AMD、NVIDIA和英特尔三巨头的晶圆暗战影响我国芯片发展

(原文作者 刘旷；在此特别鸣谢 ) 近日，AMD Zen 3桌面端处理器正式发布，算是把Intel、AMD、NVIDIA三大通用芯片巨头近几年的激烈角逐推向了一个高潮。

如今Zen 3处理器正式发布，从纸面参数上来看，Zen 3桌面端CPU已经实现了对Intel十代酷睿的超越。而在GPU市场中，AMD同时也对NVIDIA的霸权构成了巨大威胁，于是9月初发布的RTX3000系列，让我们罕见的看到了NVIDIA在高端显卡上的性价比。

AMD明显已经让CPU霸主Intel和GPU霸主NVIDIA都感受到了巨大的压力。那么在通用芯片领域，AMD究竟能掀起多大的变化就成了一个很值得探讨的问题。

AMD较Intel优势更加明显

Zen 3处理器的发布，让AMD较Intel的优势进一步凸显。

AMD Zen 3在性能方面的进步非常显著。Zen 3重新调整了CCX与核心布局、缓存体系，再次显著提升了IPC和最高加速频率，相比上一代IPC有19%的显著提升，最高加速频率从4．7GHz提升到了4．9GHz。对比Intel，在多核性能方面AMD的优势继续得到巩固，在单核性能表现上，AMD进一步缩小了和Intel的差距。

AMD Zen 3的性能提升已经足够令人感到振奋，但真正令人惊喜的是AMD在能效方面的巨大进步。Zen 3是Zen、Zen+、Zen 2之后的第三代新架构，尽管依然采用了和Zen 2相同的台积电7nm工艺，但相比初代Zen架构，Zen 3架构实现了每瓦性能2．4倍的大幅提升，把热设计功耗保持在了105W。对比Intel，据AMD官方介绍，采用Zen 3架构的新款锐龙9处理器能效比是i9-10900K的2．8倍。

从实际体验来看，基于Zen 3架构的全新一代AMD锐龙5000系列桌面级处理器在重度工作负载方面或将占据领先地位，其中AMD锐龙9 5900X处理器和上代产品相比，在选定游戏中性能提升高达26%。

性能显著提升、能效比优势进一步凸显，重度工作负载和游戏表现大幅提升。AMD Zen 3的这些优异表现，都建立在7nm工艺的基础上。

说到底，AMD相对Intel最大的优势，就是率先采用了台积电7nm先进工艺制程。Intel的桌面级处理器，无论是今年4月发布的10代酷睿Comet Lake，还是明年一季度将要发布的11代酷睿Rocket Lake采用的依然都是Intel的14nm工艺。

所以现在CPU市场的情况，简单来讲就是AMD在台积电先进制程工艺平台上有了更好的表现，这使得AMD彻底发挥出先进制程的优势，并以这种领先优势不断动摇Intel在CPU市场的长期霸权。

AMD对NVIDIA构成巨大威胁

GPU市场的情况和CPU市场有些类似。在过去的近20年中，和Intel一样，NVIDIA同样逐渐在全球GPU市场中建立起了牢不可破的霸权。到了现在，NVIDIA同样需要面临AMD凭借先进制程工艺发起的挑战。

2000年之后，全球GPU市场中只剩下NVIDIA和AMD两个玩家，AMD也只在2004-2005年市场份额短暂超过NVIDIA，其余时间NVIDIA一直相对AMD保持着巨大的优势。数据显示，在2018年第四季度，两者的差距扩大到了极致，在当时的GPU市场中，NVIDIA份额超过81%，而AMD的市场份额只有19%。

绝对的市场主导地位，让NVIDIA直接把RTX2000系列的高端消费级显卡卖到了上万元。然而到了2019年，AMD率先推出全球首款7nm游戏显卡AMD Radeon？ Ⅶ，一举扭转了局势。2019年的GPU市场，AMD的份额上涨了近10个百分点，相应的NVIDIA的市场份额下降了近10个百分点，2020年这个趋势仍在持续。

为了应对AMD的先进制程工艺挑战，在今年9月1日，NVIDIA正式发布基于全新Ampere架构GPU的GeForce RTX 30系列显卡。新一代的Ampere GPU在性能和特性上有着飞跃式的进步。在制程工艺方面，也从台积电的12nm特色工艺变成了三星8nm特色工艺，而在价格方面，NVIDIA更是作出了令人吃惊的让步。

