3DV2022年处理器市场年终盘点

　　2022年的处理器竞争堪称白热化，英特尔和AMD都下了大血本，希望在市场上夺得一席之地。2022年，AMD首先用基于3D V-Cache技术的锐龙7 5800X3D对决英特尔，抢夺＂最佳游戏处理器称号＂，接下来又发布了强悍的锐龙7000全系列处理器，意图称霸市场。英特尔则不慌不忙，第13代酷睿处理器技惊四座，5.8GHz的默认频率更是前无古人。这场大戏直到年底才逐步进入高潮，颇为值得一看。 游戏玩家利器AMD 3D V-Cache技术终于登场
　　现代处理器的基本架构是冯·诺依曼架构，它的特点就是计算和存储。冯·诺依曼架构解决了如何存取数据、如何计算和控制数据。整个冯·诺依曼架构，都是围绕存储器来进行设计的，这就要求存储器具有极高的性能，至少不能比计算核心慢太多。具体到CPU上来看，人们使用乱序执行、SMT等技术填塞流水线，利用多级缓存、内存和磁盘的存储体系来最大限度解决CPU核心的高速率和存储体系多年以来的缓慢发展之间的差异。
　　然而无论怎么做，CPU中计算和存储部分的差距一直存在并且越来越大。为了缓解这个问题，业内有研究人员提出，利用3D缓存堆叠技术，为CPU提供超大的L3缓存，这样可以在一定程度上显著提升缓存敏感型应用的性能，比如部分游戏。终于我们看到AMD首先应用了这个技术，2022年，AMD终于将之前就提及很久的缓存堆叠技术命名为3D V-Cache，并应用在锐龙、EPYC等多款、多个系列的处理器上，显著提升了相关的性能。
　　▲AMD在多年前介绍过的3D V-Cache技术终于走入了实际
　　AMD在3D V-Cache在技术上是采用TSV也就是硅穿孔技术，将堆叠的缓存连接在CCD模块的环形总线上，每8MB堆叠缓存拥有1024个连接，总计有8192个连接，带来了2TB/s的带宽，这和L3所挂接的环形总线的速度是一致的，并且堆叠缓存的频率和L3缓存也保持一致。因此，对CPU核心来说，堆叠缓存和本地缓存实际上是一样的。
　　▲3D V-Cache技术实现细节，注意上下对准的通孔。
　　AMD在桌面处理器应用3D V-Cache技术的处理器是锐龙7 5800X3D。锐龙7 5800X3D在SoC层级上拥有1个CCD和1个IOD，总计8个CPU核心，本身CPU L3缓存为32MB，AMD通过3D V-Cache技术堆叠了64MB缓存后，总缓存为96MB。频率方面，考虑到新增的缓存部分功耗以及TDP控制等问题，AMD选择将锐龙7 5800X3D的频率限定至最高不超过4.5GHz，默认仅为3.4GHz。要知道，原版锐龙7 5800X的频率为默认3.8GHz、最高4.7GHz。
　　▲3D V-Cache带来了锐龙7 5800X3D的游戏性能大提升，可以用更低的频率挑战更高频率的锐龙9 5900X。
　　虽然频率降低，但是锐龙7 5800X3D凭借高达96MB的L3缓存，带来了超强的游戏性能。在大量游戏测试中，锐龙7 5800X3D不但能够轻松挑落锐龙5000系列的旗舰锐龙9 5950X，和英特尔12代酷睿的顶级型号酷睿i9-12900K相比也不遑多让，能够在多款游戏中胜出，展示出3D V-Cache技术强悍的性能优势。直到现在，锐龙7 5800X3D依旧是性价比最高的游戏处理器之一，得到了玩家的选择和喜爱。
　　▲AMD锐龙7 5800X3D处理器成了2022年最受欢迎的处理器产品
　　总的来说，受制于当前CPU的体系结构，存储和计算之间的矛盾是一直存在并且可能短期内难以解决的。AMD 3D V-Cache是从另一个角度缓解这种矛盾，且非常成功的尝试，通过3D V-Cache技术，AMD不但缓解了Chiplet结构带来的延迟较高的问题，还极大地增强了处理器的缓存敏感型应用性能。在企业级产品方面，EPYC处理器也凭借3D V-Cache技术大大增强了自己的性能优势。据悉，AMD还计划在全新的锐龙7000和EPYC 9004系列处理器上继续使用3D V-Cache技术，届时会带来怎样的性能表现，值得期待。
　　▲AMD还将3D V-Cache技术应用在服务器级别产品上，图为EPYC的3D V-Cache版本。 全新Zen 4架构、最高5.7GHz锐龙7000系列处理器闪亮登场
