2016年CPU/GPU前景展望 誰會稱雄半導體業(yè)？

　　還有一點值得注意，不光Intel在推8核甚至10核處理器，AMD的Zen架構多核并行能力也有提高，桌面版首發(fā)時至少是4核8線程起步，中高端會是8核16線程，而服務器/工作站出現(xiàn)16核32線程甚至32核64線程也不要驚訝。

　　不論是Intel的10核處理器還是AMD的16核處理器，桌面處理器在突破6核、8核之后會繼續(xù)進入10核+時代，Intel Broadwell-E在前兩代突破8核之后已經(jīng)確定有10核20線程產(chǎn)品，AMD的Zen架構更加激進，8核16線程不是問題，是否會在桌面市場推出12核甚至16核的旗艦也令人期待。

　　3、PCI-E 4.0姍姍來遲，廠商自研新總線

　　伴隨著CPU、GPU計算性能的飛速增長，PCI-E總線也要有相應的準備，不過最新一代PCI-E 4.0總線技術已經(jīng)推遲了，原定于2015年上半年發(fā)布最終規(guī)范，但現(xiàn)在來看PCI-E 4.0總線可能要拖到2016年甚至2017年了。

　　新一代總線具備更高的性能，具體來說， 目前在用的PCI-E 3.0總線速率是8GT/s，Link帶寬8Tb/s，每一通道帶寬約為1GB/s，x16通道雙向帶寬32GB/s，而PCI-E 4.0在PCI-E 3.0基礎上保持架構不變，速率翻倍到16GT/s，通道帶寬提升到2GB/s，x16雙向帶寬高達64GB/s。

　　不過PCI-E 4.0面臨的問題也不少，除了銅介質速率繼續(xù)提升的技術難題之外，PCI-E 4.0最大的尷尬之處在于——桌面顯卡用不到這么高的帶寬，高性能計算領域PCI-E 4.0帶寬又不給力。前者很好說，因為從PCI-E 2.0到PCI-E 3.0時代，顯卡性能也沒有因此受益，PCI-E 3.0 x16帶寬已經(jīng)達到了32GB/s，目前的高端顯卡并不需要這么高的帶寬，而升級到PCI-E 4.0，64GB/s的帶寬對桌面顯卡來說也是浪費。

　　NVIDIA聯(lián)合IBM開發(fā)了NVLink總線技術

　　如果用到HPC領域，PCI-E 4.0帶寬的64GB/s又有點捉襟見肘了，等不及的廠商早已經(jīng)在暗地里開發(fā)新的總線技術，其中NVIDIA跟IBM聯(lián)合開發(fā)了NVLink總線，號稱帶寬是PCI-E總線的5-12倍，AMD也在開發(fā)自家的架構互聯(lián)技術，帶寬超過100GB/s。

　　無論AMD還是NVIDIA，他們開發(fā)的新總線技術帶寬可以輕松超過100GB/s，這對服務器產(chǎn)品很有用，但對桌面市場有什么意義呢?值得發(fā)燒友關注的就是多卡互聯(lián)技術，目前AMD、NVIDIA最多能做到的也就是4卡SLI/CF交火，有了NVLink這樣的技術，8卡SLI或者CF都是有可能的。

　　4、GPU架構、工藝升級：不僅拼性能，效能更重要

　　說完了CPU處理器，我們也不能忽視GPU處理器。作為當前PC中功耗最高的一部分，顯卡對游戲性能影響至關重要，但在性能越高=功耗越高這條路上，顯卡也面臨一個選擇——NVIDIA的Maxwell架構證明了顯卡性能增長的同時，能耗也可以很低。2016年的GPU不僅要性能，更重要的是效能，我們要看到還是每瓦性能比。

　　在Maxwell架構之后，NVIDIA將推出新一代的Pascal架構。根據(jù)官方在GTC 2015年大會上公布的資料，Pascal顯卡將支持3D Memory顯存，容量、帶寬可達普通顯存的2-4倍，而顯卡只有標準PCI-E顯卡的1/3大小。

　　Pascal顯卡會在2016年問世

　　至于AMD，由于目前的R200、R300系列顯卡大都還在使用GCN架構改款，制程工藝還是28nm工藝，能效方面已經(jīng)落后NVIDIA的Maxwell架構了，所以2016年AMD也會在GPU領域有大動作——推出了GCN 4.0架構Polaris，制程工藝升級到14/16nm FinFET，同時會搭配HBM 2顯存，號稱每瓦性能比提升一倍。

