原創工藝架構能否雙雙逆襲？AMD下代顯卡搶先看！

自2011年末公布GCN架構後直到現在，AMD都沒有徹底革命性架構的新顯卡問世。

所有的顯示核心架構都是在第一代GCN架構上修修補補、增加一些新特性而已，製造工藝依舊是28nm……近5年之後，AMD終於放出下代「Polaris」(北極星)GPU架構將大幅革新的消息。

而且這一次, 隨著半導體新工藝的攻克，新核心將使用先進的14nm工藝。

雙利好究竟能為新GPU帶來什麼優勢？

能否幫助AMD完成性能上相對競品的逆襲，奪回高端市場份額？

此篇微信將帶你搶先打探一番，通過現有信息預估一下新核心的特性和性能。

AMD上一次宣布如此重要的產品還是2011年底，當時GCN架構橫空出世，一掃AMD此前VLIW架構硬體利用率較低的陰霾，使AMD在GPU架構和產品性能上擁有了將當時稱雄的英偉達Fermi架構挑於馬下的實力。

從2012年起，GCN架構不斷的通過調整配置、推陳出新，為AMD贏得了市場認可和玩家的青睞。

只不過，最近幾代GPU產品在架構方面都沒有革命性改進，只是在原來架構的基礎上不斷地優化，通過增添功能、縮放規模獲得產品疊代。

要說AMD並不缺乏創新，比如最後一代GCN架構就率先用上了HBM顯存。

雖說有HBM顯存的增益，但是GCN架構與生俱來的能耗比較低、架構效率不高等問題依舊無法得到徹底改善，甚至都沒法完美發揮出HBM的高帶寬優勢。

在R9 Fury X核心面積已經和GTX TITAN X相差無幾的情況下，性能卻明顯落後對手，無法幫助AMD重新奪回高端市場。

好在AMD終於公布了全新的代號為「Polaris」的GPU產品。

宣稱要為用戶帶來一場極其值得期待的史詩級架構革命。

很顯然，新顯卡的GPU架構勢必不再是基於老舊GCN的修補版，即使不是推倒重來的全新設計，也絕對是大刀闊斧式的全新改版。

那麼該架構是否能幫AMD重新獲得競爭優勢？

Tips星辰取代島嶼命名的「狗血」劇情

之前AMD的GPU架構代號都是各種熱帶海島，但是這次AMD一反常態，使用了「Polaris」北極星作為新GPU的代號，這是為什麼呢?

對此，AMD給出的解釋是：AMD的目標是高效率的驅動每個設備上的每一個像素。

星星是全宇宙最高效率的光子生成器，給了AMD靈感……

AMD解釋為什麼使用Polaris作為架構名稱。

工藝終於提升

由於TSMC近幾年來工藝發展並不順利，近5年都只能提供成熟的28nm產品。

導致AMD和NVIDIA的產品換代非常被動。

顯然，在五年後的今天，28nm工藝已經不能滿足GPU發展的需求了，尤其是DirectX 12等技術的出現，推動了整個圖形業界的技術再次躍進，GPU也需要全新工藝來滿足新架構產品的設計和製造，以帶來跨越式的性能和功能改善。

