浅析AMD CPU架构和技术
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2021-09-07 21:07
X86 市场 Intel 是当前绝对龙头,AMD为最大潜在竞争对手,7nm 制程工艺已经超过Intel当前10nm水平,根据 Mercury Research 2019 年 Q4报道, AMD在服务器、PC 和移动 CPU市场份额分别达5% 、18%和16% CPU整体市场份额约为15%。
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ADM主营业务划分计算和图形、企业嵌入式和半定制化产品,AMD CPU核心架构为Zen系列,该架构诞生于2017年,迄今已发布14nm Zen 、12nm Zen+ 、7nm Zen2。Zen及改良版的Zen+是 2017~2018 年主力,接下来 7nm Zen 3 、 5nm Zen 4也在规划中,预计2021年上市,此后还会有Zen 5。
Zen CPU架构路线图包括企业级 EPYC 霄龙、消费级Ryzen锐龙两条线。服务器 EPYC方面, AMD已发布两代产品,分别是 14nm Zen Naples 、 7nm Zen 2 架构Rome,即EPYC服务器芯片跳过 Zen+ 架构直接进入 Zen 2 架构。接下来7nm Zen 3架构Milan, 5nm Zen 4架构 Genoa(正在规划中), AMD透露Milan有望于2020 年 Q3 推出,预计Genoa推出时间 最晚在2022 年上半年,内存 DRAM 方面兼容DDR5。
AMD EPYC的发布让Intel垄断地位遭到挑战。从目前进展来看, Intel 10nm 工艺进展缓慢(7nm 预计在 2022 年以后发布,但目前下游还没有拿到测试样片), AMD 7nm 工艺处理器有望在 2020 年商用。目前 AMD 与下游联想等展开合作,服务器产品在微软、腾讯和阿里开始小批量渗透。
AMD于 2008 年实施轻资产战略,此后通过一系列业务分拆逐步从 IDM 芯片商转型为Fabless 设计商:
1、2009 年将晶圆制造部门独立出来, 成立格芯(Global Foundary)2012年出售给阿布扎比的阿联酋姆巴达拉技术公司。
2、2015 年将中国苏州和马来西亚槟城封测厂出售给通富微电, 并通过合资公司的形式运营,通富微电和 AMD 分别持股 85%和 15% 的模式,通富微电支付 3.71 亿美元作为交易对价。
AMD基于 Zen 2 架构的服务器 CPU Rome 型号于 2019 年 Q4 上市,基于 Zen4 架构的Genoa 预计将采用 5nm 工艺并于 2021 年上市
1、代工方面, 台积电于 2018 年率先实现 7nm 工艺量产 ,同时 5nm 工艺领先同行业半年以上,预计将于 2020 年下半年实现大规模量产,因而台积电是 AMD 服务器 CPU 代工的主力供应商
2、封测方面,通富微电收购 AMD 苏州和槟城工厂后,承接了AMD 80% 的封测业务,通富超威苏州成为第一个为 AMD 7nm 全系列产品提供封测的工厂。
3、封装基板方面,封装基板占封测成本的40%以上,目前供应链集中在日韩台地区,日本尤其占据高端 CPU封装基板市场。
X86架构应用最为广泛,系统和软件支持种类最多,生态较为完备。目前市场上绝大部分台式机和笔记本、以及超过90%的服务器均使用X8架构CPU,市场基本被Wintel 联盟垄断。根据我们的产业链调研,英特尔和AMD 拥有绝大多数X86 的技术专利,占比分别为70%和30%左右,两家公司也存在大量的交叉授权,而几乎不对外授权。
国产CPU若采用X86架构,需要通过与海外拥有授权的企业建立合资公司来使用X86授权生产芯片。兆芯(桌面CPU)、海光(服务器CPU)两品牌产品已经量产出货,并获得了规模性客户认可。
成都海光微电子由AMD以51%持股比例控股,海光持股49%,解决AMD的Zen架构授权,主营业务为芯片生产;
海光集成电路则由海光以70%的持股比例控股,AMD持股30%,从成都微电子处购买Zen架构授权,完成设计之后由成都海光微电子生产、销售,解决国产化身份。
海光基于Zen架构的Dhyana处理器(禅定),最多支持32核,PCIe3.0总线,主频2.0GHz,基于14nm工艺;Hygon处理器,双路处理器,支持SM2、SM3和SM4安全算法。
海光处理器
成都海光通过与AMD合作使用x86的Zen 1架构的授权设计芯片,并正基于 Zen 1架构展开自研指令集工作,天津海光是中科曙光控股36%的子公司。
海光处理器主要面向商用服务器市场, 2020年公司最新推出的C86 3185处理器拥有8个处理器核心,单核性能与2 017年AMD推出的中端处理器锐龙 5-1400 接近。根据中科曙光年报披露,其向海光采购的CPU金额在2019年达到2.4亿元。
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