美國(guó)時(shí)間2019年8月7日，AMD終于發(fā)布了代號(hào)為Rome的第二代EPYC數(shù)據(jù)中心處理器。

作為數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域內(nèi)的首款7nm工藝x86處理器，AMD的本次發(fā)布吸引了包括HPE、Dell、聯(lián)想等全球頂級(jí)系統(tǒng)提供商；AWS、Azure、Google Cloud等全球前三的云服務(wù)提供商以及Cray這家頂尖超算制造商登臺(tái)助陣，聲勢(shì)空前浩大。而面對(duì)來(lái)自全球隔得的合作伙伴、客戶(hù)和媒體，AMD CEO蘇姿豐博士也毫不避諱的表示：AMD要把競(jìng)爭(zhēng)帶回到數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。

AMD CEO蘇姿豐博士發(fā)表演講

最高64核心、128線(xiàn)程、最高3.4GHz Boost頻率、雙路系統(tǒng)最高4TB內(nèi)存、512MB L3緩存、全線(xiàn)8路DDR4 3200MHz內(nèi)存支持及128 Lane PCI-E 4.0支持讓AMD完全有底氣說(shuō)出這句話(huà)。

由AMD定義的Leadership

而從基礎(chǔ)特性來(lái)看，本次發(fā)布的第二代EPYC處理器主要包含三大特點(diǎn)：7nm工藝、Zen 2核心以及Chiplet架構(gòu)。

7nm無(wú)敵艦隊(duì)的最后一員猛將就位

不得不說(shuō)，在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，AMD都被工藝制程所拖累。究其原因，GF技術(shù)上的常年落后難辭其咎。不過(guò)在蘇博士大刀闊斧的改革之下，AMD終于擺脫了GF的束縛，將代工工作交給了技術(shù)更先進(jìn)的臺(tái)積電。于是，我們便看到了Ryzen7 3000系列處理器、Radeon RX 5700系列顯卡和此次發(fā)布的第二代EPYC處理器。民用處理器、圖形卡、數(shù)據(jù)中心處理器，AMD的三大支柱業(yè)務(wù)終于全部享受到了7nm所帶來(lái)的功耗降低及Die size減小優(yōu)勢(shì)。

雖然工藝與制程并不是決定一款芯片的成敗，但其帶來(lái)的功耗降低和面積縮減卻讓AMD有機(jī)會(huì)向更好能效、更多核心、更高頻率發(fā)起沖擊。而這些正是AMD重新站上擂臺(tái)與Intel正面交鋒的先決條件。

Chiplet架構(gòu)——對(duì)芯片的全新理解

所謂chiplet就是將以往CPU設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)的單Die設(shè)計(jì)思路徹底拋棄，進(jìn)而將不同功能的部分單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造；模塊之間通過(guò)專(zhuān)門(mén)的互聯(lián)器件和埋線(xiàn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

AMD引以為傲的Chiplet設(shè)計(jì)

目前，在Rome中，AMD采用了Core與IO分離的設(shè)計(jì)思路；在處理器最中間是集成了內(nèi)存控制器、PCI-E 4.0控制器、內(nèi)部互聯(lián)Infinity Fabric控制器和L3緩存的IO核心，在IO核心周?chē)鷦t是數(shù)個(gè)Core模組（AMD將之稱(chēng)為CCD，每8個(gè)核心和一個(gè)Infinity Fabric為一組，64核產(chǎn)品只需要在IO核心周?chē)挪?個(gè)Core模組）。這種設(shè)計(jì)思路有幾個(gè)好處：

其一，不同部分單獨(dú)制造可以有效縮減由良率問(wèn)題所產(chǎn)生的成本。舉個(gè)例子，在相同的技術(shù)條件下，如果同一批次的晶圓會(huì)在蝕刻過(guò)程中隨機(jī)生成20個(gè)故障點(diǎn)，在最壞的情況下，這意味著20個(gè)die會(huì)因此報(bào)廢。在采用傳統(tǒng)的大核心設(shè)計(jì)中，如果一個(gè)晶圓只能切割出100個(gè)完整核心，那這20個(gè)故障點(diǎn)也就意味著良率最低會(huì)降至80%。但在chiplet思路中，AMD可以在相同尺寸的晶圓上構(gòu)建更多的die（與芯片邊長(zhǎng)成平方反比），如果將die的邊長(zhǎng)縮小一半，那么一個(gè)晶圓能夠切割出的die數(shù)量則至少會(huì)提升4倍，那么同樣的20個(gè)壞點(diǎn)在最壞的情況下也只能讓芯片良率降低至95%。顯然，這會(huì)在極大程度上降低AMD的制造成本。

