AMD 是最古老的大型微處理器設(shè)計者之一，也是近 50 年來技術(shù)愛好者之間兩極分化爭論的主題注意。它的故事構(gòu)成了一個激動人心的故事——充滿了英雄般的成功、魯莽的錯誤，以及千鈞一發(fā)的慘敗。在其他半導(dǎo)體公司來去匆匆的地方，AMD 在董事會、法庭中經(jīng)受了許多風(fēng)暴，并進(jìn)行了無數(shù)次戰(zhàn)斗。

在本文中，我們回顧了該公司的過去，審視了通往現(xiàn)在的道路上的曲折，并想知道這家硅谷資深企業(yè)的未來。

名利雙收的崛起

要開始AMD的故事，我們需要倒退歲月，前往美國和 20 世紀(jì) 50 年代后期——二戰(zhàn)的艱難歲月之后蓬勃發(fā)展。如果您想體驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新的前沿，那么這里就是您的*時間和地點(diǎn)。

當(dāng)時，貝爾實(shí)驗(yàn)室、德州儀器和仙童半導(dǎo)體等公司聘請了*秀的工程師，創(chuàng)造了無數(shù)個*：雙極結(jié)型晶體管、集成電路和 MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）。

Fairchild 工程師，大約 1960 年——戈登摩爾在最左邊，羅伯特諾伊斯在中間前方

這些年輕的技術(shù)人員想要研究和開發(fā)更多令人興奮的產(chǎn)品，但由于謹(jǐn)慎的高級管理人員注意到世界充滿恐懼和不穩(wěn)定的時代，工程師們的挫敗感讓他們滋生了單打獨(dú)斗的愿望。

因此，1968 年，仙童半導(dǎo)體公司的兩名員工羅伯特·諾伊斯 (Robert Noyce) 和戈登·摩爾 (Gordon Moore) 離開了公司，開創(chuàng)了自己的道路。NM Electronics 于當(dāng)年夏天開業(yè)，幾周后更名為Integrated Electronics，簡稱英特爾。

其他人也紛紛效仿，不到一年后，又有 8 人離開，他們一起成立了自己的電子設(shè)計和制造公司：Advanced Micro Devices（自然是 AMD）。

該小組由 Fairchild 前營銷總監(jiān) Jerry Sanders 領(lǐng)導(dǎo)，他們首先重新設(shè)計 Fairchild 和 National Semiconductor 的部件，而不是試圖與英特爾、摩托羅拉和 IBM 等公司在新集成電路上的開發(fā)直接競爭，后者在研究和開發(fā)上投入了大量資金。

從這些不起眼的開始，總部位于硅谷的AMD 提供的產(chǎn)品在幾個月內(nèi)就提高了效率、壓力承受能力和速度。這些微芯片的設(shè)計符合美國軍用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，事實(shí)證明，這在可靠性和生產(chǎn)一致性差異很大的還很年輕的計算機(jī)行業(yè)中具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

AMD 的*個山寨 CPU——Am9080

到英特爾在1974年發(fā)布他們的*個 8 位微處理器（8008）時，AMD也然是一家擁有 200 多種產(chǎn)品組合的上市公司——其中四分之一是他們自己設(shè)計的，包括 RAM 芯片、邏輯計數(shù)器（logic counters）和位變速桿（bit shifters）。第二年出現(xiàn)了大量新型號：他們自己的 Am2900 集成電路 (IC) 系列和 2 MHz 8 位Am9080，這是英特爾 8008 后繼產(chǎn)品的逆向工程副本。前者是現(xiàn)在的組件集合完全集成在 CPU 和 GPU 中，但 35 年前，算術(shù)邏輯單元和內(nèi)存控制器都是獨(dú)立的芯片。

以今天的標(biāo)準(zhǔn)來看，英特爾的設(shè)計被公然剽竊似乎有些令人震驚，但在微芯片剛剛起步的日子里，這是司空見慣的事情。在 AMD 和英特爾于 1976 年簽署交叉許可協(xié)議后，這個克隆的CPU 最終更名為 8080A。您可以想象這將花費(fèi)一兩美分，但它僅為 325,000 美元（按今天的美元計算為 165 萬美元）。

這筆交易讓 AMD 和英特爾用利潤高得離譜的芯片去占領(lǐng)市場，零售價剛剛超過 350 美元，是“軍用”采購價格的兩倍。8085 (3 MHz) 處理器緊隨其后于 1977 年問世，很快又加入了 8086 (8 MHz)。1979 年，AMD 在得克薩斯州奧斯汀的工廠也開始生產(chǎn)。

當(dāng) IBM 于 1982 年開始從大型機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向所謂的個人計算機(jī) (PC) 時，該公司決定外包部件而不是自行開發(fā)處理器。Intel 的8086是有史以來*個 x86 處理器，被選中時明確規(guī)定 AMD 作為次要來源以保證為 IBM 的 PC/AT 提供持續(xù)供應(yīng)。

AMD 和英特爾于當(dāng)年 2 月簽署了一份合同，前者生產(chǎn) 8086、8088、80186 和 80188 處理器——不僅為 IBM，而且為許多激增的 IBM 克隆產(chǎn)品（康柏只是其中之一） . AMD 還于 1982 年底開始制造標(biāo)記為 Am286 的 16 位英特爾 80286。

這將成為*個真正重要的臺式 PC 處理器，而英特爾的型號通常在 6 到 10 MHz 之間，而 AMD 的型號從 8 MHz 開始，最高可達(dá) 20 MHz。這無疑標(biāo)志著硅谷兩大巨頭之間 CPU 霸主之爭的開始；英特爾設(shè)計的東西，AMD 只是想做得更好。

Am286, Am386... Am5x86

這一時期代表了剛剛起步的 PC 市場的巨大增長，并且注意到 AMD 提供的 Am286 與 80286 相比具有顯著的速度提升，英特爾試圖阻止 AMD 的發(fā)展。這是通過排除他們獲得下一代 386 處理器的許可來實(shí)現(xiàn)的。

AMD 提起訴訟，但仲裁耗時四年半才完成，雖然判決認(rèn)定英特爾沒有義務(wù)將所有新產(chǎn)品轉(zhuǎn)讓給 AMD，但確定這家較大的芯片制造商違反了默示的誠信契約。