　　AMD的锐龙系列桌面处理器从早期的Zen 1架构开始，已经历经了四代发展，得到了诸多消费者的认可和喜爱。2022年，根据AMD之前公布的路线图，全新的Zen 4架构以及锐龙7000系列处理器，终于正式发布了。
　　从架构角度来看，AMD在Zen 4上并没有做出大刀阔斧的改进，Zen 4架构相当于是Zen 3架构的一个深度优化版本。在Zen 4架构设计上，AMD的希望实现更高的性能、更低的延迟和更好的能效比。其中性能的提升来自频率和IPC的提升；更低的延迟主要是提升了缓存的性能并且对整个架构的平均延迟进行了降低；能效比方面则通过新的设计、新的工艺以及将移动端的一些技术移植在桌面端而来，降低了整个CPU的动态功耗。新的Zen 4架构在分支预测、Op缓存、指令排序相关窗口、整数或浮点寄存器、每核心更深的缓冲区、后端读取和加载等方面进行了优化，另外还加入了AVX-512指令集以及重新调整的每核心1MB、8-way L2缓存。
　　▲Zen 4架构设计目标
　　最终，AMD宣称Zen 4架构相对于Zen3架构，在桌面端实现了大约13%的IPC提升，其中贡献最大的是前端的改进，其次是存储和加载部分，第三是分支预测部分，执行部分和L2部分的改进带来的性能增幅则相对较小。这也兑现了AMD在之前提到的每一代微架构2位数IPC提升的承诺。
　　▲Zen 4架构设计改进情况一览
　　在产品端，锐龙7000最大的亮点在于全新的5nm工艺、极高的频率、全系列支持DDR5内存、支持PCIe 5.0以及内置集成显卡，我们逐一点评如下：
　　首先来看工艺和频率。锐龙7000系列处理器是首个采用TSMC 5nm工艺的桌面x86处理器产品。全新工艺带来了更小的微缩面积和更为卓越的性能功耗比表现，同时也使得AMD有机会大幅度提升处理器的频率。比如最高端的锐龙9 7950X依旧维持了16核心32线程的规格，L3缓存也维持了64MB不变，但是其频率却来到了默认4.7GHz，最高5.7GHz的水平。相比之前锐龙9 5950X的默认3.4GHz、最高4.9GHz的水平，默认频率大幅度提升了1.3GHz，最高频率提升了800MHz。同时已经发售的全系列锐龙7000四款处理器，最低频率提升了1GHz以上，最高频率则提升了800MHz左右。
　　▲锐龙7000系列处理器依旧采用Chiplet结构
　　由于频率大幅度提升，新的锐龙7000系列处理器在各方面都显示出了极为显著的性能优势，综合性能甚至领先前代产品大约40%。尤其是16个大核心的锐龙9 7950X等产品，在生产力测试方面表现出极强的多线程性能优势。在游戏性能方面，新的锐龙7000系列产品也拥有不错的表现，相比上代锐龙5000系列有了显著的进步。
　　▲Zen 4相比Zen 3，带来了13%的IPC提升。
　　不过，由于频率变高、架构变化等原因，AMD锐龙7000系列处理器的功耗有所提升，其TDP功耗提升至170W，比上代产品的TDP 105W显著变高。另外，AMD还设定了95度的温度墙，处理器可能会长时间工作在较高温度下。不过AMD也说明，由于处理器设计原因，可以在高温下长时间工作，因此消费者无须担心其高温耐久性等问题。
　　其次是DDR5内存支持。目前锐龙7000系列只支持DDR5内存。相比之下，英特尔对应的产品同时提供了DDR4和DDR5内存的支持。AMD解释道这样做是考虑到新技术优势和整体发展趋势，为此AMD还推出了自由的内存优化超频技术EXPO，开启后就可以让内存工作在最佳频率之下。虽然DDR5内存带来了更大对的带宽，但是其相对较高的价格还是在短期内影响了锐龙7000的平台搭建成本。
　　第三则是PCIe 5.0支持。AMD新一代平台终于实现了对PCIe 5.0的支持，新的总线规格能够带来更高的带宽，这对诸如SSD、GPU等对带宽敏感的设备有一定意义，也是未来技术发展的方向。
　　第四则是内置的集成显卡。在AMD采用了全新的TSMC 6nm工艺生产IOD核心后，终于可以加入集成显卡了，其基本规格为采用了RDNA 2架构，2个CU单元，支持H.264和H.265的编解码，支持AV1解码，输出方面支持 HDMI 2.1、DP 2.0和Type-C DP显示输出。从规格来看，整体性能只能说具备基本3D能力，但是视频解码和显示输出方面功能是齐全的，非常适合OEM厂商和办公领域等。
　　▲锐龙7000系列处理器的IOD现在拥有了集成显卡
