هر آنچه از نسل سوم پردازنده‌هاي رايزن مي‌دانيم

از راه رسيدن پردازنده‌هاي نسل اول رايزن (سري ۱۰۰۰) شركت AMD مثل پرچم‌دار Ryzen 1800X، بازار پردازنده‌ها را طوري گرم كرد كه تا چند سال قبل از آن اصلاً قابل تصور نبود. رونمايي از پردازنده‌هاي جديد تبديل به نيروي محركه‌اي شد كه اينتل را مجبور به رقابت و بازنگري در كلِ سبد محصولاتش كرد. اما اين تنها اولين يورش كارزاري بود كه AMD با پردازنده‌هاي معماري Zen خود به راه انداخت. سال گذشته AMD حركت خود را با تراشه‌هاي ۱۴ نانومتري نسل اول رايزن به سمت دومين نسل اين پردازنده‌ها يا سري ۲۰۰۰ تداوم بخشيد و معماري +Zen را جايگزين معماري پايه كرد.

تراشه‌هاي جديد رايزن قدم تحول‌آفريني در كارنامه‌ي AMD بود؛ اما در حال حاضر اين شركت با شور و حرارتي وصف‌ناپذير در حال توسعه‌ي ريزمعماري Zen 2 است. ماحصل اين معماري جديد پردازنده‌هاي نسل سوم يا سري ۳۰۰۰ رايزن هستند كه با فناوري ۷ نانومتري ساخته و روانه‌ي بازار سخت‌افزار خواهند شد. اگر AMD بتواند شاهكار جديدش را با يك برنامه‌ي زمانبندي دقيق به دست مصرف‌كنندگان برساند، درحالي‌كه اينتل همچنان در تلاش براي عرضه‌ي پردازنده‌هاي ۱۰ نانومتري خود است، براي اولين‌بار در تاريخ، اين شركت گوي سبقت را در عرصه‌ي ساخت پردازنده‌ از رقيب ديرينه اينتل خواهد ربود.

در CES 2019 مدير‌عامل نامدار شركت AMD خانم ليزا سو با پردازنده‌ي اوليه‌ي نسل سوم رايزن و پردازنده‌ي گرافيكي Radeon VII به اجراي قسمت‌هايي از يك بازي پرداخت. تراشه‌هاي ۷ نانومتري AMD اولين پردازنده‌هاي دسكتاپي خواهند بود كه از استاندارد ارتباطي PCIe 4.0 x16 درست در زمان عرضه همراهي خواهند كرد. اين همراهي مستلزم آن است كه تراشه‌هاي مادربرد سري ۵۰۰ AMD هم هماهنگ با استاندارد جديد عمل كند.

AMD صحنه‌هاي زنده‌اي را از رقابت نفس‌گير يك پردازنده‌ي نسل سوم رايزن و پردازنده‌ي پرچم‌دار اينتل Core i9-9900K به معرض نمايش گذاشت. به اين نكته بايد توجه داشت كه AMD هنوز به‌طور كامل طراحي پردازنده‌ي نسل بعد خود را تنظيم و بهينه نكرده است؛ به عبارت ديگر احتمالاً پردازنده‌هاي نسل سومي رايزن در زمان عرضه سطح عملكرد بالاتري نسبت به تراشه‌‌ي ذكرشده خواهند داشت. پردازنده ۸ هسته/۱۶ رشته‌اي رايزن در حين پردازش سنگين چند‌رشته‌اي نرم‌افزار Cinebench، نمايش عملكرد تقريباً برابري با يك پردازنده‌ي Core i9-9900K داشت؛ امتياز پردازنده‌ي رايزن در انتها ۲۰۵۷ و امتياز پردازنده‌ي اينتل در پايان ۲۰۴۰ بود.