英特爾的許可拒絕發(fā)生在一個關(guān)鍵時期，當(dāng)時 IBM PC 的市場份額從 55% 膨脹到 84%。由于無法獲得新的處理器規(guī)格，AMD 用了五年多的時間將 80386 逆向工程為Am386。一旦完成，它再次被證明不僅僅是英特爾模型的匹配。最初的 386 于 1985 年首次亮相，頻率僅為 12 MHz，后來成功達(dá)到 33 MHz，而 Am386DX 的高端版本于 1989 年以 40 MHz 推出。

緊隨著Am386 的成功，AMD在1993 年推出了*競爭力的 40 MHz Am486，它以相同的價格提供比 Intel 的 33 MHz i486 高出大約 20% 的性能。這將在整個 486 系列中得到復(fù)制，而英特爾的 486DX 最高頻率為 100 MHz，而 AMD 提供（在這個階段有點(diǎn)可預(yù)見的）更快的 120 MHz 選項。為了更好地說明 AMD 在此期間的好運(yùn)，該公司的收入翻了一番，從 1990 年的略高于 10 億美元增長到 1994 年的 20 億美元以上。

1995 年，AMD 推出了Am5x86處理器作為 486 的后繼處理器，將其作為舊計算機(jī)的直接升級。Am5x86 P75+ 擁有 150 Mhz 的頻率，“P75”指的是與英特爾奔騰 75 相似的性能。“+”表示 AMD 芯片在整數(shù)運(yùn)算方面比競爭對手略快。

為了解決這個問題，英特爾改變了它的命名約定，以使其與競爭對手和其他供應(yīng)商的產(chǎn)品保持距離。Am5x86 為 AMD 帶來了可觀的收入，包括新銷售和 486 機(jī)器的升級。與 Am286、386 和 486 一樣，AMD 通過將它們作為嵌入式解決方案提供，繼續(xù)擴(kuò)展這些部件的市場范圍。

1996 年 3 月，AMD推出了*款完全由自己的工程師開發(fā)的處理器：5k86，后來更名為 K5。該芯片旨在與 Intel Pentium 和 Cyrix 6x86 競爭，該項目的強(qiáng)大執(zhí)行力對 AMD 至關(guān)重要——該芯片預(yù)計將具有比 Cyrix 更強(qiáng)大的浮點(diǎn)單元，大約相當(dāng)于 Pentium 100，而整數(shù)性能針對的是奔騰200。

最終，這是一個錯失的機(jī)會，因?yàn)樵擁椖渴艿皆O(shè)計和制造問題的困擾。這些導(dǎo)致 CPU 無法滿足頻率和性能目標(biāo)，而且上市時間較晚，導(dǎo)致銷售不佳。

AMD K6 和 3DNow！時代

到那時，AMD 已經(jīng)花費(fèi) 8.57 億美元購買了NexGen，這是一家小型無晶圓廠芯片（僅設(shè)計）公司，其處理器由 IBM 制造。AMD 的 K5 和開發(fā)中的 K6 在更高的時鐘速度（~150 MHz 及以上）下存在縮放問題，而 NexGen 的 Nx686 已經(jīng)展示了 180 MHz 的核心速度。買斷后，Nx686 成為AMD 的 K6，原始芯片的開發(fā)被送往廢料場。

AMD 的崛起反映了英特爾的衰落，從 K6 架構(gòu)的早期開始，K6 架構(gòu)與英特爾的奔騰、奔騰II 和（大部分重新貼牌的）奔騰 III 競爭。K6 加速了 AMD 的成功，這要?dú)w功于前英特爾員工 Vinod Dham（又名“奔騰之父”），他于 1995 年離開英特爾前往 NexGen 工作。

當(dāng) K6 于 1997 年上市時，它代表了 Pentium MMX 的可行替代品。K6 不斷壯大——從初始版本的 233 MHz 提升到 1998 年 1 月“Little Foot”修訂版的 300 MHz，1998 年 5 月“Chomper” K6-2的 350 MHz，以及1998 年 9 月的 550 MHz驚人速度的修訂版。

K6-2 引入了 AMD 的 3DNow！SIMD（單指令，多數(shù)據(jù)）指令集。與 Intel 的 SSE 基本相同，它提供了一種更簡單的途徑來訪問 CPU 的浮點(diǎn)功能；這樣做的缺點(diǎn)是程序員需要將新指令合并到任何新代碼中，此外還需要重寫補(bǔ)丁和編譯器以利用該功能。

與最初的 K6 一樣，K6-2 代表了比競爭產(chǎn)品更好的價值，其成本通常是英特爾奔騰芯片的一半。K6 的最終迭代版本K6-III是一個更復(fù)雜的 CPU，晶體管數(shù)量達(dá)到 2140 萬個——高于*代 K6 的 880 萬個和 K6-II 的 940 萬個。

它結(jié)合了 AMD 的 PowerNow!，可根據(jù)工作負(fù)載動態(tài)改變時鐘速度。隨著時鐘速度最終達(dá)到 570MHz，K6-III 的生產(chǎn)成本相當(dāng)高，并且由于 K7 的到來縮短了相對較短的壽命，K7 更適合與奔騰 III 及更高版本競爭。

*個黃金時代：速龍

從 500 MHz 開始，Athlon CPU 使用新的 Slot A (EV6) 和從 DEC 獲得許可的新內(nèi)部系統(tǒng)總線，運(yùn)行頻率為 200MHz，超過了當(dāng)時英特爾提供的 133MHz。2000 年 6 月推出了Athlon Thunderbird，這是一款因其超頻能力而受到許多人喜愛的 CPU，它包含 DDR RAM 支持和全速 2 級片上緩存。

Thunderbird 及其繼任者（Palomino、Thoroughbred、Barton 和 Thorton）在千禧年的前五年與Intel 的 Pentium 4 競爭，通常價格較低，但性能始終較好。Athlon 于 2003 年 9 月升級為 K8（代號 ClawHammer），更廣為人知的名稱是Athlon 64，因?yàn)樗?x86 指令集添加了 64 位擴(kuò)展。

這一事件通常被認(rèn)為是 AMD 的決定性時刻。英特爾 Netburst 架構(gòu)的不惜一切代價提升 MHz的方法在風(fēng)起云涌的同時，也被暴露為發(fā)展死胡同的典型例子。

