先進(jìn)的制程工藝提升對于CPU性能提升影響明顯

CPU的生產(chǎn)是需要經(jīng)過硅提純、切割晶圓、影印、蝕刻、分層、封裝、測試7個工序，這個過程中要進(jìn)行加工各種電路和電子元件，制造導(dǎo)線連接各個元器件。其工藝的先進(jìn)與否關(guān)系到CPU內(nèi)能塞進(jìn)多少個晶體管，還有CPU所能達(dá)到的頻率還有它的功耗。1978年Intel推出了第一顆CPU--8086，它采用3μm（3000nm）工藝生產(chǎn)，只有29000個晶體管，工作頻率也只有5MHz，而現(xiàn)在晶體管數(shù)量最多的單芯片CPU應(yīng)該是Intel的28核Skylake-SP Xeon處理器，它擁有超過80億個晶體管，而頻率最高的則是Core i9-9900K，最大睿頻能到5GHz，它們都是用Intel的14nm工藝生產(chǎn)的。

先進(jìn)的制程工藝提升對于 CPU 性能提升影響明顯。工藝提升帶來的作用有頻率提升以及架構(gòu)優(yōu)化兩個方面。一方面，工藝的提升與頻率緊密相連，使得芯片主頻得以提升；另一方面工藝提升帶來晶體管規(guī)模的提升，從而支持更加復(fù)雜的微架構(gòu)或核心，帶來架構(gòu)的提升。根據(jù) CPUDB 的數(shù)據(jù)，可以看出在芯片發(fā)展歷史上，工藝提升顯著帶來了頻率提升和架構(gòu)提升的作用。隨著制程節(jié)點(diǎn)進(jìn)步，可以發(fā)現(xiàn)頻率隨工藝增長的斜率已經(jīng)減緩，由于登德爾縮放定律的失效以及隨之而來的散熱問題，單純持續(xù)提高 CPU 時鐘頻率變得不再現(xiàn)實(shí)，廠商也逐漸轉(zhuǎn)而向低頻多核架構(gòu)的研究。

AMD 先前代工廠商 GlobalFoundries14nmLPP 技術(shù)授權(quán)自三星，工藝水平低于 Intel 14nm，但同價位產(chǎn)品多線程性能更高。以 AMD 目前最新的 Ryzen 系列處理器為例，Ryzen系列于 2017 年 3 月上市，采用 ZEN 架構(gòu)，制作工藝采用 GlobalFoundries 14nmLPP，事實(shí)上 GlobalFoundries 14nmFinFET 技術(shù)于 2014 年購買自三星，在柵極間距（Gatelength）/CPP（ContactedPolyPitch）、鰭片間距（FinPitch）、第一層金屬間距（MetalPitch）等參數(shù)上 AMD 14nm 處理器均弱于 Intel 14nm 處理器。根據(jù) Anandtech 性能測試結(jié)果，AMDRyzen 系列 CPU 在單線程性能方面弱于同價位 IntelCPU，但由于采用了堆積更多核心的設(shè)計，實(shí)際多線程性能強(qiáng)于同價位 IntelCPU，因而 AMD RyzenCPU 實(shí)際擁有更高性價比。

目前服務(wù)器市場英特爾占據(jù)約 99%市場、AMD 約 1%；桌面級市場英特爾約占 91%、AMD 約 9%。AMD 在 CPU 市場長期位于市場第二，近幾年來市場份額有顯著下降。但自2017 年 AMD 發(fā)布 Ryzen 新系列之后，新品獲得較好反響，市場份額開始好轉(zhuǎn)。2018 年AMD 服務(wù)器 CPU 市場份額已回升超過 1%，個人電腦 CPU 市場份額亦回升至 10%左右。

AMD轉(zhuǎn)投臺積電后，工藝水平趕超英特爾，有望持續(xù)擴(kuò)張市場份額。近期 AMD 宣布在 7nm 節(jié)點(diǎn)采用臺積電工藝，其長期合作的代工廠 GlobalFoundries 放棄 7nm 研發(fā)。一方面，由此可見賽道壁壘持續(xù)提高，GlobalFoundries 7nm 技術(shù)進(jìn)展已無法滿足 AMD 需求，臺積電在有限的未來先進(jìn)工藝代工中難以看到對手。另一方面，CPU 已經(jīng)進(jìn)入 Fabless + Foundry 階段，英特爾與 AMD 之間的競爭實(shí)質(zhì)上變?yōu)橛⑻貭栕鳛?IDM 與臺積電代工工藝的競爭。由于臺積電 2018 年 Q2 已量產(chǎn) 7nm 工藝，AMD 有望從 2019 年上半年逐漸出貨7nmCPU 產(chǎn)品，而英特爾 10nm 預(yù)計 2019 下半年量產(chǎn)，實(shí)際出貨恐延后至 2020 年。AMD有望工藝領(lǐng)先 Intel 一年左右，未來一年內(nèi)在服務(wù)器端和個人電腦端 AMD 有望持續(xù)擴(kuò)張市場份額，預(yù)計 AMD 與臺積電雙雙獲益。