CPU研究报告系列3. 知己知彼：CPU的全球格局与行业龙头

知己知彼：CPU的全球格局与行业龙头

1. 服务器CPU全球市场格局：霸主英特尔，追赶者AMD

  IDC发布了有关2020年第三季度服务器市场的报告，该报告显示AMD和ARM在过去12个月中所占份额均在增长。该季度的总收入为$22.6B，同比增长2.2％，较二季度20%的同比增长率有明显下降。原因在于疫情爆发初期，各公司为了避免数据中心的短缺而大幅增加采购，这使得第二季度服务器销量大增，但也透支了随后两个季度的增长潜力。

  搭载AMDCPU的服务器全球收入同比增长112.4％，由于基于ARM的服务器的基数很小，同比增长430.5％。根据MercuryResearch的数据，英特尔仍然占据着服务器市场的大部分份额，估计占据了95.5％的市场份额，但AMD在这一领域正在逐步发展。

  得益于第二代Epyc处理器“罗马”，AMD的服务器CPU市占率在短短两年内从1%增长到了8%。随着AMD发布第三代Epyc处理器“米兰”，其服务器市场份额有望达到15%。由于AMD服务器芯片的较高性价比及台积电7纳米制程技术的加成，越来越多的数据中心开始采购AMD的产品。

2. 英特尔：七大系列产品全覆盖

  英特尔处理器（IntelCPU）是英特尔公司开发的中央处理器，截至目前共有7个系列，具体如下：

  酷睿（Core）系列：桌面cpu，面向中高端消费者、工作站和发烧级别处理器品牌，可用于管理3D、高级视频和照片编辑，玩复杂游戏，享受高分辨率4K显示。

  奔腾（PenTIum）系列：入门级桌面cpu，借助功能丰富的处理器，加快便携式2合1电脑、笔记本电脑、台式机和一体机的速度。

  赛扬（Celeron）系列：面向低端pc，借助可靠的性能和高性价比，支持基本的消费者应用程序、高清视频和音频以及网页浏览。

  至强（Xeon）系列：面向企业服务器和工作站。

  安腾（Itanium）系列：针对企业服务器、UNIX小型机，面向高端市场，现已停止开发。

  凌动（Atom）系列：面向移动设备、嵌入式设备，如：手机、平板、上网本和工控设备等，在小型封装中获得强大的性能和超长电池续航时间。

  Quark系列：主要应用于智能穿戴和物联网（IoT）设备。在小巧外形中获得低功耗、集成的安全性和可扩展架构。

3. AMD：持续发力的追赶者

   AMD：高端桌面cpu优势明显

  近年来，AMD几乎已成为高端台式CPU的代名词，2020年11月发布的锐龙5000桌面系列处理器开售后不过几分钟便全数售罄，火热程度可见一斑。

  AMD锐龙5000系列桌面处理器采用的是ZEN3架构，全新设计的单CCX结构内置了8个物理核心，可直接访问32MBL3缓存设计，相比之前的CCD结构巨幅降低了数据传输的延迟，使得IPC暴增19%，高频内存支持度也得到了强化。综合这些因素，锐龙5000最大的升级爆点就是游戏性能。其中，AMD锐龙95900X甚至被AMD称为“全球最佳游戏处理器”。

  Zen3相比Zen2的提升主要如下：最高4.9GHzBoost频率；19%IPC提升；全新的8核心CCX；全新的32MBL3缓存拓扑。相较于上一代ZEN2架构处理器而言，ZEN3的三级缓存访问速度高达ZEN2的两倍，同时，ZEN3架构的IPC大增19%，内存延迟方面也得到了升级。能效方面，AMD称Zen3架构对比初代Zen架构提升达到了2.4倍，而对比竞争对手英特尔的旗舰酷睿i9-10900则达到了2.8倍。

