超威半導體(Advanced Micro Devices；AMD)在近日舉行的‘Next Horizon’大會上推出專為數據中心打造的首款7納米CPU和GPU。相形之下，英特爾(Intel)目前最新一代Xeon處理器仍采用14納米，輝達(Nvidia)目前的Volta GPU則采用12納米FFN技術工藝。

AMD并未透露太多該新芯片及其性能的相關細節。然而，業界分析師普遍看好該公司可望延續自2016年底推出首款14納米Zen芯片以來的成長動能。

AMD總裁暨首席執行官蘇姿豐(Lisa Su)在媒體和分析師活動上表示，AMD持續專注于高性能，并正全力投入數據中心的發展，著眼于未來主導這一領域。

她展示以一顆7納米EPYC x86處理器進行渲染任務的性能，要比起采用雙插槽的英特爾Skylake Xeon系統性能更強。此外，在一項推論任務展示中，AMD的7納米Vega GPU基準檢驗比分也與Nvidia V100旗鼓相當。

新創公司Highwai展示采用AMD 7納米Vega執行于其人工智能(AI)仿真軟件，以實現自動駕駛出租車導航功能。該公司首席技術專家兼共同創辦人Raul Diaz也表示，AMD的芯片大致上相當于Volta GPU。

但他說：“我們還沒有時間進行任何系統級的比較。”他指出，AI訓練才是最需要更高性能的應用。

EPYC (左)和Vega都采用多芯片封裝技術（來源：AMD）

AMD于去年5月推出的現有14納米EPYC，將該公司在x86服務器市場原本僅占0.5%的占有率提高到1.5%。市調機構國際數據公司(IDC)半導體研究副總裁Mario Morales表示，隨著AMD的客戶關系重新步入軌道，7納米版本可望有助于AMD在2019年中期推動其x86服務器市占率更上層樓。

IDC運算半導體研究副總裁Shane Rao表示，今年第二季，基于Zen的x86芯片已經將AMD的整體微處理器單元(MPU)市占率提高到9.23%了，高于2016年第二季的7.43%。從營收來看，IDC估計AMD的處理器占有率在同期間也從2.64%成長到5.3%。不過，英特爾的x86業務仍持續主導這兩類市場的所有架構，其市占率超過90%。

AMD持續積極利用創新封裝技術，以提供更低成本的EPYC。單個模塊包括多達8個7納米處理器芯片，并以AMD的Infinity Fabric連接至帶有內存控制器的單個14納米I/O芯片。這一途徑擴展了14納米EPYC在單一封裝上堆棧四顆芯片的封裝方式。

AMD首席技術專家Mark Papermaster說：“對于14納米EPYC而言，一顆較大芯片的成本將會增加1.7倍......模擬I/O的擴展性又不如數字邏輯，因此這部份持續沿用14納米技術即可......其他的也將采取類似的方法。”

包括Moor Insights & Strategy的Patrick Moorhead等分析師均表示認同。

Moorhead說：“我認為這是整個芯片產業的未來，特別是當制造大型單芯片變得越來越困難，也越來越昂貴了。產業的下一步將是采用2.5D和3D封裝，讓這些芯片彼此堆棧在一起。”

7納米EPYC代號為Rome，是第一款使用PCIe Gen 4的x86服務器處理器。相較于英特爾目前的高階服務器芯片采用96信道，它可以支持多達128個互連通道。

Rome包含多達64個雙線程Zen 2核心，數量是使用第一代Zen核心的14納米Naples芯片的兩倍。這些芯片和下一代Milan都將適用于相同插槽，因此廠商無需再設計新的主板。

AMD表示，Rome的傳輸速率是Naples的2倍，浮點性能更高4倍。然而，AMD并未提供目標數據速率、具體基準比分或有關該芯片的其他詳細信息。不過，該芯片預計將在2019年正式推出。

AI運算：Vega vs Volta

AMD一方面以7納米EPYC架構展示與英特爾Xeon服務器芯片的比較，同時也針對機器學習和商用繪圖處理器提供直接競爭Nvidia Volta的替代方案。AMD Radeon繪圖技術事業群工程部資深副總裁王啟尚(David Wang)說：“產業需要競爭。”