對于這樣一家相對較小的公司來說，收入和營業(yè)收入都非常出色。雖然沒有達(dá)到英特爾的收入水平，但 AMD 卻洋洋得意并渴望獲得更多。但是，當(dāng)您站在最高山峰的最高峰時，需要盡一切努力才能留在那里——否則，只有前路可走。

失樂園：AMD 暴跌

沒有任何一件事件導(dǎo)致 AMD 從其高出跌落。全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)、內(nèi)部管理不善、糟糕的財務(wù)預(yù)測、自身成功的犧牲品、英特爾的命運(yùn)和不當(dāng)行為——這些都以某種方式發(fā)揮了作用。

但是，讓我們開始了解 2006 年初的情況。CPU 市場對 AMD 和 Intel 的產(chǎn)品感到滿意，但前者擁有基于 K8 的出色 Athlon 64 FX 系列。FX-60 是雙核 2.6 GHz，而 FX-57 是單核，但運(yùn)行頻率為 2.8 GHz。

正如當(dāng)時的評論所示，兩者都*于其他任何東西。它們非常昂貴，F(xiàn)X-60 的零售價超過 1,000 美元，但英特爾的*產(chǎn)品 3.46 GHz Pentium Extreme Edition 955也是如此。AMD 似乎在工作站/服務(wù)器市場也占據(jù)上風(fēng)，Opteron 芯片的性能優(yōu)于英特爾的 Xeon 處理器。

英特爾的問題在于他們的 Netburst 架構(gòu)——超深流水線結(jié)構(gòu)需要非常高的時鐘速度才能具有競爭力，這反過來又增加了功耗和熱量輸出。設(shè)計已經(jīng)達(dá)到了極限，不再符合要求，因此英特爾放棄了它的開發(fā)，轉(zhuǎn)而使用他們較舊的 Pentium Pro/Pentium M CPU 架構(gòu)來構(gòu)建 Pentium 4 的后繼產(chǎn)品。

2006 年 8 月，該計劃首先推出了用于移動平臺的 Yonah 設(shè)計，然后是用于臺式機(jī)的雙核 Conroe架構(gòu)。英特爾為了挽回面子，將 Pentium 名稱降級為低端預(yù)算型號，并用Core取而代之- - 13年的品牌霸主地位瞬間一掃而光。

轉(zhuǎn)向低功耗、高吞吐量芯片設(shè)計最終非常適合眾多不斷發(fā)展的市場，幾乎在一夜之間，英特爾在主流和發(fā)燒友領(lǐng)域奪得了性能桂冠。到 2006 年底，AMD 已被穩(wěn)穩(wěn)地趕出 CPU 頂峰，但災(zāi)難性的管理決策將他們推下了斜坡。

英特爾的Core和 AMD 收購 ATI

在英特爾推出 Core 2 Duo 前三天，AMD 公開了一項舉措，并得到了當(dāng)時的 CEO Hector Ruiz（桑德斯已于 4 年前退休）的完全認(rèn)可。2006 年 7 月 24 日，AMD 宣布有意收購顯卡制造商ATI Technologies，交易價值 54 億美元（包括 43 億美元的現(xiàn)金和貸款，以及從 5800 萬股中籌集的 11 億美元）。

這筆交易是一場巨大的金融賭博，占 AMD 當(dāng)時市值的 50%，雖然收購有意義，但價格*不合理。

ATI 被嚴(yán)重高估了，因?yàn)樗鼪]有（Nvidia 也沒有）獲得接近這種收入的任何東西。ATI 也沒有生產(chǎn)工廠——它的價值幾乎完全基于知識產(chǎn)權(quán)。由于高估了 ATI 的商譽(yù)估值，AMD 在吸收了 26.5 億美元的減記時最終承認(rèn)了這個錯誤。

更糟糕的是，ATI 的移動圖形部門Imageon以 6500 萬美元的微不足道的價格被賣給了高通公司，這加劇了管理遠(yuǎn)見的缺乏。該部門后來被命名為 Adreno，是“Radeon”的變位詞，是 Snapdragon 移動 SoC的重要組成部分。

Xilleon是一款用于數(shù)字電視和有線電視機(jī)頂盒的 32 位 SoC，以 1.928 億美元的價格賣給了 Broadcom。

硬件錯誤：TLB

除了燒錢之外，AMD 對英特爾更新的架構(gòu)的最終反應(yīng)顯然平淡無奇。Core 2 發(fā)布兩周后，AMD 總裁兼首席運(yùn)營官 Dirk Meyer 宣布 AMD 新的K10 Barcelona處理器的最終定型。這將是他們在服務(wù)器市場的決定性舉措，因?yàn)樗且粋€成熟的四核 CPU，而當(dāng)時英特爾只生產(chǎn)雙核 Xeon 芯片。

新的 Opteron 芯片于 2007 年 9 月出現(xiàn)，大張旗鼓，但并沒有搶走英特爾的風(fēng)頭，而是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了一個錯誤而正式停止，該錯誤在極少數(shù)情況下可能會在涉及嵌套緩存寫入時導(dǎo)致鎖定。不管罕見與否，TLB 錯誤阻止了 AMD 的 K10 生產(chǎn)；與此同時，解決即將推出的處理器問題的 BIOS 補(bǔ)丁會以大約 10% 的性能損失為代價。到修改后的“B3 步進(jìn)”CPU 在 6 個月后發(fā)貨時，銷售和聲譽(yù)方面的損害已經(jīng)造成。

一年后，也就是 2007 年底，AMD 將四核 K10 設(shè)計帶到了臺式機(jī)市場。那時，英特爾正在奮力前行，發(fā)布了現(xiàn)在著名的Core 2 Quad Q6600。從理論上講，K10 是*的設(shè)計——所有四個內(nèi)核都在同一個芯片中，這與 Q6600 在同一封裝上使用兩個獨(dú)立的芯片不同。然而，AMD 難以達(dá)到預(yù)期的時鐘速度，而新 CPU 的*版本僅為 2.3 GHz。它比 Q6600 慢了 100 MHz，但也有點(diǎn)貴。

