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7nm處理器的優點和缺點

近日,AMD宣佈7-nm Epyc x86 CPU和Vega GPU為業界帶來了一股新希望,這些晶片將降低高階處理器的成本。這個訊息還提供了一個前沿工藝技術收益遞減的例子,並引發了對加速器開原始碼質量的擔憂。
針對《EE Times》日前釋出的AMD 7-nm晶片新聞報導,德國的一位科學研究人員哀嘆,高階Nvidia V100的價格高達1萬美元,使其無法在研究經費使用原則下輕鬆訂購。
英國的一位研究人員則指出,對於歐洲買家來說,動輒超過15,000美元的價格實在讓他們吃不消,但英特爾(Intel)和Nvidia的毛利率至少都有63%。
他說:我知道Nvidia打造了十分出色的產品,但…這個(價格)問題只能透過CPU和GPU的市場競爭加劇來解決。AMD、Cavium/Marvell、富士通(Fujitsu)和Ampere等公司請加把勁向前進展…,我們的科學由於正因為目前這樣的情況而受折磨。
討論主題中的另一個人釋出了一張圖表(下圖),顯示了隨著公司追求更高效能零件,Nvidia GPU的晶片尺寸不斷增加。
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AMD顯然也在試圖降低其7-nm Epyc x86 CPU的成本,因而在14-nm晶片上建置其記憶體控制器以及I/O。但AMD新部件的價格競爭還有待觀察。如果7納米產品比預期的更成功,AMD可能會發現自己受到臺積電(現為其唯一的7納米供應商)所能獲得的晶圓數量的限制。
在部件首次亮相之前,英特爾宣佈將其所有容量都集中在高階裝置上,聲稱它無法滿足PC需求的復甦。但總體需求實際上並沒有上升;國際資料公司的分析師馬里奧·莫拉萊斯說,相反,英特爾可能一直在試圖誘使AMD追求低端產品市場。
儘管企業需求穩步提升,PC市場並未見成長中。Morales表示,事實上,中國的桌面計算機和膝上型電腦市場——代表整個PC市場中最大部份,目前正略微下滑。
研究人員看好新的AMD元件引爆價格競爭的潛力。但他們也在Twitter上抱怨GP-GPU的軟體狀態。他們說,Nvidia的大多數程式程式碼仍然是專有的,而且,Nvidia和AMD提供的開源程式程式碼也都不盡如人意。
質量低劣的程式碼從一開始就是AMD GPU計算軟體堆疊的“致命弱點”,一位研究人員表示。
“我很高興AMD Radeon開源Linux驅動程式實際上包含所有計算元件(與Nvidia相反),”另一位研究人員說。“然後,有缺陷的開源軟體仍然禁止廣泛採用。”
“請讓CUDA成為一個開放的生態系統,其他各方可以為未來的功能提供輸入或為CUDA API實現自己的執行時,”英國一位研究人員表示,他指的是Nvidia的GP-GPU軟體。
另一位研究人員說:“如果每個人都建置了CUDA,就必須建置CUDA效能模型,而這將會妨礙創新,對於加速來說更糟糕。我們需要一個更能夠適應其他處理器公司各種創新的生態系統。”此外,“還需要為Nvidia特定OpenCL擴充套件新增檔案…以及聘請一些人來處理有關其錯誤追蹤器的問題。”
美國的一位研究人員表示,“在客戶要求高質量建置開放平行程式設計標準之後,情況才會改善…而且我們的科學也會受到影響。”
來自AMD、英特爾和Nvidia的幾位代表紛紛加入討論,捍衛各自公司所做的努力。
一家供貨商表示,“OpenMP 5.0現已問世,這對GPU運算來說也是非常令人興奮的。我知道AMD的Greg Rodgers、Nvidia的Jeff Larkin與其他OpenMP工作組在這方面投入許多努力以實現目標。”

7nm的優勢不如最初期
在硬體方面,AMD的Epyc和Vega是7-nm節點上的首批現實檢查。
臺積電在2017年3月表示,與其16FF +節點相比,其工藝可提供高達35%的速度提升或60%的低功耗。然而,AMD僅聲稱其晶片的速度將比其14納米產品提高25%或功耗降低50%。
“臺積電可能一直在測量像環形振盪器這樣的基本裝置,我們聲稱它是真正的產品,”Mark Papermaster在當天接受採訪時表示7納米晶片已經曝光。
“摩爾定律正在放緩,半導體節點更加昂貴,而且我們沒有得到我們過去常常得到的頻率提升,”他在釋出會上的一次談話中說,稱7-nm遷移“是一個粗略的提升,增加了掩模,更多的抵抗和寄生。“
展望未來,使用極紫外光刻(EUV)的7納米節點將“主要利用效率和一些適度的裝置效能機會,”他在採訪中說。
對於AMD來說,在標準有機封裝上使用7-nm和14-nm晶片混合使用類似於三星轉向3D NAND。它通過其他人可能採用的方法為公司留出了成本喘息的空間。

毫無疑問,領先的節點正在呈現歷史性挑戰。
英特爾目前正在亞利桑那州錢德勒推出一款採用EUV的7納米晶圓廠,但預計至少在明年年底之前不會有產量。Tirias Research的負責人Jim McGregor表示,即便是英特爾目前的14納米產量也“高於門檻,但產品差異很大”。