因此，無論是AMD還是NVIDIA，都準備在全新一代GPU上採用新工藝。

但不同的是，NVIDIA應該還會繼續和TSMC合作，使用TSMC最新的高性能16nm工藝生產下一代「帕斯卡」架構核心。

而AMD則很可能將代工訂單轉投到GlobalFoundries(簡稱GF)和三星。

GF不用多說，原本就是從AMD剝離出去的半導體製造廠，是AMD CPU的指定代工廠。

讓人意外的是三星的加入，實際上沒有三星提供的14nm技術支持，GF想給AMD代工GPU都難。

AMD認為GPU不僅僅是一個圖形處理器，將會是一個多功能的協處理器，和CPU一起構成多方面應用的計算中心。

Polaris若能按計劃使用14nm FinFET工藝，那就將是AMD首次將GPU拿給TSMC以外的工廠代工。

這次AMD之所以沒有再選擇和TSMC繼續合作，據稱就是不滿TSMC近年來越來越糟糕的代工服務能力。

因為TSMC經常在新工藝啟用的過程中給AMD帶來不少麻煩，良率、晶片質量一直也是個讓AMD不滿的問題。

只是苦於沒有別家代工廠有實力或意願幫助AMD代工高性能GPU，只能勉強維持。

但這樣的局面在GF獲得三星14nm LPP工藝授權後，迅速被打破。

那麼三星授權給GF的14nm LPP究竟有什麼特點，能從TSMC手中搶過代工大單？

14nm FinFET優勢何在？

其實在代工的選擇上，AMD一直是很謹慎的，TSMC合作了多年，逼不得已AMD並不想換代工廠。

而三星14nm工藝先於TSMC的16nm工藝量產，能為AMD爭取到更早的流片和試產時間，可能是AMD放棄TSMC的一個重要原因。

再加上在20nm時代，TSMC優先蘋果訂單，讓AMD和NVIDIA不得不憋屈使用28nm至今，讓AMD感到了威脅。

所以將生產轉回出自自家的GF可謂水到渠成。

至於為何要同時交予三星，很可能是因為GF雖得到技術授權，但是產能估計難以滿足AMD需求，需要藉助三星保證晶片數量和質量吧。

FinFET，其全稱是FinField-Effect Transistor，鰭式場效應電晶體。

這個名詞的首次出現還是在英特爾強推22nm工藝的時代，FinFET實際上就是就是當時英特爾大力宣傳的「3D電晶體」。

FinFET的目的是為了對抗越來越薄、越來越小的電晶體所擁有的不良物理特性（最重要的就是漏電），並用於根本性改善20nm甚至更高級別製程的下電晶體的性能。

在使用了FinFET後，原本的比較令人煩惱的漏電電流得到了有效控制，同時還帶來了很多優秀特性，如使用更低電壓即可驅動、電晶體的可承受電流上限也更高等等。

而三星授權給GF用於製造「Polaris」的工藝，是繼初代14nm Low Power Early(LPE)之後的改進版14nm Low Power Plus(LPP)。

LPE已經為我們帶來過Exynos 7420等產品，而LPP還將在LPE基礎上進一步提升能耗比，減少15%以上漏電率，更利於製造高性能大體積晶片。

AMD在全新的Polaris上採用了FinFET，有助於降低晶片發熱、提高工作頻率、降低驅動電流，最終實現提高性能功耗比的目的。

據AMD的介紹，14nm FinFET相比28nm平面工藝，能在電晶體數量翻倍的情況下，進一步縮小晶片面積。

藉此獲得優秀得多的能耗表現和翻倍的性能。

通過測試當前已經用14nm工藝流片成功的Polaris GPU，AMD宣稱Polaris相比之前的Fiji等核心在能耗比上提升了2倍，遠遠超過了當前NVIDIA的Maxwell架構。

Polaris的新工藝相比之前的平面工藝，具有顯著的電晶體密度優勢。

除了密度，FinFET相比傳統工藝最大優勢在於提高了漏電控制，有利於提高晶片性能功耗比。

AMD還展示了14nm FinFET可以帶來晶片面積上怎樣的變化。

為此，AMD還特地公布了一段演示視頻，視頻中AMD使用了相同的軟硬體平台、在相同設置下對比了某款Polaris架構GPU和GTX 950的功耗情況。

在遊戲畫面都一樣流暢的前提下，其中GTX 950的平台功耗為150W，而Polaris的平台功耗僅為85W，整體表現令人相當滿意。

AMD公布的對比圖，顯示在基本相同的性能輸出下，AMD顯卡比英偉達顯卡功耗低得多。

能耗比的大幅提升，顯然更有利於Polaris向移動設備部署。

AMD展示Polaris的性能功耗比是前代產品的兩倍。

舊瓶裝新酒的GCN 4.0

工藝是重要的基礎，架構則是晶片性能的關鍵。

Polaris顯然不僅有三星的14nm LPP工藝撐腰，更重要的是AMD賦予了它一個全新的高效率架構。

AMD在介紹Polaris架構時，提到了第四代GCN架構，也就是俗稱的GCN 4.0。

在這個架構下，跟執行效率關係緊密的GPU中指令調度器被重新設計，跟指令調度器相關的周邊模塊也重新設計或進行了大幅改進，以保證計算任務的調度更加高效和智能。

不僅能有更快的指令處理速度，還能根據負載和任務類型，自動劃分指令，將複雜指令和重複性簡單指令分別分派，儘可能讓計算核心更多時候能處於高效率利用狀態，提高整體計算性能。

