AMD กำลังสร้างซีพียูไฮบริด และหน้าตาจะเป็นอย่างไร

เมื่อ Intel เปิดตัวชิป Alder Lake รุ่นที่ 12 ในปลายปี 2021 Intel ได้ทำอะไรที่พิเศษจริงๆ โดยใช้คอร์สองประเภทที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในแพ็คเกจเดียวกัน แน่นอนว่า Intel ไม่ได้คิดค้นสิ่งที่เรียกว่า "สถาปัตยกรรมไฮบริด" เนื่องจาก Arm กำลังทำสิ่งเดียวกันภายใต้สิ่งที่เรียกว่าใหญ่ น้อยสำหรับปี อย่างไรก็ตาม บนเดสก์ท็อป นี่เป็นเรื่องใหญ่เนื่องจากทำให้ Intel บรรลุประสิทธิภาพในระดับสูงในขณะที่ใช้พลังงานและพื้นที่น้อยกว่าที่ CPU ที่ไม่ใช่ไฮบริดจะมี ในขณะเดียวกัน AMD ยังคงนำเสนอสถาปัตยกรรมเพียงหนึ่งเดียวต่อ CPU

แต่นั่นจะไม่เป็นเช่นนั้นตลอดไป AMD ได้ยืนยันแล้วว่าโปรเซสเซอร์ไฮบริดตัวแรกอยู่บนขอบฟ้าแล้ว. นี่ไม่เพียงแต่เป็นเรื่องใหญ่ในแง่เทคนิคเท่านั้น แต่ยังหมายความว่า AMD กำลังจดบันทึกจาก Intel เพียงครั้งเดียว (ก เตือนใจว่าครั้งหนึ่ง Intel เคยล้อเลียนกลยุทธ์ชิปเล็ตของ AMD และตอนนี้กำลังสร้างชิปเล็ตของตัวเองซึ่งมีตราสินค้าว่า กระเบื้อง) เราไม่ทราบแน่ชัดว่า AMD จะก้าวไปไกลแค่ไหนด้วยสถาปัตยกรรมไฮบริด แต่เรามีรายละเอียดที่สำคัญอยู่แล้วว่า CPU ไฮบริดตัวแรกของบริษัทน่าจะเป็นอะไร

สถาปัตยกรรมไฮบริดสามารถทำให้ Ryzen ดียิ่งขึ้นได้อย่างไร

แม้ว่า AMD จะมีผลิตภัณฑ์ CPU ที่แตกต่างกันมากมาย แต่ฉันแค่มุ่งเน้นไปที่ Ryzen สำหรับเดสก์ท็อปและแล็ปท็อปในเรื่องนี้ บทความส่วนใหญ่เป็นเพราะสถาปัตยกรรมไฮบริดนั้นถูกนำมาใช้กับสิ่งของผู้บริโภคมาโดยตลอดและไม่มากนัก (ถ้า อะไรก็ได้) อย่างอื่น ประเด็นที่ฉันทำที่นี่ส่วนใหญ่จะนำไปใช้กับสิ่งอื่นๆ เช่น ส่วนศูนย์ข้อมูล

สิ่งหนึ่งที่ฉันมักเห็นคนสงสัยคือเหตุใด Intel จึงบรรจุ CPU ของตนด้วย E-core ที่อ่อนแอแทนที่จะใช้ P-core เต็มรูปแบบ ท้ายที่สุดแล้ว P-core นั้นเร็วกว่า E-core มาก ดังนั้นเห็นได้ชัดว่า Intel กำลังล้ำหน้าใช่ไหม? ในความเป็นจริงไม่เพียงแต่ซีพียูแบบไฮบริดอย่าง Core i9-13900K บางตัวเท่านั้น CPU ที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันพวกเขาจะเป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มี E-core และมีสองสิ่ง: กำลังและพื้นที่.