其二，由于不同功能模塊彼此之間完全獨(dú)立，所以進(jìn)行升級(jí)或步進(jìn)都會(huì)變得更容易，成本也更低。

第三，這種chiplet思路也允許AMD處理器在片上（on chip而非in chip）整合不同IP、不同公司、不同功能、不同工藝的芯片，從而快速制造出符合市場(chǎng)需求的全新處理器或SOC。

對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，chiplet是一種相當(dāng)先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路，能夠大大降低成本，簡(jiǎn)化新產(chǎn)品的上市流程。不過(guò)chiplet也并非萬(wàn)能的，想要做好高性能的CPU產(chǎn)品，AMD或者臺(tái)積電需要解決封裝工藝上的諸多挑戰(zhàn)，例如互聯(lián)導(dǎo)體的電氣性能、在更小的截面積上實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)帶寬、如何在有效的面積上布置更多針腳等等。不過(guò)，既然Rome已經(jīng)能夠在這一框架下實(shí)現(xiàn)3.4GHz的頻率和最高225W的TDP，那么AMD和臺(tái)積電顯然在這方面已經(jīng)獲得了不少成功。可以說(shuō)第二代EPYC是目前chiplet模式中性能最高、功耗最高、頻率最高的一種形式，個(gè)中挑戰(zhàn)不言而喻。

Zen 2架構(gòu)帶來(lái)的驚喜

第二代EPYC的CPU設(shè)計(jì)架構(gòu)

有了EPYC一代的良好開(kāi)頭，AMD顯然已經(jīng)找到了正確的架構(gòu)設(shè)計(jì)方向，并在第二代EPYC中進(jìn)行了更加大刀闊斧特性增強(qiáng)。這其中就包括名為T(mén)AGE的全新分支預(yù)測(cè)架構(gòu)、2倍的OP緩存容量、經(jīng)過(guò)優(yōu)化的L1指令緩存、幾乎倍增的L1帶寬、第三代地址單元、2倍的浮點(diǎn)路徑帶寬以及2倍的L3緩存容量。

這種大刀闊斧的的性能架構(gòu)增強(qiáng)所帶來(lái)的則是23%的核心執(zhí)行效率提升。而配合8路DDR4 3200內(nèi)存通道和最高4TB的內(nèi)存支持容量（每核心最高64GB內(nèi)存），AMD在很多對(duì)內(nèi)存性能敏感的應(yīng)用中都可以取得性能優(yōu)勢(shì)。在發(fā)布會(huì)當(dāng)天，蘇姿豐博士表示：通過(guò)使用第二代EPYC處理器，AMD的合作伙伴和用戶(hù)已經(jīng)打破了全球80項(xiàng)性能記錄。

PCI-E 4.0，威力倍增器

同時(shí)，第二代EPYC還是目前全球第一款支持PCI-E 4.0的x86處理器。2倍于PCI-E 3.0的帶寬能夠讓高數(shù)據(jù)吞吐量的設(shè)備獲得更好的性能。

支持PCI-E 4.0的賽靈斯ALVEO U50網(wǎng)絡(luò)加速卡

博通200G以太網(wǎng)卡

Mellanox ConnectX-6 200G Infiniband網(wǎng)卡

雖然目前的多數(shù)應(yīng)用形態(tài)（GPU、加速卡、網(wǎng)卡、HBA等）還無(wú)法充分享受到帶寬翻倍所帶來(lái)的性能提升，但對(duì)某些高吞吐量的FPGA（例如應(yīng)用在Spark Quary上的賽靈斯ALVEO U50）來(lái)說(shuō)，更高的PCI-E總線(xiàn)帶寬顯然可以極大的提升單卡性能（在現(xiàn)場(chǎng)演示中，賽靈斯Spark Quary加速卡在換裝PCI-E 4.0總線(xiàn)后數(shù)據(jù)吞吐量可提升1.7倍）。

另外，對(duì)于下下代（就目前而言，100G網(wǎng)卡屬于剛剛推向市場(chǎng)的下一代產(chǎn)品，那么200G自然就是下下代了）網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，200G網(wǎng)卡也是需要PCI-E 4.0來(lái)作為總線(xiàn)的（100G網(wǎng)卡換算來(lái)的總線(xiàn)帶寬為12.8GB，剛好達(dá)到PCI-E 3.0 x16的上限，200G網(wǎng)卡自然就需要帶寬翻倍的PCI-E 4.0了）。在演示中，博通的200G網(wǎng)卡在PCI-E 4.0 x16環(huán)境下的一對(duì)一雙向讀測(cè)試中，數(shù)據(jù)吞吐量就可以直接從192Gbps翻倍為381Gbps，性能提升立竿見(jiàn)影。

