Планы AMD по выпуску CPU: Zen 2, Zen 3, Rome, Milan и EUV

Во вторник корпорация Advanced Micro Devices раскрыла некоторые подробности о планах на ближайшие три–четыре года. Как и предполагалось, компания сконцентрируется на дальнейшем совершенствовании микроархитектуры Zen и полностью перейдёт на использование технологических процессов GlobalFoundries. Что стало неожиданностью, так это отсутствие в планах AMD ARMv8-совместимых процессоров K12, а также отказ компании от раскрытия временных рамок представления продуктов.

Ближайшие планы

В ближайшие кварталы AMD планирует расширить семейство Ryzen, причём как в сторону наиболее высокопроизводительных настольных ПК (процессоры AMD Ryzen Threadripper), так и в сторону настольных и мобильных систем со встроенным в процессор графическим ядром (процессоры ранее известные как Raven Ridge). Выпуск APU на базе Zen не является сюрпризом и полностью ожидаем, тогда как выпуск конкурента Intel Core i7/i9 Extreme Edition никогда не анонсировался.

В данный момент AMD не стремится сообщать подробности о новой платформе Ryzen Threadripper, раскрывая только предельную ключевую характеристику CPU — до 16 ядер общего назначения (что может означать появление моделей с 12, 14 и 16 ядрами). Тем не менее, логично ожидать, что соответствующие процессоры будут нести на борту два соединённых между собой шиной Infinity Fabric кристалла Summit Ridge с 16 x86 ядрами Zen, до 32 Мбайт кеша третьего уровня, четырьмя каналами памяти типа DDR4, 40 линиями PCI Express 3.0 и т. д. AMD не сообщает ни тактовых частот, ни тепловыделения или других характеристик Ryzen Threadripper, но даёт понять, что речь идёт о процессоре для сверхдорогих настольных ПК, что подразумевает возможности разгона.

AMD планирует объявить подробности о Ryzen Threadripper на Computex 2017 через пару недель, а это может указывать на то, что компания работает с производителями материнских плат и систем охлаждения над экосистемой для нового CPU. Если это правда, то процессоры Ryzen Threadripper появятся в относительно широкой продаже и не станут продукцией для избранных производителей ПК вроде Alienware, Origin, Maingear и других.

Другими интересными изделиями Advanced Micro Devices, которые будут выпущены в этом году, станут мобильные процессоры на базе микроархитектуры Zen — AMD Ryzen Mobile. Данное семейство будет рассчитано на широкий спектр мобильных ПК: от ультрапортативных и гибридных систем 2-в-1 до игровых. Учитывая, что требования к подобным ПК слишком сильно разнятся, следует ожидать, что представители семейства AMD Ryzen Mobile будут иметь различное количество x86 ядер и графических кластеров, что подразумевает по меньшей мере два типа кристаллов. Примечательно, что новые APU будут содержать в себе GPU на базе новейшей архитектуры Vega (GCN 1.5).

Что касается производительности, то AMD говорит о 50 % росте скорости вычислений общего назначения и 40 % росте скорости обработки графических данных по сравнению с предшественниками (видимо, с примерно аналогичным TDP). Если же говорить об энергопотреблении, то AMD указывает на 50 % увеличение энергоэффективности, но опускает иные детали. Принимая во внимание тот факт, что выходящие вскоре APU будут производится по улучшенному GlobalFoundries техпроцессу 14LPP (в AMD условно называют его «14 nm+») с трёхмерными транзисторами FinFET, в то время как текущие APU производятся по технологии 28 нм с планарными вентилями, существенное увеличение энергоэффективности Raven Ridge по сравнению с Bristol Ridge/Carrizo практически гарантировано.

В настоящее время производители ПК работают над ноутбуками на базе AMD Ryzen Mobile, которые появятся в продаже во второй половине года. Пока AMD не смогла продемонстрировать одну из таких машин в действии, что говорит о том, что работы начались относительно недавно и сейчас показывать ещё нечего. Тем не менее, компания предъявила фото или рендер эталонного дизайна ноутбука на базе Ryzen Mobile, который смотрится весьма тонко (но без вебкамеры — нереалистично). Судя по всему, можно ожидать, что первые мобильные ПК на основе Ryzen Mobile появятся к католическому Рождеству с более широкой доступностью в 2018 году. Что касается настольных ПК на базе Raven Ridge, то компания не дала конкретных обещаний, но вряд ли они появятся на рынке сильно позже ноутбуков на основе мобильных кристаллов этого семейства.