ارقام توان مصرفي پردازنده‌ي رايزن در خلال اين نمايش تحسين‌برانگيز بود، اين تراشه ۳۰ درصد مصرف انرژي كمتري را نسبت به پردازنده‌ي اينتل ثبت كرد. پردازنده‌ي پرچم‌دار اينتل براي رسيدن به سطوح عملكرد بهينه نيازمند مادربرد رده‌بالا، منبع تغذيه‌ي قدرتمند و خنك‌كننده‌اي قوي‌ است؛ اما توان مصرفي نسبتاً پايين پردازند‌ه‌ي رايزن گوياي آن است كه با هزينه‌ي بسيار كمتر مي‌توان يك سيستم هماهنگ و سازگار با اين تراشه برپا كرد. بنابراين AMD دركنار سطح عملكرد يكسان با پردازنده‌ي پرچم‌دارِ رقيب، ارزش خريد بالاتر خود را حفظ مي‌كند.

همان‌طور كه انتظار مي‌رفت پردارنده‌ي نسل سوم رايزن از يك چيدمان چند‌چيپلتي، شبيه به چيدمان پردازنده‌ي سرور EPYC Rome اين شركت استفاده مي‌كند. طراحي ماژولار پردازنده‌هاي نسل آينده‌ي AMD شامل يك چيپلت هشت‌هسته‌اي با فناوري ساخت ۷ نانومتري (ساخت TSMC) است كه به يك I/O Die با فناوري ساخت ۱۴ نانومتري (ساخت گلوبال فاندريز) متصل مي‌شود. I/O Die دربرگيرنده‌ي كنترلرهاي حافظه، لينك‌هاي Infinity Fabric و اتصالات ورودي/خروجي (I/O) است. جداي از همراهي اين تراشه از استاندارد PCIe 4، AMD همچنان از ارائه‌ي اطلاعات بيشتر در مورد قطعات اين تراشه اجتناب مي‌كند.

همان‌طور كه در شكل‌هاي زير هم ديده مي‌شود، AMD I/O Die بزرگ‌تر را با فاصله از Die محاسباتي (شامل هسته‌هاي پردازنده) كوچكتر قرار داده و فضاي نسبتاً زيادي را براي جايگذاري يك CCX يا Cpu Complex هشت‌هسته‌اي ديگر رها كرده است. همچنين در اين تصاوير مي‌توان ديد كه فضايي شبيه به يك dip روي PCB وجود دارد كه به‌عنوان محل نصب چيپلت هشت‌هسته‌اي ثانويه عمل خواهد كرد. ليزا سو تصريح كرده است كه در اين طراحي فضاي كافي براي چيپلت ديگري در انديشه متخصصين گرفته شده و بايستي انتظار تعداد بيشتري هسته را نسبت به ۸ هسته‌ي موجود در آرايش تراشه‌ي اوليه داشت. اما مديرعامل AMD صحبتي در مورد تعداد دقيق هسته‌ها و اضافه شدن اين هسته‌هاي بيشتر در بدو عرضه يا در نسخه‌هاي بعدي اين پردازنده نمي‌كند.

AMD در حال حاضر از فناوري Infinity Fabric نسل دوم براي اتصال ميان Die محاسباتي به Die ورودي/خروجي استفاده مي‌كند كه اصلي‌ترين محور طراحي كنوني اين شركت است. اين طراحي به كمك AMD  خواهد آمد تا سطوحي از پردازنده را كه به‌خوبي تطبيق‌پذير نيست؛ شامل كنترلرهاي حافظه و واحدهاي ورودي/خروجي، به يك تراشه‌ي بالغ و آزموده منتقل كند و از مزاياي اقتصادي، عملكردي و چگالي ترانزيستور تراشه‌ي ۷ نانومتري خود براي عملكردهاي مهم‌تر محاسباتي بهره گيرد. طراحي خلاقانه‌ي AMD نشانه‌اي از گرايش گسترده‌تر صنعت سخت‌افزار به معماري‌هاي ناهمگن است.

