超威半導(dǎo)體(Advanced Micro Devices；AMD)在近日舉行的‘Next Horizon’大會上推出專為數(shù)據(jù)中心打造的首款7納米CPU和GPU。相形之下，英特爾(Intel)目前最新一代Xeon處理器仍采用14納米，輝達(dá)(Nvidia)目前的Volta GPU則采用12納米FFN技術(shù)工藝。

AMD并未透露太多該新芯片及其性能的相關(guān)細(xì)節(jié)。然而，業(yè)界分析師普遍看好該公司可望延續(xù)自2016年底推出首款14納米Zen芯片以來的成長動能。

AMD總裁暨首席執(zhí)行官蘇姿豐(Lisa Su)在媒體和分析師活動上表示，AMD持續(xù)專注于高性能，并正全力投入數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，著眼于未來主導(dǎo)這一領(lǐng)域。

她展示以一顆7納米EPYC x86處理器進(jìn)行渲染任務(wù)的性能，要比起采用雙插槽的英特爾Skylake Xeon系統(tǒng)性能更強(qiáng)。此外，在一項(xiàng)推論任務(wù)展示中，AMD的7納米Vega GPU基準(zhǔn)檢驗(yàn)比分也與Nvidia V100旗鼓相當(dāng)。

新創(chuàng)公司Highwai展示采用AMD 7納米Vega執(zhí)行于其人工智能(AI)仿真軟件，以實(shí)現(xiàn)自動駕駛出租車導(dǎo)航功能。該公司首席技術(shù)專家兼共同創(chuàng)辦人Raul Diaz也表示，AMD的芯片大致上相當(dāng)于Volta GPU。

但他說：“我們還沒有時間進(jìn)行任何系統(tǒng)級的比較?！彼赋?，AI訓(xùn)練才是最需要更高性能的應(yīng)用。

EPYC (左)和Vega都采用多芯片封裝技術(shù)（來源：AMD）

AMD于去年5月推出的現(xiàn)有14納米EPYC，將該公司在x86服務(wù)器市場原本僅占0.5%的占有率提高到1.5%。市調(diào)機(jī)構(gòu)國際數(shù)據(jù)公司(IDC)半導(dǎo)體研究副總裁Mario Morales表示，隨著AMD的客戶關(guān)系重新步入軌道，7納米版本可望有助于AMD在2019年中期推動其x86服務(wù)器市占率更上層樓。

IDC運(yùn)算半導(dǎo)體研究副總裁Shane Rao表示，今年第二季，基于Zen的x86芯片已經(jīng)將AMD的整體微處理器單元(MPU)市占率提高到9.23%了，高于2016年第二季的7.43%。從營收來看，IDC估計(jì)AMD的處理器占有率在同期間也從2.64%成長到5.3%。不過，英特爾的x86業(yè)務(wù)仍持續(xù)主導(dǎo)這兩類市場的所有架構(gòu)，其市占率超過90%。

AMD持續(xù)積極利用創(chuàng)新封裝技術(shù)，以提供更低成本的EPYC。單個模塊包括多達(dá)8個7納米處理器芯片，并以AMD的Infinity Fabric連接至帶有內(nèi)存控制器的單個14納米I/O芯片。這一途徑擴(kuò)展了14納米EPYC在單一封裝上堆棧四顆芯片的封裝方式。

AMD首席技術(shù)專家Mark Papermaster說：“對于14納米EPYC而言，一顆較大芯片的成本將會增加1.7倍......模擬I/O的擴(kuò)展性又不如數(shù)字邏輯，因此這部份持續(xù)沿用14納米技術(shù)即可......其他的也將采取類似的方法。”

包括Moor Insights & Strategy的Patrick Moorhead等分析師均表示認(rèn)同。

Moorhead說：“我認(rèn)為這是整個芯片產(chǎn)業(yè)的未來，特別是當(dāng)制造大型單芯片變得越來越困難，也越來越昂貴了。產(chǎn)業(yè)的下一步將是采用2.5D和3D封裝，讓這些芯片彼此堆棧在一起?！?/p>

7納米EPYC代號為Rome，是第一款使用PCIe Gen 4的x86服務(wù)器處理器。相較于英特爾目前的高階服務(wù)器芯片采用96信道，它可以支持多達(dá)128個互連通道。

Rome包含多達(dá)64個雙線程Zen 2核心，數(shù)量是使用第一代Zen核心的14納米Naples芯片的兩倍。這些芯片和下一代Milan都將適用于相同插槽，因此廠商無需再設(shè)計(jì)新的主板。

AMD表示，Rome的傳輸速率是Naples的2倍，浮點(diǎn)性能更高4倍。然而，AMD并未提供目標(biāo)數(shù)據(jù)速率、具體基準(zhǔn)比分或有關(guān)該芯片的其他詳細(xì)信息。不過，該芯片預(yù)計(jì)將在2019年正式推出。

AI運(yùn)算：Vega vs Volta

AMD一方面以7納米EPYC架構(gòu)展示與英特爾Xeon服務(wù)器芯片的比較，同時也針對機(jī)器學(xué)習(xí)和商用繪圖處理器提供直接競爭Nvidia Volta的替代方案。AMD Radeon繪圖技術(shù)事業(yè)群工程部資深副總裁王啟尚(David Wang)說：“產(chǎn)業(yè)需要競爭?！?/p>