另外，跟計算性能關係最緊密的幾何處理器、計算流處理器核心、二級緩存等也是重新設計的，以進一步解決初代GCN流處理器集群使用效率不佳的問題。

避免出現同一集群中，某些流處理器一直滿載，而部分單元卻無事可做的尷尬。

與之匹配的外圍顯示引擎、顯存控制器等也全部都經過了重新設計，能夠達到更高的計算性能匹配，提供更小的核心和顯存數據存取延遲，讓整體性能和性能功耗比大幅度提高。

名字里雖然依舊有GCN，但相比前代架構，Polaris架構重新設計了絕大部分功能組件，當得起「革命性」一詞。

功能方面，此前只有Intel一家在視頻編碼、解碼上獨大，而GCN 4.0決定不再讓其獨美。

除GPU計算核心，AMD還重新設計了多媒體協處理核心，全面加入了對H.265的支持，增加了原生的H.265 main10解碼能力和H.265@60fps的編碼能力。

並加強了4K及其以上超高清解析度硬體編、解碼能力。

自此，玩家們可以不再依靠高性能處理器，只需用GPU硬體輔助就能完成超高解析度下的H.265影視流暢播放了。

另外，GCN 4.0增加了原語丟棄加速器、硬體調度器、指令預取、高效著色器、顯存壓縮等功能，能夠進一步配合DirectX 12 API、驅動等底層軟體，提供更高的遊戲調用效率。

多媒體等功能方面，Polaris架構正式開始支持HDMI 2.0a和DisplayPort 1.3兩種最先進的視頻接口標準。

音頻方面能夠提供最多32個聲道和1536kHz採樣率，支持多個用戶同時傳輸音頻視頻流，還提供了對HDR傳輸格式的支持。

而DP 1.3的規範則將標準提升至32.4Gbps，擁有四條通道，實際傳輸速度高達25.92Gbps，最高能夠支持5120×2880解析度，同樣支持多顯示器。

HBM2、GDDR5X：一個都不會少

顯存將是本次產品更新的一個亮點。

與Polaris架構搭配的新一代HBM2顯存將最大容量從此前的單顆1GB提高到了單顆最大8GB。

此前4顆HBM總計4GB， 而4顆HBM 2最大則可到32GB。

另外，HBM引以為傲的位寬優勢繼續得到加強，HBM2單顆粒位寬可以達到2048bit，相比HBM的1024bit再次翻倍。

當然，受制於高昂的成本，估計只有Polaris架構的旗艦產品才能用上HBM2顯存，且會有16GB標配和32GB高配之分。

面向中端的Polaris產品則會搭配基於GDDR5改進的GDDR5X顯存。

考慮到GDDR5轉換至GDDR5X生產比較容易，成本控制應該也很容易讓廠商接受，因此未來很長一段時間中端顯卡將以GDDR5X為主力產品。

當前已知的Polaris架構特性一覽

具體產品有哪些？

在了解了Polaris架構的一些特性後，大家最關心的應該是產品型號了。

根據AMD Radeon事業部Raja Koudri的消息，Polaris家族目前有兩款核心，分別被稱為Polaris 11和Polaris10，兩個一大一小，但目前並不知道確切的對應型號。

只是說新顯卡流片比較順利，應該會在今年中發布，很可能在6月的台北電腦展上展示。

能否和CPU一起力挽狂瀾？

在CPU市場的持續失利，讓AMD長期受困於裁員、拆分、重組、虧損等各種負面影響，甚至影響到了以往表現還不錯的圖形部門。

在Maxwell將GPU的性能功耗比推至28nm下的極限水平後，AMD更是大量丟失圖形顯卡市場份額。

還好，充滿激情的AMD這次不僅公布了新顯卡的消息，還公布了闊別已久的CPU架構換代計劃。

再加上有三星技術支持的GF終於在工藝上趕上了競爭對手的步伐，讓AMD有了更大的逆襲資本。

下半年AMD很可能在CPU和GPU兩個重要的市場上發布重量級產品，重新收拾舊山河，敬請期待。

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