ประการแรก แม้ว่า P-core จะเร็วกว่า E-core มาก แต่ก็ใช้พลังงานมากกว่าเช่นกัน สำหรับ CPU เช่น 13900K ประสิทธิภาพที่น้อยลงหมายถึงประสิทธิภาพที่น้อยลง เนื่องจากจะทลายขีดจำกัดของปริมาณพลังงานที่ CPU สามารถใช้ได้โดยไม่ร้อนเกินไป นอกจากประสิทธิภาพแล้ว E-core ยังมีขนาดเล็กกว่า P-core มาก และด้วยการใช้ E-core จำนวนมาก Intel จึงสามารถบรรจุประสิทธิภาพได้มากขึ้นในขนาดที่เล็กลง E-core ที่มากขึ้นช่วยให้โปรแกรมแบบมัลติเธรดขยายขนาดได้ในหลายคอร์ ขณะเดียวกันก็ได้รับประโยชน์จากการประหยัดพื้นที่จากการใช้คอร์ที่มีขนาดเล็กลงเหล่านี้

ด้วยการนำเสนอคอร์ที่แตกต่างกันซึ่งปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับประสิทธิภาพและประสิทธิผล CPU สถาปัตยกรรมไฮบริดจึงสามารถก้าวข้ามปัญหาการออกแบบพื้นฐานที่มีอยู่ใน ซีพียูแบบดั้งเดิม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานแบบเธรดเดียว คุณต้องทำให้คอร์แต่ละคอร์แข็งแกร่งขึ้น แต่มักจะส่งผลให้มีการใช้พลังงานที่ไม่มีประสิทธิภาพและ การใช้งานพื้นที่ อย่างไรก็ตาม เพื่อประสิทธิภาพการทำงานแบบมัลติเธรดที่ดีขึ้น คุณต้องมีคอร์จำนวนมาก แต่การขาดประสิทธิภาพด้านพลังงานและพื้นที่ทำให้บรรลุได้ยากขึ้น ด้วยการนำเสนอสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลก สถาปัตยกรรมไฮบริดจึงก้าวข้ามปัญหาการออกแบบหลักนี้

CPU AMD แบบไฮบริดอาจมีหน้าตาเป็นอย่างไร

สถาปัตยกรรมไฮบริดได้สร้างเนื้อหาขึ้นมาแล้ว CPU ที่ดีที่สุดของ Intelและ CPU แบบไฮบริดได้รับการออกแบบเหมือนกับ CPU แบบไฮบริดทุกตัวก่อนหน้านี้ โดยแกน CPU ทั้งหมดใช้ซิลิคอนเดียวกัน (เหมือนกับจำนวน CPU ที่มักจะรวมกราฟิกแบบรวมเข้ากับแกน CPU) อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ของ AMD นั้นแตกต่างกันมาก เนื่องจากบริษัทยังใช้ชิปเล็ตนอกเหนือจากการออกแบบเสาหินแบบดั้งเดิม แม้ว่าเราจะรู้มากเกี่ยวกับชิปไฮบริดตัวแรกของ AMD แล้ว แต่ก็ยังมีความเป็นไปได้อีกมากมายที่ต้องพิจารณา

โชคดีที่เราไม่จำเป็นต้องคาดเดาเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมที่นี่ เนื่องจาก AMD มีคอร์ขนาดใหญ่ (ประสิทธิภาพ) และคอร์เพียงเล็กน้อย (ประสิทธิภาพ) อยู่แล้ว Zen core ทั่วไปเช่น Zen 4 จะเป็นคอร์ขนาดใหญ่ ในขณะที่คอร์ตัวแปร 'c' ที่ได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพและพื้นที่ใหม่ล่าสุด เช่น Zen 4c จะเป็นคอร์ตัวเล็ก แม้ว่า Zen 4c จะเปิดตัวครั้งแรกในฐานะ CPU เซิร์ฟเวอร์ที่ปรับให้เหมาะกับระบบคลาวด์ด้วยความสามารถในการติดตั้ง 128 คอร์บน CPU ตัวเดียวฉันสงสัยว่า AMD ตั้งใจจะใช้มันสำหรับสถาปัตยกรรมไฮบริดเสมอหรือว่าเป็นแผนใหม่ ตรงกันข้าม, CPU เซิร์ฟเวอร์ E-core ตัวแรกของ Intel ยังไม่ออกมา.