但最令人費(fèi)解的方面是 AMD 決定推出一個新型號名稱：Phenom。英特爾轉(zhuǎn)向酷睿，是因?yàn)楸简v已經(jīng)成為價格過高、性能過高、性能相對較差的代名詞。另一方面，Athlon 是計算愛好者非常熟悉的名字，它的速度與其聲譽(yù)相匹配。Phenom 的*個版本實(shí)際上并不壞——它只是不如 Core 2 Quad Q6600 好，Core 2 Quad Q6600 是一款已經(jīng)很容易買到的產(chǎn)品，而且英特爾在市場上也有更快的產(chǎn)品。

奇怪的是，AMD 似乎有意識地避免做廣告。他們在軟件方面的業(yè)務(wù)也為零；一種非常奇怪的經(jīng)營企業(yè)的方式，更不用說在半導(dǎo)體行業(yè)中的戰(zhàn)斗了。但是，如果不考慮英特爾的反競爭行為，那么對 AMD 歷史上這個時代的回顧將是不完整的。在這個節(jié)骨眼上，AMD 不僅要與英特爾的芯片作斗爭，還要與該公司的壟斷活動作斗爭，其中包括向 OEM 支付大筆資金——總計數(shù)十億美元——以確保他們把AMD CPU 用于新電腦中。

2007 年*季度，英特爾向戴爾支付了 7.23 億美元，以保持其處理器和芯片組的*供應(yīng)商地位——占公司總營業(yè)收入 9.49 億美元的 76%。AMD 后來在此事中贏得了 12.5 億美元的和解金，從表面上看，這個數(shù)字低得驚人，但在英特爾惡作劇時，AMD 本身實(shí)際上無法為其現(xiàn)有客戶提供足夠的 CPU，這可能加劇了這一事實(shí)。

并不是說英特爾需要做任何這些。與 AMD 不同，他們有嚴(yán)格的長期目標(biāo)設(shè)定，以及更大的產(chǎn)品和 IP 多樣性。他們還擁有*的現(xiàn)金儲備：到新千年的*個十年末，英特爾的收入超過 400 億美元，營業(yè)收入超過 150 億美元。這為市場營銷、研究和軟件開發(fā)以及專門為其產(chǎn)品和時間表量身定制的晶圓廠提供了巨額預(yù)算。僅這些因素就確保了 AMD 為爭奪市場份額而苦苦掙扎。

為 ATI 多付數(shù)十億美元和隨之而來的貸款利息，令人失望的 K8 繼任者，以及有問題的芯片上市晚，這些都是難以下咽的苦果。但事情即將變得更糟。

向前一步，向旁邊一步，向后任意步

到 2010 年，全球經(jīng)濟(jì)正在努力從2008 年的金融危機(jī)中復(fù)蘇。幾年前，AMD 退出了其閃存部分，連同其所有芯片制造代工廠——它們最終成為了GlobalFoundries，AMD 仍將其用于某些產(chǎn)品。大約 10% 的員工被裁掉，所有的節(jié)省和現(xiàn)金注入意味著 AMD 可以下定決心并完全專注于處理器設(shè)計。

AMD 沒有改進(jìn) K10 的設(shè)計，而是重新開始采用新的結(jié)構(gòu)，并在 2011 年底推出了Bulldozer架構(gòu)。K8 和 K10 是真正的多核、同步多線程 (SMT) 處理器，新布局被歸類為“集群多線程”。

推土機(jī)四模塊設(shè)計

AMD 在 Bulldozer 中采用了共享的模塊化方法——每個集群（或模塊）包含兩個整數(shù)處理核心，但它們并非完全獨(dú)立。它們共享 L1 指令和 L2 數(shù)據(jù)緩存、提取/解碼和浮點(diǎn)單元。AMD 甚至放棄了 Phenom 名稱，并通過簡單地將*個 Bulldozer CPU 命名為AMD FX來重溫 Athlon FX 的輝煌歲月。

所有這些變化背后的想法是減小芯片的整體尺寸并提高它們的能效。更小的芯片將提高制造良率，從而帶來更好的利潤率，而效率的提高將有助于提高時鐘速度?？蓴U(kuò)展的設(shè)計也將使其適用于更廣泛的市場。

2011 年 10 月推出的*型號FX-8510 配備4 個集群，但作為 8 核、8 線程 CPU 進(jìn)行銷售。在這個時代，處理器具有多種時鐘速度，F(xiàn)X-8150 的基本頻率為 3.6 GHz，Turbo時鐘為 4.2 GHz。不過，這顆芯片的尺寸為315平方毫米，峰值功耗超過125W。英特爾已經(jīng)發(fā)布了酷睿i7-2600K：這是一款傳統(tǒng)的4核8線程CPU，運(yùn)行頻率高達(dá)3.8GHz。它比新的 AMD 芯片小得多，為 216 平方毫米，功耗降低了 30 瓦。

從理論上講，新的 FX 應(yīng)該占據(jù)主導(dǎo)地位，但它的性能有些平庸——有時，處理大量線程的能力會大放異彩，但單線程性能通常并不比它要取代的 Phenom 系列好，盡管時鐘速度優(yōu)越。

在為 Bulldozer 的研發(fā)投入了數(shù)百萬美元后，AMD 肯定不會放棄設(shè)計，收購 ATI 現(xiàn)在開始見效。在過去的十年中，AMD 首次嘗試將 CPU 和 GPU 組合在一起，稱為 Fusion，但上市時間較晚且表現(xiàn)不佳，令人失望。

但該項目為 AMD 提供了應(yīng)對其他市場的手段。2011 年初，發(fā)布了另一種新架構(gòu)，稱為Bobcat。

針對低功耗應(yīng)用，如嵌入式系統(tǒng)、平板電腦和筆記本電腦；它的設(shè)計也與 Bulldozer 截然相反：只有幾條pipeline，除此之外別無其他。幾年后，Bobcat 收到了急需的更新，進(jìn)入Jaguar架構(gòu)，并于 2013 年被微軟和索尼選中為 Xbox One 和 PlayStation 4 提供動力。

為游戲機(jī)“賦能”

盡管由于游戲機(jī)通常以盡可能低的價格制造，利潤率相對微薄，但這兩個平臺的銷量都達(dá)到了數(shù)百萬，這凸顯了 AMD 創(chuàng)建定制 SoC 的能力。