　　2016年AMD的GCN 4.0架構會大幅提升每瓦性能比

　　AMD還實際演示了Polaris顯卡的能效優(yōu)勢，之前使用用Polaris架構的一款中端顯卡跟NVIDIA的GTX 950做了對比，同樣是在1920x1080 60fps的性能上，Polaris顯卡的整機功耗是86W，而GTX 950整機功耗是140W，可見功耗優(yōu)勢非常非常大。

　　5、新一代高帶寬內存：HBM向左，HMC向右

　　2016年GPU要想提高性能、降低功耗，除了架構改進之外，新一代內存技術也功不可沒，其中AMD在去年的Fury顯卡上首次使用的HBM內存就是代表，NVIDIA所說的3D顯存其實也是HBM技術，不過是HBM 2代技術。與HBM競爭的則是美光主導的HMC內存技術。

　　HBM技術帶寬更高，功耗更低

　　對于HBM技術，我們之前做過詳細介紹：AMD詳解HBM顯存：性能遠超GDDR5，功耗降50%，面積小94%。簡單來說，HBM就是在GDDR5顯存無法繼續(xù)大幅提升頻率的情況下?lián)Q了一種思路，通過提高總線位寬來提高帶寬，第一代HBM顯存的頻率只有500MHz，等效1GHz，遠低于目前的GDDR5顯存，但帶寬高達128GB/s，4顆芯片總計可以帶來512GB/s的帶寬，遠高于主流GDDR5顯存。

　　2016年HBM 2代也來了，JEDEC已經(jīng)正式批準了HBM 2顯存規(guī)范，相比第一代HBM，HBM 2可堆棧的層數(shù)更多，單顆容量最高可達8GB，頻率也翻倍到2Gbps，帶寬從128GB/s提高到256GB/s，這樣一來布置4組HBM 2顯存就可以實現(xiàn)32GB容量、1TB/s的帶寬了，次之也有16GB容量，1TB/s帶寬，這正好與NVIDIA之前宣稱的數(shù)據(jù)相符。

　　HMC內存技術

　　HBM內存技術已經(jīng)得到了SK Hynix、三星等廠商的支持，另一個內存技術大腕美光的選擇不同——顯存市場他們繼續(xù)推改良版的GDDR5X，3D堆棧內存上則選擇了HMC(Hybrid Memory Cube)，它跟HBM一樣都需要使用TSV工藝連接多層DRAM芯片。

　　性能方面，HMC閃存相比DDR內存依然有足夠多的優(yōu)勢，普通DDR3-1600內存雙通道帶寬不過12.8GB/s，美光之前宣稱HMC的性能是DDR3內存的20倍，單通道帶寬就有128GB/s(跟HBM 1代相同)，同時功耗比DDR3減少70%，占用面積比DDR3減少95%。

　　HMC陣營實際上也有Intel、三星等其他公司參與，但目前力推HMC的基本上只有美光公司，他們現(xiàn)在推出了2/4GB容量的HMC內存，有兩種封裝，896-Ball BGA封裝的帶寬為160GB/s，666-Ball BGA封裝的帶寬是120GB/s。

　　Xeon Phi加速卡上的16GB板載緩存就是HMC技術的

　　具體應用方面，HMC在Intel的新一代Xeon Phi加速卡上露過面了，代號Knights Landing的Xeon Phi加速卡配備了16GB板載緩存，號稱5倍帶寬、5倍能效于DDR4內存，它就是美光提供的HMC內存。

　　不過總體來看，HMC相對HBM來說還有點滯后，HBM在新一代顯卡上站穩(wěn)腳跟沒問題，未來也會進入服務器等市場，HMC受到的支持力度不如HBM，不過3D內存技術現(xiàn)在還是新興事物，現(xiàn)在給HBM、HMC作出最終判決還有點為時過早。

　　總之，2016年半導體/處理器技術的進步首先要依賴工藝升級，雖然10nm及7nm工藝還有點遠，但2016年我們可以預期新一代處理器全面升級14/16nm FinFET工藝，這比去年的28nm、20nm工藝已經(jīng)有很大進步了。不論是AMD、Intel的CPU還是AMD、NVIDIA的GPU，F(xiàn)inFET工藝都會帶來20%以上的性能提升，30-40%的功耗降低，最終的CPU/GPU不僅性能更強，功耗也會大幅降低。