ด้วยการนำเสนอคอร์ที่แตกต่างกันซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับประสิทธิภาพและประสิทธิผล สถาปัตยกรรมซีพียูแบบไฮบริดจึงสามารถก้าวข้ามปัญหาการออกแบบพื้นฐานที่มีอยู่ใน CPU แบบดั้งเดิมได้

เรารู้รายละเอียดที่สำคัญบางประการของ Phoenix 2 APU ของ AMD แล้วซึ่งเป็นชิปไฮบริดตัวแรกที่บริษัทจะเปิดตัว เรารู้ว่ามันเป็น APU แบบ 6 คอร์ และเราสามารถสรุปได้อย่างสมเหตุสมผลว่ามันมีสองคอร์ Zen 4 และคอร์ Zen 4c สี่คอร์ และผลลัพธ์สุดท้ายก็คือ Phoenix 2 มีขนาดเล็กกว่า Phoenix อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ยังลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับ Phoenix APU ปกติในที่อื่นๆ ไม่มีความสามารถของ Ryzen AI และกราฟิกในตัวนั้นจำกัดอยู่ที่สี่คอร์ ซึ่งเป็นหนึ่งในสามของ iGPU ในฟีนิกซ์ ดังนั้น Zen 4c ไม่ใช่สิ่งเดียวที่ทำให้ Phoenix 2 มีขนาดเล็กลง

ในขณะที่ Phoenix 2 กำลังผลิตและอาจอยู่ในแล็ปท็อปที่คุณสามารถซื้อได้ตอนนี้ แต่ก็มีข้อดีอยู่ Quad-Core Ryzen 3 7440U ดูเหมือนจะใช้ทั้ง Phoenix และ ชิป Phoenix 2 และเนื่องจาก AMD ต้องการให้ชิปนี้ทำงานอย่างต่อเนื่อง นั่นหมายความว่า 7440U อาจไม่ได้รับประโยชน์เต็มที่จากสถาปัตยกรรมไฮบริดใน Phoenix 2 7440U อาจใช้เฉพาะแกน Zen 4c เท่านั้น แต่เรายังไม่ทราบเรื่องนี้แน่ชัด Ryzen 5 7540U สามารถใช้ Phoenix 2 ได้ (แม้ว่า AMD จะยืนยันว่าสิ่งนี้ยังไม่เกิดขึ้น) แต่จะไม่ใช้ประโยชน์จากการออกแบบไฮบริดอย่างเต็มที่

นอกจากนี้ยังไม่มีความชัดเจนว่าแกน Zen 4c จะมีประโยชน์ต่อมือถืออย่างไร ในขณะที่ AMD ได้กล่าวว่าซีพียูศูนย์ข้อมูล Zen 4c นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าโปรเซสเซอร์ Zen 4 ทั่วไป แต่ทางบริษัท ไม่ได้เปิดเผยว่า Zen 4c มีประสิทธิภาพมากกว่าที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาเท่ากันหรือมีประสิทธิภาพมากกว่าเพราะโอเวอร์คล็อกไว้ ต่ำกว่า. หาก Zen 4 มีประสิทธิภาพเท่ากับ Zen 4c ที่ความถี่เดียวกัน ความหนาแน่นเท่านั้นที่เป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ ดังที่กล่าวไปแล้ว เราอาจจะรู้ได้ในอนาคตอันใกล้นี้ว่า Phoenix 2 จะดีแค่ไหนเมื่อเปิดตัวในที่สุด

ปัญหาหนึ่งที่ AMD พบบนเดสก์ท็อปคือสามารถใส่ชิป CPU ได้เพียงสองตัวเท่านั้น (หรือที่เรียกว่า a คอร์ คอมเพล็กซ์ ดาย หรือ CCD) ในซีพียูกระแสหลัก และนั่นทำให้ Ryzen ติดอยู่ที่ 16 คอร์ตั้งแต่ปี 2019 การได้รับจำนวนคอร์ที่สูงขึ้นนั้นจำเป็นต้องมีการออกแบบใหม่ซึ่งจะมีราคาแพงและน่าปวดหัวอย่างมาก เห็นได้ชัดว่าการเพิ่มจำนวน CCD บน CPU นั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจาก CPU AM5 Ryzen ไม่มีที่ว่าง อย่างไรก็ตาม Zen 4c CCD มี 16 คอร์ แทนที่จะเป็น 8 คอร์ใน Zen 4 CCD และการใช้อันใดอันหนึ่งจะทำให้ AMD สามารถไปถึงระดับ 24 คอร์ได้โดยไม่มีปัญหา