多年來，AMD 不斷修改 Bulldozer 的設(shè)計——Piledriver *出現(xiàn)并給了我們FX-9550（220 W，5 GHz 的怪獸），但 Steamroller 和最終版本 Excavator（2011 年推出，產(chǎn)品使用了 4 年，更專注于降低功耗，而不是提供任何特別新的東西。

到那時，至少可以說，CPU 的命名結(jié)構(gòu)已經(jīng)變得混亂。Phenom 早已被載入史冊，而 FX 的名聲也有些糟糕。AMD 放棄了這個命名法，只是將他們的 Excavator 臺式機(jī) CPU 標(biāo)記為A 系列。

該公司的圖形部門負(fù)責(zé) Radeon 產(chǎn)品，同樣喜憂參半。AMD 保留 ATI 品牌名稱直到 2010 年，將其換成自己的品牌名稱。隨著 Graphics Core Next (GCN) 的發(fā)布，他們還完全重寫了 ATI 在 2011 年底創(chuàng)建的 GPU 架構(gòu)。這種設(shè)計持續(xù)了將近 8 年，并在主機(jī)、臺式 PC、工作站和服務(wù)器中找到了出路；它今天仍在用作 AMD 所謂的 APU 處理器中的集成 GPU。

GCN 處理器逐漸具有巨大的計算性能，但這種結(jié)構(gòu)并不是最容易充分利用它的。AMD 有史以來最強(qiáng)大的版本，Radeon VII 中的 Vega 20 GPU，擁有 13.4 TFLOPs 的處理能力和 1024 GB/s 的帶寬——但在游戲中，它無法達(dá)到與 Nvidia *產(chǎn)品的相同的高度.

Radeon 產(chǎn)品通常以發(fā)熱、嘈雜和非常耗電而著稱。為HD 7970供電的 GCN 的初始迭代在滿載時需要超過 200 W 的功率——但它是在一個相對較大的工藝節(jié)點(diǎn)上制造的，即 TSMC 的 28nm。當(dāng) GCN 以 Vega 10 的形式完全成熟時，這些芯片是由 GlobalFoundries 在其 14nm 節(jié)點(diǎn)上制造的，但是 Radeon RX Vega 64 之類的芯片的能源需求并沒有更好，最多消耗近 300 W功率。

盡管 AMD 的產(chǎn)品選擇不錯，但它們并沒有達(dá)到應(yīng)有的水平，而且它們很難賺到足夠的錢。

到 2016 年底，該公司的資產(chǎn)負(fù)債表已連續(xù) 4 年虧損（2012 年的財務(wù)狀況因 GlobalFoundries 最終注銷 7 億美元而遭受重創(chuàng)）。債務(wù)仍然很高，即使出售了其代工廠和其他分支機(jī)構(gòu)，也沒有為 Xbox 和 PlayStation 中系統(tǒng)封裝的成功提供足夠的幫助。

從表面上看，AMD 似乎陷入了大麻煩。

新星a-Ryzen

由于沒有任何東西可以出售，也沒有任何大筆投資來挽救它們的跡象，AMD 只能做一件事：加倍下注和重組。2012 年，他們挑選了兩個人，他們將在這家半導(dǎo)體公司的復(fù)興中發(fā)揮重要作用。

K8 系列的前任首席架構(gòu)師 Jim Keller 在闊別 13 年后回歸，并著手領(lǐng)導(dǎo)兩個項目：一個是針對服務(wù)器市場的Arm 系列芯片；另一個是標(biāo)準(zhǔn)的 x86 架構(gòu)系列。公司還招攬了Mike Clark（Bulldozer 的設(shè)計負(fù)責(zé)人）擔(dān)任總架構(gòu)師。

還有一位是 Lisa Su，她曾在飛思卡爾半導(dǎo)體擔(dān)任高級副總裁兼總經(jīng)理。她在 AMD 擔(dān)任過同樣的職位，并與當(dāng)時的總裁 Rory Read 一起被普遍認(rèn)為是公司進(jìn)軍 PC 以外市場，尤其是游戲機(jī)市場的幕后推手。

在 Keller 恢復(fù)在 AMD 研發(fā)部門的兩年后，首席執(zhí)行官 Rory Read 下臺，高級副總裁/總經(jīng)理Lisa Su升職。憑借麻省理工學(xué)院的電子工程博士學(xué)位以及對 SOI（絕緣體上硅）MOSFET 的研究，Lisa Su擁有讓 AMD 重現(xiàn)輝煌的學(xué)術(shù)背景和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。但是在大規(guī)模處理器的世界里，沒有什么是一蹴而就的——芯片設(shè)計也需要幾年時間才能上市。在此類計劃實(shí)現(xiàn)之前，AMD 將不得不渡過難關(guān)。

在 AMD 繼續(xù)掙扎的同時，英特爾不斷壯大。核心架構(gòu)和制造工藝節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成熟，2016 年底，他們公布的收入接近 600 億美元。多年來，英特爾一直遵循處理器開發(fā)的“tick-tock'”升級慣例：“tick”表示新架構(gòu)，而“tock”表示制程改進(jìn)改進(jìn)，通常以較小節(jié)點(diǎn)的形式出現(xiàn).

然而，盡管利潤豐厚且?guī)缀跬耆紦?jù)市場主導(dǎo)地位，但并非所有人都在幕后。2012 年，英特爾預(yù)計將在 3 年內(nèi)發(fā)布采用尖端 10 納米節(jié)點(diǎn)的 CPU。那個特別的滴答聲從來沒有發(fā)生過——事實(shí)上，時鐘也從來沒有真正滴答過。他們的*個 14nm CPU，使用Broadwell 架構(gòu)，出現(xiàn)在 2015 年，在這個節(jié)點(diǎn)和基礎(chǔ)設(shè)計上，他們又多走了五年。

芯片巨頭的晶圓廠工程師多次遇到 10nm 的良率問題，這迫使英特爾每年都改進(jìn)舊工藝和架構(gòu)。時鐘速度和功耗不斷攀升，但沒有新的設(shè)計問世；也許是他們 Netburst 時代的回聲。PC 客戶面臨令人沮喪的選擇：從功能強(qiáng)大的 Core 系列中選擇一些產(chǎn)品，但要付出高昂的代價，或者選擇功能較弱且更便宜的 FX/A 系列。

