代也很大比例轉頭三星,可以有更多Wafer產能可以給AMD,但AMD內部不僅有新一代的GPU要跟Zen搶產能,現在還是次世代PS5和Xbox Series X反覆運算更新期, 這兩個主機最近幾月銷量也應該有千萬級別,這也吃掉了很大一部分產能。,有管道消息,PS5和Xbox Series X這樣的協力廠商定制晶片佔據了AMD 7nm訂單的60%,Zen 2/APU和Zen 3基本各只有20%不到,而RDNA2幾乎可以忽略不計,,Zen 3京東自營漲價很大程度也是受供應不足的影響,居然是供不應求,加價的錢給黃牛賺為什麼不給我AMD自己賺?AMD現在是巧婦難為無米之炊。

對於intel而言,自己有晶圓廠封裝廠在產能上無疑更有保證,2020年Q4在Zen 3發佈的情況下,intel的市場佔有率依然可以逆勢增長,而AMD不升反降,這才是“有Fab才是真男人”的真諦。

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2021-04-03 17:47 發佈
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