  AMD：笔记本cpu持续增长

  在2020年的CES2020上，AMD发布了多款新品，进一步向笔记本市场发起攻势。新品中包括基于全新的7nm工艺打造，采用了Zen2CPU架构与VegaGPU架构的锐龙4000系列移动处理器。

  在具体应用领域上，H系列主打性能面向游戏本，U系列主打能效面向轻薄本，Pro系列则面向专业笔记本领域。其中，U系列一共带来了五个型号，分别为锐龙74800U、锐龙74700U、锐龙54600U、锐龙54500U、锐龙34300U；H系列则拥有两款型号，分别为锐龙74800H、锐龙54600H。与英特尔的i7-1065G7相比，锐龙74800U的CPU单核领先4％，多核领先90％，内容创作领先49％，GPU图形也领先了28％。与AMD自己旗下上代产品相比，提升也十分显著。能效可达上代的2倍，功耗最多降低20％。

  FAD2020分析师大会上，AMD官方宣布了7nmZen3架构、5nmZen4架构，同时提到锐龙处理器2017-2019年累计出货量9700万颗，这三年分别为2300万颗、3100万颗、4300万颗，2018年、2019年的增长率分别达35％、39％。AMD还宣布了RDNA2、CDNA两种GPU架构，其中RDNA2面向游戏领域，CDNA面向计算领域。

    AMD：争夺服务器市场，Epyc处理器来势汹汹

  传统上，服务器市场一直为Intel所垄断，不过AMD显然不满于现状，他们近年来开发了性能卓越的Epyc处理器投入服务器市场竞争且取得了一定成效。

  AMD Infinity是一种混合多芯片架构，此架构在AMD EPYC（霄龙）7002系列处理器中的应用达到了新的高度。AMD Infinity架构划分为两大部分：八个晶片作为处理器核心，一个I/O 晶片负责处理器安全和外部通信。这种灵活的设计不仅使CPU核心得以采用先进的制程工艺，同时让I/O电路能够按自身规律发展，也正是由于这种非一体化的芯片设计，用户可以借助EPYC（霄龙）更快地将新产品推向市场。

  AMD率先推出基于7nm技术的x86处理器。双倍核心密度加上针对提升周期指令数进行的优化，7nm制程工艺也带来了更高能效。AMD已确定基于Zen4的EPYC处理器代号为“Genoa(热那亚)”，而Zen 4将基于5nm工艺。

  借助AMD Infinity Guard，AMD EPYC（霄龙）处理器可以从硬件层面带来安全保障，保护数据的机密性和完整性，并提供安全内存加密和安全加密虚拟化功能，为安全保驾护航。

  苹果：M1芯片横空出世，Arm架构重大突破

  2020年11月10日苹果发布了基于ARM指令集的M1芯片。M1芯片的发布标志着苹果继2005年放弃IBM的PowerPC指令集转向Intel的X86指令集后的又一大PC领域转换，这是36年来苹果Mac电脑首次使用自研CPU芯片，也是苹果贯彻AppleSilicon中Mac阶段的产物。在这之前，Mac是唯一不在苹果自家芯片上运行的产品，而iPhone，iPad，AppleWatch和AppleTV均已在苹果自研芯片上运行。

  在处理器性能方面，ARM与X86的进步速度相差悬殊，ARM正在以惊人的速度追上X86处理器。在过去的5年里，英特尔成功地将它们最好的X86处理器的单线程性能提升了28%左右，而苹果则将他们的单线程性能提升了198%，也就是2015年底苹果A9性能的2.98倍。苹果在2020年11月10日的发布会中也表示其自研的桌面级M1处理器是足够快的(官方声称拥有世界上最快的CPU核心)，已经快到了超越同行。

  苹果并没有选择增加通用CPU核心，采取了另一种策略：添加越来越多专用芯片来完成一些专门的任务。这样做的好处是，与通用CPU核心相比，专用芯片能够更快地完成任务，而且耗电量更少。