AMD راه را براي همراهي پردازنده‌هاي سرور EPYC Rome هفت نانومتري از استاندارد PCIe 4 باز گذاشته و همين روند را در مورد پردازنده‌هاي رايزن سري ۳۰۰۰ خود نيز در پيش گرفته است. با اين وجود، ‌‌AMD تصريح كرده است كه با وجود سازگاري پردازنده‌هاي نسل جديد رايزن با مادربردهاي طراحي‌شده براي اولين سري اين پردازنده‌ها، همراهي كامل از استاندارد PCIe 4 نيازمند مادربردهاي به مراتب جديدتري است.

اما هنوز تمام اميدها براي سيستم‌هاي دسكتاپ فعلي مجهز به پردازنده‌هاي رايزن از دست نرفته است. نمايندگان AMD خبر از همراهي مادربردهاي سري ۳۰۰ و ۴۰۰ كنوني اين شركت با سوكت AM4 از استاندارد ارتباطي جديد داده‌اند. AMD اين قابليت را در مشت خود نگاه نخواهد داشت، اما در اصل سازندگان مادربرد عهده‌دار تطبيق و تأييد صلاحيت مورد به مورد مادربردهاي خود براي همراهي از استاندارد جديد هستند. سازندگان مادربرد همراهي از استاندارد جديد را با به‌رو‌زرساني بايوس امكان‌پذير خواهند ساخت، اما اين به‌روزرساني‌ها تنها با صلاح‌ديد شركت سازنده منتشر خواهد شد.

پردازنده‌هاي نسل سوم رايزن از PCIe 4 همراهي مي‌كنند و منطقي است كه تصور كنيم تراشه مادربرد نسل بعدي AMD كه عمدتا با سري ۵۰۰ از آن ياد مي‌شود، به نوبه‌ي خود با اين استاندار سازگار باشد. منابع اطلاعاتي مي‌گويند تراشه‌هاي سري ۵۰۰ AMD كه با فناوري ۱۴ نانومتري توليد مي‌شوند، توان مصرفي بيشتري (با ۱۵ وات مصرف) نسبت به تراشه‌هاي ۲۸ نانومتري (با ۸ وات مصرف) مادربردهاي كنوني دارند؛ اما علت اين ميزان مصرف انرژي بالاتر، باز هم به همراهي اين تراشه‌ها از استاندارد PCIe 4 برمي‌گردد. اطلاعاتي در مورد تعداد Lane تخصيص‌يافته به تراشه جديد در دست نيست، اما اين مسيرهاي ارتباطي سريع‌تر براي استفاده از انواع مختلف تجهيزات I/O مدرن راهگشا خواهد بود.

توليد‌كنندگان مادربرد مي‌گويند كه AMD براي ساخت تراشه جديد خود به همكاري با شركت Asmedia خاتمه داده است، اما خود AMD انديشه متخصصين ديگري دارد و مي‌گويد به همكاري با اين شركت ادامه خواهد داد؛ اما تراشه‌هاي جديد «متفاوت‌تر از قبل» ساخته و پرداخته خواهند شد. اين بدان معنا است كه AMD بخش‌هاي مختلف تراشه را خود طراحي كرده و IP Block-هاي كليدي نظير پورت USB 3.1 را تحت ليسانس Asmedia توليد خواهد كرد.

AMD وعده داده است كه سوكت‌هاي AM4 اين شركت تا سال ۲۰۲۰ ميزبان تمامي پردازنده‌هاي خانواده‌ي رايزن باشد. به عبارت ديگر، امكان استفاده از پردازنده‌هاي رايزن اين شركت روي هر مادربردي با سوكت AM4 فراهم است و اين به مشتريان قابليت ارتقاي پايداري را در مسير آينده خواهد داد. اين رويه AMD را مقايسه كنيد با تغييرات مداوم سوكت پردازنده‌هاي اينتل كه هوادارانش را گاه و بي‌گاه مجبور به تغيير كل برد و قطعات، مبتني بر تراشه جديد مي‌كند. همراهي ديرپاي AMD از سوكت AM4 مزيتي فزاينده براي مشتريان اين شركت به شمار مي‌رود؛ اما گزينه‌هاي پيش‌روي شركت را براي توسعه‌ي پردازنده‌هاي سري ۳۰۰۰ با محدوديت رو‌به‌رو مي‌كند.

