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CPU升级无感了?真正的答案在这儿

无论是AMD还是Intel,似乎CPU升级的幅度都在变小,再没有以前动辄百分之大几十的换代性能提升了,这是为什么?

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无论是AMD还是Intel的产品,CPU的结构已经产生了极大变化,再也不是单纯的计算核心那么简单了——AMD在基于Chiplet封装技术的CCD上受益良多、Intel也挹注了大量资源到上3D Foveros封装技术实现模块化架构。无论是哪一种技术方式,都是在根本上改变了CPU的内部结构,它们正变得越来越像SoC而不是单纯的CPU。

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Chiplet封装的CCD结构

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3D Foveros封装的模块化架构

当前CPU最显著的变化之一是动态功耗的范围增加——功耗上下限之间的范围变大(绝对功耗也在提高),消耗不高的应用可以低功耗状态下完成,CPU更注重能效比的提升。

如果CPU架构一点不改,光靠提升制程工艺CPU性能就能显著提高,但是它也面临着难以为继的局面。晶体管究竟用哪个密度值来定义制程工艺,随着TSMC的解释让业界不再尊重以往统一、默认的衡量标尺。所以你能看到TSMC N3(3nm)制程工艺的晶体管密度也就和Intel 4工艺(为7nm)相近罢了。

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图片来自WikiChip Fuse

晶体管的密度提升,能在单位面积下降低更多的功耗、提升更多的性能。所谓有容乃大,物理空间没变,密度变高等于可以“塞进去”的积体电路更多,计算能力水涨船高就是自然而然的事情。

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但是你也看到前面讲的密度问题了,大家的制程密度大差不差,进一步压缩体积的能力正“越来越弱”,相当于紧箍咒越来越紧了——没有空间设计更多的晶体管积体电路,性能的提升就无从谈起。

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另一个方面,电脑的使用需求也发生了变化,现阶段单纯提升CPU频率、计算效率已经不够看了。在AI大潮下,并行计算、神经网络计算成为“真性能、功能增长级”。

传统CPU计算单元的性能并不能应用于AI深度学习——如果说CPU是大学教授专门解算复杂公式,那么NPU、GPU的并行计算相当于无数个会计在做加减法。当然,GPU和NPU还有各自的区别:GPU侧重并行通用计算任务、NPU则内部包含大量专为矩阵和向量运算优化的处理单元,这些单元能够在同一时钟周期内并行执行更多的大量简单操作(粗浅理解为定向并行计算)。

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也就是说,新一代CPU的重点并不是单纯频率提升,复杂运算能力增强。反而是对并行计算、深度学习的需求大幅增加——毕竟新一代Windows就将深度整合AI功能,没有NPU和GPU的辅助,你的电脑就没有办法使用新的工作模式执行操作,效率将与具备AI能力的电脑处于两条水平线上。
https://item.jd.com/100107726380.html

不可否认,大部分游戏对CPU的性能需求并不强烈,哪怕3A游戏对CPU多核心的利用率也不过尔尔。十多年来高喊的4K游戏普及到今天都是个笑话——当然这不全是CPU的问题,问题在哪儿大家心知肚明。现在AI又来了,厂商更没有动力推动4K游戏普及了。NVIDIA CEO黄仁勋在日前股东大会就明确表示,公司已将业务重心从游戏转移到了数据中心,尤其是在人工智能(AI)领域。所以,你懂的。

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另一方面,生产级应用性能需求还在增长,但是这部分用户需求甚至转向了服务器CPU,而且这个需求的群体毕竟是“少数派”,普通用户多半触及不到。

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计算需求正转向并行计算(包括深度学习),CPU多核心也难有用武之地,这就是现况。其实从现在这个阶段开始,选择CPU就要有意识的考虑AI算力问题——CPU是否具备AI计算单元、GPU的算力如何,都是要考虑的重点。

现阶段,移动端AMD锐龙7040U/8040U系列、Intel 酷睿 Ultra系列都具备AI计算能力;桌面端具备AI算力的CPU只有AMD 锐龙 8000G系列。
https://item.jd.com/100085063815.html

不过别急,一个月后AMD 锐龙9000系列就将上市,ZEN5(CPU)+RDNA3.5(GPU)+XDNA 2(NPU)的结构就特别强调AI算力;

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Intel这边,今年第三季度内酷睿 Ultra二代系列也将面市,Compute Tile(CPU)+Graphics Tile(GPU)+SoC Tile(NPU)的结构也同样剑指AI算力,你做好准备了吗?

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