AMD ยังสามารถออกแบบชิปเล็ตใหม่ที่มีทั้งคอร์รุ่น Zen และ Zen c ทำให้ค่อนข้างคล้ายกับซีพียูไฮบริดของ Intel แต่ผมไม่คิดว่า AMD จะทำแบบนั้น โดยหลักแล้วเป็นเพราะไม่ชอบการออกแบบชิปใหม่เว้นแต่จะมีกรณีการใช้งานที่กว้างขวาง และชิปเล็ตแบบไฮบริดเหล่านี้ก็อาจจะใช้สำหรับ ไรเซ่น นอกจากนี้ ด้วยเหตุผลทางเทคนิค แต่ละชิปเล็ตน่าจะมาพร้อมกับ Zen cores แปดคอร์ และ Zen c-type cores แปดคอร์ ซึ่งตามหลักการแล้ว คุณจะมี Zen c-variant cores มากกว่าคอร์ปกติ AMD สามารถทำการปรับเปลี่ยนสถาปัตยกรรมบางอย่างเพื่อเปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นได้ แต่อีกครั้งที่ AMD เกลียดการใช้จ่ายเงินฟุ่มเฟือย

ไม่ว่าหาก AMD เลือกที่จะนำคอร์ c-type ขนาดกะทัดรัดมาไว้บนเดสก์ท็อป เราก็อาจจะมีจำนวนคอร์ที่สูงกว่าที่เราเคยเห็นมาก่อนมาก Chiplets ทำให้ CPU กระแสหลัก 16 คอร์ตัวแรกเป็นไปได้ด้วย Ryzen 9 3950X ของ AMD และสถาปัตยกรรมไฮบริดใน Raptor Lake ของ Intel ทำให้เราได้รับโปรเซสเซอร์ 24 คอร์ตัวแรกสำหรับกระแสหลัก เมื่อรวมชิปเล็ตและสถาปัตยกรรมไฮบริดเข้าด้วยกัน เราจะเห็น CPU 40 คอร์ได้อย่างง่ายดายหาก AMD รวมชิปเล็ต 8 คอร์โดยใช้คอร์ Zen ปกติกับชิปเล็ต 32 คอร์ที่ใช้คอร์ตัวแปร c

สำหรับ AMD สถาปัตยกรรมไฮบริดเป็นไปตามธรรมชาติและอาจจำเป็นด้วยซ้ำ

การตายของกฎของมัวร์ที่เสนออาจมีผลกระทบอย่างลึกซึ้ง สำหรับ AMD และวิธีการออกแบบ CPU ชิปเล็ตเป็นวิธีหนึ่งในการหลีกเลี่ยงต้นทุนที่เพิ่มขึ้นของโปรเซสเซอร์การผลิต รวมถึงการปรับปรุงที่ลดลงแต่ละกระบวนการใหม่นำมาด้วย โหนดกระบวนการ 3 นาโนเมตรของ TSMC ซึ่ง AMD จะใช้สำหรับ Zen 5 นั้นแย่มากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ความหนาแน่นของแคชเพิ่มขึ้น นอกเหนือจากการได้รับความหนาแน่นแบบอะนาล็อกที่ค่อนข้างต่ำ (ซึ่งเป็นสิ่งที่สร้างคอร์ เล็กลง) สำหรับบริษัทที่มีนวัตกรรมอย่าง AMD การผสมผสานสถาปัตยกรรมไฮบริดเข้าด้วยกันดูเหมือนเป็นแนวทางที่เป็นธรรมชาติ

Phoenix 2 จะเป็นชิปไฮบริดตัวแรกของ AMD แต่นี่อาจเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น เห็นได้ชัดว่า AMD เริ่มต้นจากจุดเล็กๆ ที่นี่ด้วยชิปที่จะไม่ได้ใช้เฉพาะสำหรับโปรเซสเซอร์ไฮบริดเท่านั้น แต่จะใช้ใน รุ่นต่อๆ ไป ฉันไม่สงสัยเลยว่า AMD จะพยายามบีบทุกข้อได้เปรียบที่สามารถทำได้จากไฮบริด สถาปัตยกรรม. มันได้ผลดีจริงๆ สำหรับ Intel ดังนั้นบางทีเราอาจจะได้เห็นการออกแบบไฮบริดเพิ่มประสิทธิภาพบางอย่าง CPU ที่ดีที่สุดของ AMD ในอนาคต.