Mellanox的ConnectX-6 200G Infiniband網(wǎng)卡也有著類(lèi)似的表現(xiàn)，一對(duì)一雙向?qū)憸y(cè)試從202Gbps提高至395Gbps。

當(dāng)然，隨著閃存技術(shù)和主控性能的進(jìn)一步增強(qiáng)，PCI-E 4.0對(duì)于很多高性能NVMe存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)說(shuō)同樣有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義（當(dāng)然，如果需要進(jìn)入全面應(yīng)用的話(huà)PCI-E 4.0 Switch及配套的標(biāo)準(zhǔn)也同樣需要跟進(jìn)和成熟）。

由于PCI-E 4.0控制器被集成在了IO核心之中，而所有產(chǎn)品的IO核心都完全一樣，因此，無(wú)論多少核心、頻率如何的第二代EPYC產(chǎn)品，其最大支持的PCI-E 4.0 Lane數(shù)都為128（注意，即便是在雙路系統(tǒng)中，在安裝了兩顆第二代EPYC之后，這一數(shù)量也不會(huì)翻倍；AMD給出的解釋是IO核心需要將一定數(shù)量的Infinity Fabric連接留給核心之間的通訊）。

但無(wú)論如何，這樣的設(shè)計(jì)顯然會(huì)給很多超融合、冷存儲(chǔ)、防火墻、AI集群等應(yīng)用等很多CPU負(fù)載不高的應(yīng)用一個(gè)更高性?xún)r(jià)比的選擇。

生態(tài)之役將成勝敗關(guān)鍵

在性能和功能上的巨大飛躍讓AMD在產(chǎn)品端有能力重回?cái)?shù)據(jù)中心主流市場(chǎng)。但十余年的落后卻讓AMD在生態(tài)上還有很多課要補(bǔ)，而這絕非像產(chǎn)品發(fā)布一樣一蹴而就的事。

60+合作伙伴

在發(fā)布環(huán)節(jié)，HPE、Dell、新華三、思科、超微、華碩、技嘉、華擎、泰安主板、Open 19等企業(yè)和組織就已經(jīng)展示了自己的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)，而在用戶(hù)層面，包括AWS、Azure、Google Cloud等在內(nèi)的三大云服務(wù)提供商也排除高管為AMD站臺(tái)。而在國(guó)內(nèi)，包括BAT在內(nèi)的三大云巨頭也都與AMD就第二代EPYC的應(yīng)用展開(kāi)了積極的合作（新華三產(chǎn)品已經(jīng)就緒并在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了展示）。但壯觀(guān)的合作伙伴名單對(duì)于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用來(lái)說(shuō)卻仍然不夠。

AMD EPYC的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域

除了系統(tǒng)制造商合作伙伴和用戶(hù)之外，EPYC系列想要幫助AMD重新回到游戲還需要大量數(shù)據(jù)中心組件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件以及開(kāi)源標(biāo)準(zhǔn)的支持。在A(yíng)MD非公開(kāi)展示的合作伙伴名錄中，我們已經(jīng)能夠看到像三星、鎂光、現(xiàn)代、西部數(shù)據(jù)這樣的主流閃存和主控制造商，PMC這樣的主控制造商，博通、Mellanox這樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商，微軟、SUSE、紅帽這樣的操作系統(tǒng)提供商，SAP、Oracle、MongoDB、VMware、思杰這樣的企業(yè)核心應(yīng)用提供商以及如OpenStack、Docker、Spark、Java等開(kāi)源組織的支持，但這對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)中心生態(tài)來(lái)說(shuō)仍舊是不夠的。

那么，什么時(shí)候才算是構(gòu)建了完整的企業(yè)級(jí)生態(tài)？我想應(yīng)該是不需要或者無(wú)法提供合作企業(yè)名單的時(shí)候才算夠吧。而AMD距離這一狀態(tài)還有很長(zhǎng)的路要走。

如果AMD能夠在未來(lái)的數(shù)代產(chǎn)品找那個(gè)保持這種性能、核心數(shù)量、特性上的領(lǐng)先（或者至少持平），那么相信主動(dòng)對(duì)AMD伸出橄欖枝的合作伙伴會(huì)越來(lái)越多，AMD的生態(tài)亦會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。而那時(shí)，AMD才能重新將競(jìng)爭(zhēng)帶向Intel的城門(mén)口。

不過(guò)話(huà)又說(shuō)回來(lái)，更多核心、更高頻率、更先進(jìn)制程、Chiplet架構(gòu)等的出現(xiàn)標(biāo)志著AMD已經(jīng)在向正確的方向發(fā)展。而這也讓我們對(duì)EPYC系列和AMD在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展充滿(mǎn)了期待。