制程、工藝的局限Ryzen 1800X， 想說愛你不容易

盡管2017年尚未過去1/4，但AMD Ryzen處理器注定將成為IT界這一年里最引人注目，值得銘記的產品，或許還可以非常霸氣的補上一句“沒有之一”。畢竟桌面級處理器作為人類超大規(guī)模集成電路芯片設計和制造工藝的最佳代表，在將近10年的時間里完全被英特爾一家公司所統(tǒng)治。

8核Ryzen 7的芯片結構，兩個CCX各8MB的L3 Cache需要通過總線連接。

很長時間以來，Ryzen的出現，至少讓AMD在短時間內有了能夠與英特爾扳手腕的資本。然而在講求技術積累的高性能芯片設計制造領域，AMD在整個公司市值尚不如每年競爭對手的研發(fā)經費支出的情況下，想要一朝“翻身”恐怕絕非易事。

看似平等實則落后的制程

長久以來，AMD在處理器的制程上落后英特爾。除卻在K8時代憑借架構上的領先性，以及英特爾90nm工藝“翻車”扳回一城之外，可以說每一代的AMD處理器都受到制程的拖累而給人留下了“發(fā)熱大，功耗高”的印象。甚至可以說，英特爾在制程上的領先性，甚至比處理器架構方面還要更為夸張——在智能手機市場的瘋狂增長將移動處理器制造技術帶向爆發(fā)性躍進之前，英特爾堪稱是一家公司“吊打”全世界。

Ryzen采用14nm FinFET工藝，看上去貌似時隔多年再一次與英特爾在工藝水平上站在了同一個臺階。然而事實并非如此。Ryzen全部由當年從AMD拆分出去的芯片代工廠GlobalFounderies（以下簡稱為GF）制造，而GF的14nm FinFET技術來自三星的授權。盡管三星目前憑借14nm工藝在芯片制造同樣處于領先位置，但憑借不足十年的技術積累想要與英特爾分庭抗禮仍然不切實際——英特爾在2012 投產的22nm工藝（Ivy Bridge處理器）就率先采用了第一代FinEFT工藝（當時被成為Tri-Gate三柵極立體晶體管技術），將晶體管由傳統(tǒng)的平面結構升級為立體結構。而2015年投產的14nm工藝的第二代FinEFT技術更加完善，能耗比提升了2倍以上。在能夠更準確的反應工藝水平的柵極間距和內部互聯最小間距上，英特爾14nm的數據分別為70nm和52nm，而三星/GF的指標分別是78nm和64nm，這只是比英特爾22nm工藝的水平稍強一些。即便是兩家尚未量產的10nm工藝，在這兩項關鍵參數上也只是勉強達到英特爾14nm的水平，也就是到那個時候，才能用更窄的線寬實現相近的晶體管密度。

結果同樣顯而易見——雖然Kaby Lake系列處理器沒能延續(xù)TICK-TOCK定律帶來10nm工藝，但英特爾在14nm工藝上的持續(xù)優(yōu)化依然帶來了可觀的進步。Core i7-7700K普遍能夠在風冷散熱器下超頻到5GHz的穩(wěn)定頻率意味著Kaby Lake在頻率設定上其實很保守，或者說為后續(xù)推出頻率調升的新型號產品易如反掌。反觀Ryzen目前普遍反應超頻體質較差，也是意味著1800X默認的3.6GHz～4.0GHz頻率已經是強調低功耗的14nm LPP工藝下的強弩之末，疊加的XFR（Extended Frequency Range）技術提升幅度也僅有0.1GHz，還要附上關閉部分核心的代價。

CCX結構之殤

Ryzen采用了全新的設計結構“CPU Complex（簡稱CCX）”，即將4顆核心為一個CPU群組，兩個這樣的CCX群組，構成了一顆完整的8核心處理器。這個看上去很美好的模塊化結構，有個巨大的槽點：16MB的三級緩存其實是有兩個8MB的模塊拼接而成，而且這兩個模塊之間的數據并不共享。