但 AMD 一直在悄悄打造一套制勝法寶，并在 2016 年 2 月的年度 E3 盛會上大顯身手。使用期待已久的 Doom 重啟作為公告平臺，向公眾展示了全新的Zen 架構(gòu)。

除了“同步多線程”、“高帶寬緩存”和“節(jié)能 finFET 設(shè)計”等短語外，很少有人提及新設(shè)計。Computex 2016 期間提供了更多詳細(xì)信息，包括比 Excavator 架構(gòu)改進(jìn) 40% 的目標(biāo)。

說這是雄心勃勃的是輕描淡寫。

說這是雄心勃勃的說法是輕描淡寫——尤其是考慮到 AMD 最多只能在 Bulldozer 設(shè)計的每次修訂中實(shí)現(xiàn) 10% 的適度增長。他們又過了 12 個月才讓芯片真正出現(xiàn)，但當(dāng)它出現(xiàn)時，AMD 醞釀已久的計劃終于明朗了。

任何新的硬件設(shè)計都需要合適的軟件來銷售，但多線程 CPU 面臨著一場艱苦的戰(zhàn)斗。盡管游戲機(jī)配備了 8 核 CPU，但大多數(shù)游戲只有 4 核仍然非常好。主要原因是英特爾的市場主導(dǎo)地位以及 AMD 在 Xbox One 和 PlayStation 4 中的芯片設(shè)計。前者在2010 年已經(jīng)發(fā)布了他們的*個 6 核 CPU ，但它非常昂貴（近 1,100 美元）。其他處理器迅速出現(xiàn)，但又過了七年，英特爾才提供真正實(shí)惠的六核處理器，Core i5-8400，價格不到 200 美元。

游戲機(jī)處理器的問題在于 CPU 布局由同一芯片中的兩個 4 核 CPU 組成，并且芯片的兩個部分之間存在高延遲。因此，游戲開發(fā)人員傾向于將引擎的線程保持在其中一個部分，而僅將另一個用于一般后臺進(jìn)程。只有在工作站和服務(wù)器領(lǐng)域才需要真正的多線程 CPU——直到 AMD 另有決定。

2017 年 3 月，普通桌面用戶可以使用兩個 8 核 16 線程 CPU 之一升級他們的系統(tǒng)。一個全新的架構(gòu)顯然值得一個新名稱，AMD 擺脫了 Phenom 和 FX，為我們提供了Ryzen。

這兩款CPU 都不是特別便宜：3.6 GHz（4 GHz 提升）Ryzen 7 1800X零售價為 500 美元，慢0.2 GHz 的1700X售價低 100 美元。在某種程度上，AMD 熱衷于阻止人們認(rèn)為它是預(yù)算選擇，但這主要是因?yàn)橛⑻貭枮槠?8 核產(chǎn)品Core i7-6900K收取超過 1,000 美元的費(fèi)用。

Zen 從所有以前的設(shè)計中汲取了*的東西，并將它們?nèi)诤系揭粋€專注于保持pipeline盡可能繁忙的結(jié)構(gòu)中；為此，需要對pipeline和緩存系統(tǒng)進(jìn)行重大改進(jìn)。新設(shè)計放棄了 Bulldozer 中使用的 L1/L2 緩存共享，每個內(nèi)核現(xiàn)在完全獨(dú)立，具有更多pipeline、更好的分支預(yù)測和更大的緩存帶寬。

這讓人想起為微軟和索尼游戲機(jī)提供動力的芯片，Ryzen CPU 也是一個片上系統(tǒng)；它*缺少的是 GPU（后來的低成本 Ryzen 型號包括 GCN 處理器）。

芯片被分成兩個所謂的 CPU 復(fù)合體 (CCX)，每個都是 4 核 8 線程。芯片中還裝有一個南橋處理器——該 CPU 為 PCI Express、SATA 和 USB 提供控制器和鏈接。這意味著從理論上講，主板可以在沒有 SB 的情況下制造，但幾乎所有主板都有，只是為了擴(kuò)大可能的設(shè)備連接數(shù)量。

如果 Ryzen 無法發(fā)揮作用，所有這一切都將毫無意義，而 AMD 在多年充當(dāng)英特爾的副手之后，在這一領(lǐng)域還有很多需要證明的地方。1800X 和 1700X并不*：與英特爾為專業(yè)應(yīng)用程序提供的任何產(chǎn)品一樣好，但在游戲中速度較慢。

但 AMD 還有其他牌可打：*批 Ryzen CPU 上市一個月后，6 核和 4 核Ryzen 5 型號問世，兩個月后又推出了 4 核Ryzen 3芯片。他們以與他們的哥哥相同的方式與英特爾的產(chǎn)品進(jìn)行比較，但它們的成本效益要高得多。

然后是王牌——16 核、32 線程的Ryzen Threadripper 1950X（要價 1,000 美元）和用于服務(wù)器的 32 核、64 線程 EPYC 處理器。這些龐然大物在同一封裝中分別包含兩個和四個 Ryzen 7 1800X 芯片，利用新的 Infinity Fabric 互連系統(tǒng)在芯片之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。

在六個月的時間里，AMD 表明他們有效地瞄準(zhǔn)了所有可能的 x86 臺式機(jī)市場，并采用了一種通用的設(shè)計。

一年后，該架構(gòu)更新為 Zen+，其中包括緩存系統(tǒng)的調(diào)整以及從 GlobalFoundries 久負(fù)盛名的 14LPP 工藝（三星旗下的一個節(jié)點(diǎn)）切換到更新的、更密集的 12LP 系統(tǒng)。CPU 芯片尺寸保持不變，但新的制造方法允許處理器以更高的時鐘速度運(yùn)行。

Ryzen 進(jìn)化和小芯片

又過了12個月，2019年夏天，AMD推出了Zen 2。這一次變化更為顯著，chiplet一詞風(fēng)靡一時。工程師們沒有遵循單片結(jié)構(gòu)，即 CPU 的每個部分都在同一塊硅片中（Zen 和 Zen+ 就是這樣做的），而是將核心復(fù)合體與輸入/輸出 (I/O) 系統(tǒng)分開。

前者由臺積電制造，使用他們的 N7 工藝，成為完全裸片——因此得名Core Complex Die (CCD)。I/O 處理器由 GlobalFoundries 制造，臺式機(jī) Ryzen 型號使用 12LP 芯片，而 Threadripper 和 EPYC 則采用更大的 14 nm 版本。