　　总的来看，AMD的锐龙7000系列处理器整体架构设计、工艺应用、产品设定、技术支持等方面都是非常出色的，堪称目前最先进的新一代处理器产品。在和竞争对手的对比中，锐龙7000系列处理器面对13代酷睿也各有胜负，尤其是多线程性能更是表现出色，维持了和英特尔在技术方面均势竞争的态势，非常值得肯定。 更多能效核心、更高频率英特尔第13代酷睿系列桌面处理器上市
　　英特尔在第12代酷睿系列处理器上市后，在游戏性能和单线程性能方面就一直处于领先地位，其强悍的Golden Cove架构实现的性能核心和Gracemont架构实现的能效核心带来了全新的＂P+E＂大小核心调度模式，很好地平衡了处理器单线程性能和多核心性能。
　　不过在面对AMD的16核心锐龙处理器的时候，英特尔第12代酷睿的多线程性能表现略逊一筹，在一些多线程应用中处于下风，并且整体架构也存在改进、优化空间。因此，英特尔在2022年10月份发布了第13代酷睿桌面版处理器产品，通过优化工艺、小幅度改进架构、增大L2、翻倍能效核心数量和大幅度拉高频率，带来了全新的第13代酷睿系列处理器。
　　第13代酷睿桌面版处理器采用的进一步改进的intel 7工艺，带来了更好的通道迁移率，使得处理器能够在相同电压下运行在更高的频率上，同时13代酷睿采用的Raptor Cove核心微架构也为了实现更高的频率进行了优化。因此，13代酷睿系列处理器的最高频率进一步向上拉升，目前来到了5.8GHz最高，相比上代产品提升了大约500MHz，并且还有望进一步提升至6GHz。更高的频率同样带来了更为卓越的性能表现，这一点值得肯定。
　　▲英特尔第13代酷睿的改进不算大
　　在微架构方面，第13代酷睿性能核心也就是Raptor Cove核心的L2缓存从之前1.25MB提升到了2MB，并且采用了新的动态预读取，整体性能表现也会更出色。能效核心的共享缓存从每组2MB翻倍到了4MB。整个处理器的L3缓存升级到了36MB，采用新的包容和非包容动态设定，并且整个环形总线的频率和效能也得到了提升。内存方面，第13代酷睿支持的内存频率也更高了，目前支持最高DDR5 5600双通道内存，同时，第13代酷睿也提供了针对DDR4的内存支持，可以降低平台采购成本。
　　第13代酷睿除了频率和微架构外，最重要的改进就是能效核心数量翻倍了。对比酷睿i9-13900K和酷睿i9-12900K，两者的性能核心数量相同，都是8个，但是能效核心方面前者高达16个，后者仅为8个。更多的能效核心带来了更强悍的多线程性能，这使得英特尔在大量多线程测试和应用中，性能大幅度提升。
　　▲第13代酷睿i9-13900K内部结构图
　　第13代酷睿的性能方面，英特尔数据显示其多线程性能提升了41%，单线程性能提升了15%。这些性能提升来源于频率、架构等多方面的改进。从实际测试情况来看，英特尔依旧维持了自己单线程性能的优势，在多线程性能方面也几乎追上了AMD的锐龙系列产品。并且英特尔第13代酷睿由于可以使用之前的600系列主板和DDR4内存，平台采购成本更低，市场表现更好。 展望2023好戏正在拉开帷幕
　　2022年的处理器市场竞争趋向于白热化。AMD和英特尔两大厂商都发布了全新系列的产品，无论是英特尔第13代酷睿，还是AMD锐龙7000系列，都不断地推高处理器的性能，并带来了大量新的技术，又引起了市场的激烈纷争。不过严格来看，2022年的处理器在工艺制程上和架构研发上，进步都不算特别显著。比如AMD还是在使用TSMC 5nm工艺，英特尔也继续在使用intel 7制造产品。两者所使用的架构并非全新研发，而是在上代架构之上小改而来。
　　展望2023年，目前的消息显示AMD的重头戏应该是3D V-Cache版本的锐龙7000系列，英特尔可能会准备新的14代酷睿，采用全新的Meteor Lake架构和intel 4工艺，不过也有传言称英特尔只会发布目前13代酷睿的＂refresh＂版本，而不会全部更新。在这里，我们对3D V-Cache版本的锐龙7000系列充满期待，不知道增加了大容量缓存的新版处理器，游戏性能有又怎样的惊人表现。英特尔方面，全新的架构搭配全新的工艺，表现也一定非常精彩。这几年的两强相争，使得整个市场都处于快速发展中，无论是价格战还是性能战，都会带给我们消费者一场精彩的大戏。