举例来说，传统性能方面RTX 3080能超越上代旗舰显卡RTX 2080 Ti 28%左右，而且首发价格差不多只有RTX 2080ti的一半。

NVIDIA之所以突然变得如此具有“性价比”显然并不是因为“良心发现”，而是受到了AMD实实在在的市场威胁。

在AMD近日处理器发布会的最后阶段，AMD还披露了新显卡的一些信息，苏姿丰博士在会上表示，RX 6000系列Big Navi将是AMD打造的性能最强的游戏GPU，这无疑是AMD在显卡市场吹响了又一轮向NVIDIA发起进攻的冲锋号。

背后的晶圆代工暗战

从苏姿丰博士2014年10月上任AMD CEO到2019年的5年里，AMD在CPU和GPU市场双线作战，2019年同时在两大市场双双丰收。AMD的这一波逆袭，被称为“硅谷最伟大的卷土重来之一”。

不容忽视的是，AMD的“卷土重来”建立在先进制程工艺的基础上。更确切地讲，正式配合台积电先进制程工艺不断革新架构，才有了AMD近年来在通用芯片市场的巨大成功。

同样的，Intel和NVIDIA的市场霸权之所以被AMD动摇，最根本的原因也是因为他们在先进制程方面的相对保守。

Intel在先进制程方面的落后，归根结底是因为其所坚持的IDM模式，被台积电的Foundry模式所超越。而NVIDIA在先进制程方面的保守，则是因为NVIDIA在市场中的巨大成功，令其缺乏更新制程工艺的动力。

如今AMD凭借先进制程工艺“卷土重来”，引发了通用芯片巨头们在先进制程工艺领域的“鲶鱼效应”。现在无论是NVIDIA抑或是Intel都明显加快了各自在先进制程工艺领域的布局，NVIDIA联合起了三星半导体，而Intel则加快了其10nm生产线建设。

所以通用芯片巨头间的这些明争暗斗，其实也对全球晶圆代工行业产生了显著影响。当然，这些通用芯片巨头间的争斗，和中国同样也有紧密的联系。

国产芯任重道远

目前来看，虽然Intel、AMD和NVIDIA都是三家美国企业，但对他们之间的竞争态势，我们却不能只是看热闹。

一方面，我们目前无法摆脱对这些通用芯片巨头的依赖。

无论是CPU还是GPU，目前全球也只有这三家公司能够设计生产，国产自研芯片虽然有了一些成果并且已经可以投入市场，比如说龙芯、兆芯的一些产品已经可用，但想要做到完全替代Intel、AMD和NVIDIA的产品，目前还并不现实。

而这些通用芯片除了应用于消费级市场，用在台式机电脑和笔记本电脑上，还被大规模的应用于服务器中。更进一步说，其实目前蓬勃发展的云计算技术，就需要大量的服务器支持，并不能摆脱对Intel、AMD和NVIDIA这些通用芯片巨头的依赖。

另一方面，这些通用芯片巨头早已不是单纯只做通用芯片。

Intel、AMD和NVIDIA三大通用芯片巨头固然是做CPU、GPU这类通用芯片起家的，目前主要做得也还是这些，但却绝不局限于此。

Intel从2014年就开始做AI芯片，目前其AI芯片发展已经进入成熟阶段。除了自研基于CPU、GPU的AI芯片外，还收购了Moviduis、Nervana及Habana等AI芯片公司。AMD在AI芯片方面同样也在努力进取。

NVIDIA的GPU之前被大量应用于人工智能计算，目前NVIDIA无论硬件、抑或软件算法在人工智能领域都颇为领先。除此之外，NVIDIA近期努力推进收购ARM的事项，一旦NVIDIA完成对ARM的收购，那么国产自研基于ARM指令集的芯片都会大受影响。

总之，我们既没有摆脱对这些通用芯片巨头的依赖，Intel、AMD和NVIDIA三巨头的影响力又不仅限于通用芯片。三巨头之间的大战，最后终将对我国产生直接影响。而要想摆脱这种局面，归根结底还是需要国产芯片、国产半导体产业尽快发展。
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