Zen 2 Ryzen 和 EPYC 的紅外圖像。CCD 芯片與 I/O 芯片明顯分開。

在2020 年底發(fā)布的下一個版本 Zen 3上，AMD保留并改進(jìn)了小芯片設(shè)計。改進(jìn)的一個主要目標(biāo)是每個 CCD 中的 CCX 結(jié)構(gòu)。在 Zen 2 中，后者包含兩個 CCX，每個都有 4 個內(nèi)核和 16MB 的 L3 緩存。

由于 L3 緩存可供 CPU 內(nèi)的所有內(nèi)核訪問，來自另一個 CCX 或 CCD 的內(nèi)核將不得不通過 I/O 芯片請求數(shù)據(jù)讀寫。盡管將所有東西連接在一起的 Infinity Fabric 系統(tǒng)速度快且延遲低，但芯片到芯片的緩存延遲并不是很好。

對于 Zen 3，設(shè)計師保留了相同的 8 核整體 CCD 結(jié)構(gòu)，但將它們?nèi)拷M合成一個 CCX?，F(xiàn)在，I/O 芯片必須管理的* L3 緩存事務(wù)是在單獨(dú)的 CCD 之間，從而大大改善了每個 CCD 內(nèi)的數(shù)據(jù)流。

Zen 2 和 Zen 3 之間的變化看起來很簡單，但意義重大。

隨著 IPC 的顯著改進(jìn)以及緩存系統(tǒng)、處理器內(nèi)核和后端的多項更改，Zen 架構(gòu)日趨成熟。事實(shí)證明，AMD 的 Ryzen 5000 和 6000 系列處理器均采用 Zen 3 小芯片或單片設(shè)計，非常受歡迎。

其中一些可以歸因于產(chǎn)品的整體物有所值和每瓦性能，例如Ryzen 5 5600X之類的產(chǎn)品，但主要原因是 AM4 平臺。首次與原始 Zen 芯片一起推出，三年后仍支持新型號。

并不是說一切都一帆風(fēng)順。AMD在推出高端 5000 系列 CPU 時犯了一個明顯的失禮，最初聲明只有配備新 500 系列芯片組的主板才能支持它們；使用舊系統(tǒng)（例如 B350 或 X470）的用戶可能會倒霉。在媒體和發(fā)燒友社區(qū)的強(qiáng)烈反對之后，該決定最終被推翻，但它及時提醒人們，AMD 并不具備強(qiáng)制進(jìn)行此類更改的市場主導(dǎo)地位。

但值得評估一下 AMD 在 Zen 方面取得的成就。在 10 年的時間里，該架構(gòu)從一張白紙變成了一個全面的產(chǎn)品組合，包括 100 美元的 6 核 12 線程預(yù)算產(chǎn)品到 12,000 美元以上的 96 核 192 線程服務(wù)器 CPU。

在此期間，AMD 的財務(wù)狀況也發(fā)生了翻天覆地的變化：從虧損和債務(wù)高達(dá)數(shù)十億美元，到清算貸款，2021 年營業(yè)收入超過 36 億美元，并完成了對 FPGA 制造商 Xilinx 的350 億美元收購。

雖然 Zen 可能不是公司財務(wù)復(fù)興的*因素，但它提供了巨大的幫助。

AMD 的圖形部門也經(jīng)歷了類似的命運(yùn)變化——2015 年它獲得了完全獨(dú)立，成為Radeon Technologies Group (RTG)。他們的工程師最重要的發(fā)展是 RDNA 的形式，這是對 GCN 的重大改造。緩存結(jié)構(gòu)的變化，以及計算單元大小和分組的調(diào)整，將架構(gòu)的重點(diǎn)直接轉(zhuǎn)移到了游戲上。

使用這種新架構(gòu)的*批型號Radeon RX 5700 系列出現(xiàn)在 2019 年年中，展示了該設(shè)計的巨大潛力。微軟和索尼并沒有錯過，因?yàn)樗麄兌歼x擇了 Zen 2 和即將更新的 RDNA 2 來為其Xbox Series X/S和PlayStation 5游戲機(jī)提供動力。

在 RX 5000 系列推出僅 14 個月后，在經(jīng)濟(jì)和制造挑戰(zhàn)期間，AMD 發(fā)布了另一款 Radeon 系列產(chǎn)品，新 GPU 中采用了 Zen 架構(gòu)的技術(shù)。RDNA 2 基于服務(wù)器 CPU 中使用的相同設(shè)計以及其 Infinity Fabric 互連系統(tǒng)的修改版本，擁有大量的 3 級緩存，總共高達(dá) 128MB。

RTG 還引入了一種獨(dú)特的硬件加速設(shè)計，用于光線追蹤的某些元素，雖然與 Nvidia 相比，Radeon RX 6000 顯卡在此類渲染方面的表現(xiàn)不佳，但整體表現(xiàn)非常出色。

盡管 Radeon Group 沒有像 CPU 部門那樣在財務(wù)上取得成功，而且他們的顯卡有時可能仍被視為“價值選擇”，但 AMD 可以量化地回到了 Athlon 64 天的水平架構(gòu)開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新方面。他們登頂，失寵，又像神話中的野獸，浴火重生。

前方的路

在 Bulldozer 架構(gòu)時代，AMD 玩的是一種非常保守的游戲，盡管設(shè)計有些激進(jìn)。這不是現(xiàn)在可以對公司說的批評。它的 CPU 短期路線圖清楚地證明了這一點(diǎn)……

在 Ryzen 7 5800X3D 中引入垂直堆疊緩存管芯（又名 3D V-Cache）對游戲非常有利，并且會一次又一次地出現(xiàn)。AMD 在小芯片和高速互連系統(tǒng)方面的進(jìn)步通過 RDNA 3 進(jìn)入顯卡，并可能在不久的將來成為大型 GPU 制造的標(biāo)準(zhǔn)方法。

服務(wù)器和工作站可以配備比以往任何時候都多的內(nèi)核和緩存（EPYC 9654 高達(dá) 96 和 384MB）的單處理器，甚至可以找到配備 6 核處理器的廉價臺式機(jī)。