7納米Vega GPU包含132億顆晶體管。與新款EPYC一樣，AMD表示7納米Vega的性能較上一代14納米芯片提高了25%。這款高階的MI60版本用于GPU運算，可支持64個運算單元、4,096個串流處理器，以及高達32GB的HBM2內存并支持PCIe Gen 4。

相較于其競爭對手Nvidia在其GPU上附加多重累積單元，AMD對于AI采取了不同的途徑，主要是在其所有的運算單元中，支持從4位和8位整數器增加到16位、32位和64位浮點數學的格式，并使用混合精度的32位累加器。

AMD資深產品經理Evan Groenke說：“我們想要的是一款高度靈活的加速器，而不是專用于FP16。”其結果是使得這款芯片大約較Volta在優化之前的性能領先約7%，而面積還不到Volta的一半——Vega芯片尺寸331mm2 vs Volta芯片尺寸800+ mm2。Groenke強調，提高機器學習的性能并不需要使用大型專用芯片。

平均而言，7納米Vega在AI任務中的性能領先Nvidia Volta約7%

AMD表示，Vega能夠為AI訓練提供29.5Tera FP16的每秒作業性能。針對推論作業，它可為8位整數提供59TOPS性能，針對4位整數任務則可達到118 TOPS。

此外，AMD還在芯片上增加了硬件虛擬化功能。因此，一個7納米Vega能支持多達16個虛擬機，或者一個虛擬機可以將其工作分成八個以上的GPU。

王啟尚說：“這就是我們差異化的一部份，而且是免費的。它搭配GPU一起推出，因而無需授權。”

云端巨擘預計可在今年年底之前取得MI60加速卡的早期版本。MI50版本的性能大約較MI60低10%，支持高達16GB的HBM2，將在明年4月之前推出。

Vega架構GPU加速卡的銷售將取決于AMD為GPU運算發布的開放來源ROCm軟件應用。該公司已經發布該程序代碼的更新版本，現在可以支持更多的機器學習架構、數學庫、Docker和Kubernetes。

拉攏AWS服務互別苗頭？

在主題演講中，Papermaster介紹了7納米Zen x86核心的改進。他并表示，采用臺積電(TSMC) 7nm+工藝的新芯片版本可望在2020年正式推出，它可能類似于AMD為其原始Zen組件提供的12納米升級版。

Zen 2核心支持更新的分支預測器、更好的指令預取、更大的微指令(micro-op)快取和重新優化的指令快取。浮點緩存器和加載/儲存單元還倍增到256位。

因此，AMD聲稱其7納米x86芯片將在性能和上市時間方面領先英特爾的10納米版本(英特爾預計要到明年底才能上市)。此外，該公司還增強其Infinity Fabric互連技術，但并未透露更多細節。

此外，由于AMD已經針對Spectre安全漏洞提供增補軟件，Zen 2處理器核心將在硬件層面完全防堵Spectre側信道攻擊。Papermaster說，該芯片也不至于遭受Meltdown或Foreshadow的攻擊。

AMD看好整體高達290億美元的數據中心市場，并持續取得更多市場動能，除了EPYC如今已廣泛用于百度(Baidu)、Dropbox、Microsoft Azure、Oracle和騰訊(Tencent)，阿里巴巴(Alibaba)、百度和微軟也使用了AMD的GPU。

Lisa Su展示將在明年正式上市的7納米EPYC

亞馬遜(Amazon)也成為AMD最新且最引人注目的客戶，AWS并宣布采用EPYC的M5a、R5a和T5a計劃。AWS運算服務副總裁Matt Garman說：“我們希望支持每一項工作負載，而AMD是客戶感興趣的目標之一。”

英特爾也很快地響應表示其Xeon芯片已用于大部份的AWS案例，其中包括54項基于其最新Skylake芯片的服務。

分析師Moorhead表示，全球最大的云端服務供應商提供EPYC，可說是當天活動的最大亮點，同時也證明了EPYC的實力。此外，他并補充說，從英特爾的快速反應也顯示一場x86領域的競賽將再次拉開。