Перспективы

С появлением ядер Zen компания AMD вернулась на рынок высокопроизводительных процессоров на базе микроархитектуры x86 и в ближайшие годы планирует представить ядра Zen второго и третьего поколений, а также различную продукцию на их основе. Примечательно, что в планах AMD более не значится разработка ARMv8-совместимых решений, будь то серверные системы на кристалле (system-on-chip, SoC) или же ядра K12. Неизвестно, была ли их разработка свёрнута окончательно, или же компания предпочитает не обнародовать информацию о них, но отсутствие каких-либо упоминаний об ARM в документах AMD налицо.

Помимо микроархитектур для процессоров и графических процессоров, ключевым элементом будущих SoC разработки AMD ближайших лет станет масштабируемая шина передачи данных Infinity Fabric. Протокол Infinity Fabric будет использован как внутри кристаллов, так и для межкристальных соединений в рамках многочиповых модулей, а также и для связи между разными устройствами.

AMD ещё предстоит опубликовать детальные характеристики Infinity Fabric, сегодня же мы знаем о ней следующее:

• Она базируется на когерентной шире HyperTransport c различными улучшениями;
• Благодаря совместимости со стандартными интерфейсами она может быть использована для соединения блоков/микросхем от различных производителей;
• Она обладает низкими задержками (латентностью);
• Она поддерживает управление питанием (важно для мобильных SoC);
• Она поддерживает передачу закодированных данных, в также различные QoS-возможности.

Как уже известно, графические процессоры AMD Radeon RX Vega в полной мере поддерживают Infinity Fabric, а потому могут быть установлены в гнёзда для серверных процессоров AMD Epyc подобно процессорам Intel Xeon Phi (однако Vega не сможет запускать ОС). В дальнейшем AMD сможет строить серверные SoC с мощными встроенными GPU на кристалле, если такая концепция будет востребована, но в настоящий момент компания на заявляет о планах создания подобного изделия.

Rome и Milan

В перспективном плане AMD можно заметить серверный процессор Rome на базе Zen 2 и произведённый по технологии 7 нм, а также процессор Milan аналогичного назначения на основе ядер Zen 3 произведённый по технологии «7 нм+». Принимая во внимание тот факт, что AMD будет использовать для изготовления Rome и Milan производственные мощности GlobalFoundries, очевидно, что речь идёт о первом и втором поколениях 7-нм техпроцесса GF. При этом стоит помнить, что если первое поколение техпроцесса должно использовать иммерсионную литографию и эксимерный лазер с длиной волны 193 нм (deep ultraviolet, DUV), то второе – будет опираться на фотолитографию в глубоком ультрафиолете (extreme ultraviolet, EUV) и лазеры с длиной волны 13,5 нм для критичных слоёв.

Что касается технологии 7 нм DUV, то для неё GlobalFoundries обещает более чем двукратное увеличение плотности транзисторов, более чем 60-% снижение энергопотребления (при одинаковой тактовой частоте и сложности) или более чем 30-% увеличение производительности (при одинаковом энергопотреблении и сложности). Принимая во внимание улучшения технологического процесса, в идеальном случае AMD может удвоить количество транзисторов в микросхеме по сравнению с текущим поколением чипов без увеличения размера кристалла при одновременном повышении производительности на ватт. Как именно AMD воспользуется увеличившимся транзисторным бюджетом покажет только время, но логично ожидать от компании как роста количества ядер общего назначения, так и их усложнения, что позволит поднять производительность на такт (instructions per clock), а также увеличить ширину и скорость работы блока с плавающей запятой.

Учитывая задержки с внедрением EUV, исполнение планов AMD в значительной мере будет зависеть не только от способности самой компании вовремя подготовить SoC на основе будущих поколений Zen, но также и от способности GlobalFoundries освоить использование EUV-оборудования в срок. Судя по всему, это – одна из главных причин, почему AMD не раскрывает планы выпуска новых процессоров хотя бы с точностью до года.

Если всё пойдёт по плану, то изделия на базе Zen 2 могут быть представлены уже во второй половине 2018 года, когда GF начнёт выпуск микросхем с использованием технологии 7 нм первого поколения. Что касается процессоров, производимых по технологии 7 нм с EUV на базе Zen 3, то логично ожидать их появления во второй половине 2019 года, однако учитывая различные проволочки с EUV, первая половина 2020 года кажется более реалистичным сроком.