سوكت ‌AM4 اشاره‌هاي غيرمستقيمي به پيكربندي‌هاي ممكنِ پردازنده نسل بعدي رايزن دارد. همان‌طور كه مي‌دانيم اين سوكت از دو كانال حافظه‌ي DDR4 همراهي مي‌كند و قرار نيست با آمدن پردانده‌هاي نسل جديد تغييري در اين ويژگي داده شود؛ چرا كه دو كانال حافظه‌ي رم نيازمند پين‌هايي اختصاصي روي پردازنده براي ايجاد ارتباط است. با درانديشه متخصصينگرفتن تنظيمات كنوني سوكت AM4 تراشه‌هاي جديد احتمالاً از يك كنترلر حافظه‌ي دو كاناله برخوردار خواهند بود.

AMD چيزهاي زيادي از فناوري ساخت ۷ نانومتري انحصاري‌اش بروز نداده است. با اين وجود اين شركت در مراسم آغاز به كار پردازنده‌هاي ديتاسنتر خود EPYC مدعي شد كه فرايند ساخت جديد امكان ايجاد چگالي ترانزيستور دو برابري را همگام با كاهش توان مصرفي به نصف در عين ثابت ماندن سطح عملكرد پردازنده فراهم مي‌كند.

مدير حوزه‌ي فناوري AMD مارك پيپرمستر مي‌گويد فناوري ساخت جديد موجب افزايش كارايي تراشه تا ۲۵ درصد مي‌شود. اما وي در گفت‌وگو با EETimes تصريح مي‌كند كه حركت به سمت ليتوگرافي جديد از جهاتي چالش‌برانگيز است. وي مي‌گويد:

قانون مور به‌كندي حركت مي‌كند، تراشه‌هاي نيمه‌هادي گران‌تر در‌مي‌آيد و ما آن كشش فركانسي كه قبلاً داشتيم را ديگر نداريم.

وي طي مصاحبه‌اي در خلال مراسم رونمايي AMD، مهاجرت به فناوري ساخت ۷ نانومتري را به وزنه‌ي سنگيني تشبيه مي‌كند كه «نقاب‌ها، سرسختي‌ها و حالات پارازيتي بيشتري دارد».

پيپرمستر همچنين مي‌گويد:

پيشروي به سمت فرايند توليد EUV يا Extreme Ultraviolet كه با ساخت تراشه‌هاي ۷ نانومتري ارتباط تنگاتنگي دارد، فقط فرصت‌هايي حداقلي براي افزايش سطح عملكرد پردازنده در اختيار توليدكننده قرار مي‌دهد.

نبايد فراموش كنيم كه عرف نام‌گذاري تراشه بيشتر بر جنبه‌هاي بازاريابي آن متمركز است تا آنكه اشاره‌اي به مبناي متريك به‌دست‌آمده طي سنجش‌هاي دشوار داشته باشد. لذا فناوري ساخت ۷ نانومتري TSMC چگال‌تر از فناوريِ در دست اقدام و بارها به تأخير افتاده‌ي ۱۰ نانومتري اينتل نيست. فرايند ساخت ۱۰ نانومتري اينتل درواقع چگال‌تر (داراي چگالي ترانزيستور بيشتر در هر واحد سطح تراشه) از فرايند ساخت ۷ نانومتري شركت تايواني است. در فرايند ساخت ۱۰ نانومتري اينتل (6T) صد ميليون ترانزيستور در هر ميلي‌متر‌مربع از تراشه جاي‌ گرفته است، حال آنكه در فناوري ساخت ۷ نانومتري شركت تايواني (7.5T) اين عدد به ۶۶ ميليون ترانزيستور مي‌رسد.