7納米Vega GPU包含132億顆晶體管。與新款EPYC一樣，AMD表示7納米Vega的性能較上一代14納米芯片提高了25%。這款高階的MI60版本用于GPU運(yùn)算，可支持64個運(yùn)算單元、4,096個串流處理器，以及高達(dá)32GB的HBM2內(nèi)存并支持PCIe Gen 4。

相較于其競爭對手Nvidia在其GPU上附加多重累積單元，AMD對于AI采取了不同的途徑，主要是在其所有的運(yùn)算單元中，支持從4位和8位整數(shù)器增加到16位、32位和64位浮點(diǎn)數(shù)學(xué)的格式，并使用混合精度的32位累加器。

AMD資深產(chǎn)品經(jīng)理Evan Groenke說：“我們想要的是一款高度靈活的加速器，而不是專用于FP16?！逼浣Y(jié)果是使得這款芯片大約較Volta在優(yōu)化之前的性能領(lǐng)先約7%，而面積還不到Volta的一半——Vega芯片尺寸331mm2 vs Volta芯片尺寸800+ mm2。Groenke強(qiáng)調(diào)，提高機(jī)器學(xué)習(xí)的性能并不需要使用大型專用芯片。

平均而言，7納米Vega在AI任務(wù)中的性能領(lǐng)先Nvidia Volta約7%

AMD表示，Vega能夠?yàn)锳I訓(xùn)練提供29.5Tera FP16的每秒作業(yè)性能。針對推論作業(yè)，它可為8位整數(shù)提供59TOPS性能，針對4位整數(shù)任務(wù)則可達(dá)到118 TOPS。

此外，AMD還在芯片上增加了硬件虛擬化功能。因此，一個7納米Vega能支持多達(dá)16個虛擬機(jī)，或者一個虛擬機(jī)可以將其工作分成八個以上的GPU。

王啟尚說：“這就是我們差異化的一部份，而且是免費(fèi)的。它搭配GPU一起推出，因而無需授權(quán)?！?/p>

云端巨擘預(yù)計(jì)可在今年年底之前取得MI60加速卡的早期版本。MI50版本的性能大約較MI60低10%，支持高達(dá)16GB的HBM2，將在明年4月之前推出。

Vega架構(gòu)GPU加速卡的銷售將取決于AMD為GPU運(yùn)算發(fā)布的開放來源ROCm軟件應(yīng)用。該公司已經(jīng)發(fā)布該程序代碼的更新版本，現(xiàn)在可以支持更多的機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)、數(shù)學(xué)庫、Docker和Kubernetes。

拉攏AWS服務(wù)互別苗頭？

在主題演講中，Papermaster介紹了7納米Zen x86核心的改進(jìn)。他并表示，采用臺積電(TSMC) 7nm+工藝的新芯片版本可望在2020年正式推出，它可能類似于AMD為其原始Zen組件提供的12納米升級版。

Zen 2核心支持更新的分支預(yù)測器、更好的指令預(yù)取、更大的微指令(micro-op)快取和重新優(yōu)化的指令快取。浮點(diǎn)緩存器和加載/儲存單元還倍增到256位。

因此，AMD聲稱其7納米x86芯片將在性能和上市時間方面領(lǐng)先英特爾的10納米版本(英特爾預(yù)計(jì)要到明年底才能上市)。此外，該公司還增強(qiáng)其Infinity Fabric互連技術(shù)，但并未透露更多細(xì)節(jié)。

此外，由于AMD已經(jīng)針對Spectre安全漏洞提供增補(bǔ)軟件，Zen 2處理器核心將在硬件層面完全防堵Spectre側(cè)信道攻擊。Papermaster說，該芯片也不至于遭受Meltdown或Foreshadow的攻擊。

AMD看好整體高達(dá)290億美元的數(shù)據(jù)中心市場，并持續(xù)取得更多市場動能，除了EPYC如今已廣泛用于百度(Baidu)、Dropbox、Microsoft Azure、Oracle和騰訊(Tencent)，阿里巴巴(Alibaba)、百度和微軟也使用了AMD的GPU。

Lisa Su展示將在明年正式上市的7納米EPYC

亞馬遜(Amazon)也成為AMD最新且最引人注目的客戶，AWS并宣布采用EPYC的M5a、R5a和T5a計(jì)劃。AWS運(yùn)算服務(wù)副總裁Matt Garman說：“我們希望支持每一項(xiàng)工作負(fù)載，而AMD是客戶感興趣的目標(biāo)之一?！?/p>

英特爾也很快地響應(yīng)表示其Xeon芯片已用于大部份的AWS案例，其中包括54項(xiàng)基于其最新Skylake芯片的服務(wù)。

分析師Moorhead表示，全球最大的云端服務(wù)供應(yīng)商提供EPYC，可說是當(dāng)天活動的最大亮點(diǎn)，同時也證明了EPYC的實(shí)力。此外，他并補(bǔ)充說，從英特爾的快速反應(yīng)也顯示一場x86領(lǐng)域的競賽將再次拉開。