例如某個線程需要超過8MB的三級緩存時，其中一部分數據存在同個CCX模塊中，而超過8MB部分的數據，則需要存儲在另外一個CCX模塊下的三級緩存中。這使得線程在發(fā)送請求時，需要等待另一個CCX模塊的數據，這其中的延遲，遠遠大于英特爾處理器目前所采用的全共享式三級緩存設計。針對三級緩存的測試數據表明，Ryzen的三級緩存延遲時間比同樣8核心的Core i7-6900K多出2倍以上。

這樣的架構限制會導致在對緩存效率較為敏感的應用中帶來一定的性能損失，例如文件壓縮、3D游戲等。當然，這些問題雖然是架構本身所導致，但通過操作系統(tǒng)和軟件的針對性優(yōu)化，能夠在很大程度上彌補。目前AMD也正在同微軟一起解決Windows 10操作系統(tǒng)下的線程調度問題，意味著后期Ryzen的性能還有可能進一步提升。

兩個CCX、各CCX核心交換數據的性能。

應用的優(yōu)化困局

Ryzen出色的性價比很大程度上源自其多線程下的性能表現。例如AMD在發(fā)布會上主打的Cinebench R15測試成績，即是非常典型的并行應用。然而在實際環(huán)境下絕大多數日常應用以及游戲，對多線程都并不夠友善。

以游戲舉例：目前人氣最高的游戲非《英雄聯盟》和《守望先鋒》莫屬，前者是非常典型的雙核游戲， Core i3-7350K都能戰(zhàn)勝Ryzen 7 1800X;后者則能夠充分利用4核心的效率，是Core i5-7600K和Core i7-7700K這樣的高主頻處理器的“絕對領域”。而真正能夠發(fā)揮6個以上處理器核心性能的游戲，堪稱鳳毛麟角。因此對于大量的游戲玩家來說，目前選購Ryzen顯然并不是十分劃算。雖然微軟表示專為提升多線程處理器在游戲內的指令調度效率而生的Windows 10“Game Mode”已經箭在弦上，但對大多數消費者來說，投資當下顯然比花錢“戰(zhàn)未來”更劃算一些。

在需要深度優(yōu)化的行業(yè)軟件方面，英特爾10年來建立的優(yōu)勢更是根深蒂固。例如在Solidworks 2017的基準測試中，Ryzen 71800X在渲染和仿真應用上的性能表現都遠不如Core i7-7700K，而在SketchUp Pro這樣的單線程建模軟件中，Ryzen 71800X更是毫無用武之地。從目前所有的測試結果來看，除去CG渲染和視頻編碼、渲染等極度依賴線程規(guī)格的少數應用外，Ryzen的表現都難以令人滿意。

“豬隊友”輪番發(fā)威

由于AMD常年在頂級桌面處理器的缺席，加上當前PC整體市場走勢低迷，AMD的合作廠商們對Ryzen的市場表現缺乏信心也是情理之中的事情。所以各大品牌的X370、B350芯片組主板在短暫的火爆銷售之后，便迅速的陷入了無貨的窘境，這比Ryzen處理器本身的缺貨更顯得尷尬。

比這更尷尬的是，購買的Ryzen處理器和配套主板的用戶，更多的陷入了無散熱器可用的境地——由于AMD自身的產品策略，定位最高的Ryzen 71800X和次旗艦Ryzen 71700X并不標配散熱器。全新的AM4接口散熱器雖然已經有不少散熱器廠商跟進更新，然而出貨都要延后一段時間。即使是首發(fā)的Noctua，雖然承諾可以免費贈送適配AM4接口的扣具，但是最早也要3月8號才能正式出貨。無散熱器可用，幾千塊錢的平臺也只能當做擺設，顯然降低了不少消費者擁抱Ryzen的熱情。

同樣“幫倒忙”的還有微軟。日前AMD CEO蘇姿豐女士在Reddit網站上針對“Ryzen處理器游戲幀率低”這一問題給出了官方回應：Windows 10系統(tǒng)目前尚不能正確識別Ryzen處理器的CCX結構，從而導致緩存命中率下降帶來性能損失。有外媒測試表示在Windows 7下Ryzen的游戲性能能夠提升17.8%，如果數據屬實，那微軟真是在AMD的翻身之路上挖了一個不小的“坑”。