AMD با نگاهي به هزينه‌هاي سنگين بدو قرارداد براي توسعه‌ي تراشه‌ي جديد خود كه توسط شريك تجاري اصلي‌اش GlobalFoundries پيشنهاد شده بود، اين شركت را از چرخه‌ي رقابت براي توليد تراشه‌هاي ۷ نانومتري كنار گذاشت. AMD به رساندن تراشه‌ي جديد و به‌كار‌گيري آن به‌عنوان ابزاري براي تحويل ريزمعماري Zen 2 به بازار متعهد خواهد ماند؛ اما اين كار را در شراكت با شركت تايواني TSMC عملياتي خواهد كرد. TSMC بنياد شراكت تجاري ممتازي در صنعت توليد نيمه‌هادي است و لذا AMD در معرض رقابت با بازيگران بزرگي مثل اپل، كوالكام و انويديا قرار خواهد گرفت كه اين رقابت شامل تخصيص خطوط توليد شركت تايواني به فرايند ساخت ويژه‌ي AMD نيز خواهد بود.

بااين‌حال گزارش‌هاي اخير حاكي از آن است كه توليد تراشه‌ي ۷ نانومتري گران تمام مي‌شود، پس برخي از بازيگران عمده‌ي اين كارزار دوباره به توسعه‌ي تراشه‌هاي پيشتاز كنوني روي آورده‌اند و لذا ۱۰ درصد ظرفيت توليد ۷ نانومتري شركت تايواني در حال حاضر بلااستفاده مانده است. اين موضوع براي AMD مثل تيغ دو لبه است، در حالي‌كه اين شركت نبايد اشكال خاصي را براي تأمين تراشه‌هاي خود از طرف شريك تايواني تجربه كند، هزينه‌هاي بالاتر و فزاينده‌ي تراشه‌ي فشرده‌تر بدان معنا است كه نبايد منتظر افت ارزش خاصي در اين پردازنده‌ها نسبت به تراشه‌هاي نسل دوم رايزن باشيم.

به‌تازگي AdoredTV گزارش كرده ك يك منبع كه نخواست نامش فاش شود، ليستي از مشخصات پردازنده‌هاي جديد AMD را براي اين رسانه ارسال كرده است. در اين اطلاعات افشا‌شده، ادعا شده است كه تراشه‌هاي جديد رايزن در سه‌ماهه‌ي اول سال ۲۰۱۹ عرضه خواهند شد، اما برخي جزييات اين اسناد منطقي و قابل پذيرش نيست.

مثلاً در اين گزارش آمده است كه AMD انواع پردازنده‌هاي نسل سوم خود را در كنفرانس CES علني ساخته؛ در حالي‌كه در CES امسال AMD اطلاعات جزيي پردازنده‌هاي خود را رسانه‌اي نكرد. كمبود اطلاعات در مورد تراشه‌هاي نسل سوم رايزن، مسئله‌اي منطقي و مستدل است؛ چرا كه اكثر مشخصات نهايي اين محصولات نظير سرعت كلاك و نوع ارزش‌گذاري عموماً در آخرين مراحل فرايند ساخت و توسعه‌ اعلام مي‌‌شود.

جدولي كه اسناد افشاگر از مشخصات و ارزش پردازنده‌هاي نسل سوم رايزن به دست مي‌دهد، به اين شرح است.

چند بند ديگر از اين اسناد هم در هاله‌اي از ابهام است. مدل ارزش‌گذاري مندرج در جدول فوق در مقايسه با محدوده‌ي ارزش‌گذاري فعلي شركت AMD منطقي نيست. در هر سطر جدول پردازنده‌اي با تعداد هسته‌ي دو برابر نسبت به پردازنده مشابه نسل قبل؛ اما با همان ارزش پردازنده‌ي قديمي‌تر ارائه شده است. اين موضوع در تناقض آشكار با هزينه‌هاي بالاتر ساخت تراشه‌ي ۷ نانومتري است. AMD با مدل ارزش‌گذاري انقلابي خود براي پردازنده‌هاي نسل اول رايزن پايه‌گذار اقدامي جنجالي و بديع در صنعت سخت‌افزار شد. انتشار پردازنده‌هاي نسل اول به منزله‌ي يك بازنگري جامع در صف‌آرايي محصولات اين شركت بود.