AMD 在 CPU 技術(shù)和并行處理性能方面取得的所有進(jìn)步無疑迫使英特爾加速其自己的異構(gòu)計算設(shè)計，而現(xiàn)在消費(fèi)者在選擇新處理器時有些無所適從。

就所有意圖和目的而言，AMD 似乎與其任何競爭對手一樣強(qiáng)大。然而，問一個簡單的問題是完全合理的：它會回到產(chǎn)品慘淡、沒有錢的黑暗時代嗎？

簡單看一下最近的財務(wù)報表就可以看出這是有可能的，但概率并不高。

2021 年是AMD 有史以來收入和凈收入*的一年，利潤率為 19%。2022 年的收入已經(jīng)超過了這一點(diǎn)，最后一個季度仍未結(jié)束，盡管凈收入會更低。

2022 年，他們推出了兩種用于 CPU 和 GPU 的新架構(gòu)——Zen 4 帶來了一系列變化（僅 DDR5 內(nèi)存、新的 AM5 平臺、集成 GPU）和采用全新設(shè)計芯片的全新 7000 系列臺式機(jī) CPU 表明：AMD 的工程師沒有表現(xiàn)出達(dá)到任何架構(gòu)限制的跡象。

但發(fā)布的時機(jī)再糟糕不過了，且這是完全不可避免的。半導(dǎo)體制造供應(yīng)鏈仍在努力滿足需求，隨著全球價格各地都在上漲，DDR5 和 AM5 主板的高價格意味著最初的銷售不如Zen 3強(qiáng)勁。

盡管 2021 年取得了成功，但 164 億美元的收入仍然使他們落后于英偉達(dá)（大致同期為 269 億美元），與英特爾（790 億美元）相差很遠(yuǎn)。后者當(dāng)然擁有更大的產(chǎn)品組合，還有自己的代工廠，但 Nvidia 的收入幾乎完全依賴于圖形處理器。

同樣值得注意的是，另一家無晶圓廠處理器公司高通的收入為 336 億美元，而 IBM 的收入為 574 億美元，盡管后者確實(shí)在多個不同的領(lǐng)域開展業(yè)務(wù)。

幾年的健康凈收入不足以完全穩(wěn)定 AMD 的未來，而且很明顯，為了增長，收入需要從英特爾和 Nvidia 獲得，并擴(kuò)展到新市場。

AMD 的大部分收入來自他們所謂的計算和圖形部分，即 Ryzen 和 Radeon 的銷售。毫無疑問，這將繼續(xù)改善，因?yàn)?Ryzen 具有充分的競爭力，RDNA 2 和 3 架構(gòu)將為游戲提供一個通用平臺，在 PC 上和在游戲機(jī)上運(yùn)行一樣好，因?yàn)?AMD 為當(dāng)前和前幾代硬件提供動力。

收購 Xilinx 將為他們提供新市場，因?yàn)榕c英特爾相比，這家著名的 FPGA 公司在該領(lǐng)域占有更大的份額，并提供可以集成到新產(chǎn)品當(dāng)前設(shè)計中的新 IP。前幾年，AMD 的企業(yè)、嵌入式半定制 (EESC) 細(xì)分市場相當(dāng)薄弱，但已大幅改善——從 2020 年*季度收入的不到 20% 增加到去年的 43%。

但他們的道路上仍然存在重大挑戰(zhàn)。

雖然英特爾在*性能方面不再主導(dǎo)臺式機(jī)市場，但它們?nèi)匀徽紦?jù)所有領(lǐng)域的*市場份額，尤其是在企業(yè)行業(yè)。沒有人會運(yùn)行一個價值數(shù)百萬美元的數(shù)據(jù)中心，只是因?yàn)橛幸粋€驚人的新 CPU 可用，無論它有多好。英特爾現(xiàn)在也在圖形卡行業(yè)競爭，盡管取得了微弱的成功。

但該領(lǐng)域繼續(xù)被 Nvidia 牢牢掌控，其強(qiáng)大的 AD102嚴(yán)重提高了 GPU 性能標(biāo)準(zhǔn)。盡管它大幅提高了新 GPU 的價格，并相應(yīng)地導(dǎo)致銷量下滑，但總會有消費(fèi)者總是以負(fù)面的眼光看待更便宜的產(chǎn)品，無論它們實(shí)際上有多好。

PlayStation 5 和 Xbox Series X/S 都非常受歡迎，估計總出貨量超過4000 萬臺——每臺都搭載 AMD 統(tǒng)一處理器。這些芯片的銷售對EESC收入的增長起到了不小的作用。

然而，雖然 AMD 可以在他們的 EPYC 服務(wù)器處理器上賺取可觀的利潤，但微軟和索尼虧本銷售游戲機(jī)，通過游戲的許可費(fèi)來收回這筆錢。因此，這些機(jī)器中芯片的利潤將小得多。

也可以說 AMD 在其感知形象方面仍然存在問題。“Intel Inside”標(biāo)語和順口溜30 多年來無處不在，雖然 AMD 顯然花錢推廣 Ryzen 和 Radeon 品牌，但他們最終需要戴爾、惠普和聯(lián)想等系統(tǒng)制造商銷售更多采用相同光線和規(guī)格的處理器，因?yàn)樗麄冏鲇⑻貭柕摹?/p>

Covid 大流行期間加密貨幣的繁榮和對計算設(shè)備的需求為 Nvidia 的股價和市值（目前達(dá)到驚人的 4280 億美元）創(chuàng)造了奇跡，而 AMD 股東則獲得了更多未公開的收益。

總而言之，AMD 目前處于 51 年來最強(qiáng)大的地位。其市值目前僅比英特爾低 5%，雖然 PC 銷量下滑影響了幾乎所有半導(dǎo)體股價，但 AMD 比英特爾更好地經(jīng)受住了這場風(fēng)暴。

雄心勃勃的 Zen 項目沒有任何跡象表明很快就會達(dá)到任何極限，無論以何種標(biāo)準(zhǔn)衡量，該公司鳳凰般的重生都取得了巨大的成功。他們還沒有到達(dá)山頂，但也許這是為了更好——正如我們所見，迅速崛起永遠(yuǎn)不會持續(xù)下去。

都說歷史總是在重演，但愿這不會發(fā)生。一個健康且有競爭力的AMD，完全有能力與英特爾和英偉達(dá)正面交鋒，只會給大家?guī)砗锰帯?/p>