در حال حاضر اين شركت به‌روز رساني دنباله‌داري از محصولات خود را به بازار عرضه مي‌كند و اين بدان معنا است كه چنين تغييرات بنياديني در ارزش‌گذاري سبد محصولات AMD، صف‌آرايي فعلي محصولاتش را تحت‌الشعاع قرار خواهد داد. عرضه‌ي پردازنده‌هاي سري ۳۰۰۰ رايزن به بازار با چنين ارزش‌هايي به‌منزله‌ي تير خلاص به سبد محصولات فعلي شركت است؛ به عبارتي شركت بايد تمام زنجيره‌ي تأمين خود را قطع كند تا از ايجاد مازاد موجودي غيرقابل فروش جلوگيري نمايد. اين يك گزينه‌ي نامحتمل است.

برخي افراد ديگر شكاف‌هاي واضح‌تري در صف‌آرايي محصولات AMD گزارش كرده‌اند، شكاف‌هايي مثل TDP و فركانس‌هايي كه با سبد محصولات فعلي شركت همخواني ندارد. به انديشه متخصصين مي‌رسد اين نشت اطلاعات به‌ويژه با درانديشه متخصصينگرفتن ماهيت افشا و مدل ارزش‌گذاري رايج اين شركت درست نباشد. تنها گذشت زمان مشخص خواهد كرد كه كدام قسمت‌هاي اين اطلاعات افشاشده درست و كدام قسمت‌ها اشتباه است.

حركت AMD به سمت توليد انبوه تراشه‌هاي ۷ نانومتري، پيش از آنكه اينتل با فشرده‌سازي ۱۰ نانومتري تراشه‌هايش در صدد تلافي برآيد، گامي بزرگ و تاريخ‌ساز براي اين شركت خواهد بود؛ به‌ويژه اگر AMD بتواند محصول جديد خود را تا اواسط سال جاري ميلادي به دست مصرف‌كنندگان نهايي برساند.

AMD دركنار فناوري ساخت جديد، ريزمعماري Zen 2 را نيز در تراشه‌هاي سري ۳۰۰۰ خود ارائه خواهد كرد كه باعث بهبود نتايج IPC (تعداد دستورالعمل در هر كلاك) خواهد شد. چنين پيشرفتي باعث قرار گرفتن AMD در تراز رقابت با اينتل بر سر مقوله‌اي است كه در حال حاضر، رقيب يك سر و گردن در آن بالاتر ايستاده است؛ يعني مقوله‌ي سطح عملكرد در پردازش تك رشته‌اي. پيش‌نمايش توان پردازشي پردازنده‌ي AMD در نمايشگاه CES امسال نشان داد كه اين شركت در سطح عملكرد نهايي به ازاي هر هسته در حد و اندازه‌هاي اينتل است؛ اما تا زماني‌كه بار كاري بيشتري را به اين پردازنده‌ها تحميل نكنيم، نتيجه‌گيري نهايي ممكن نخواهد بود.

امروزه AMD از جنبه‌هاي زيادي به‌خوبي رقابت‌‌پذير است؛ اما اگر اين شركت بتواند شكاف پردازش تك‌رشته‌اي را در پردازنده‌هاي خود (به‌خصوص در گيمينگ) پر كند، مي‌تواند صحنه را مهياي بزرگ‌ترين غلبه‌ي تاريخ خلق پردازنده‌ها كند. چنين پيروزي تحسين‌برانگيزي همراه‌با ارزش روزافزون پردازنده‌هاي سرور EPYC سبب افزايش زياد نقدينگي اين شركت شده و عملكرد بهتر AMD را در عرصه‌هاي بزرگتر رقابت پردازنده‌ها (بدون نام بردن از انويديا در خط مقدم توليد پردازنده‌هاي گرافيكي) در سال‌هاي پيش روي در پي خواهد داشت.