AMD的“挖掘機”Carrizo APU移動平臺淺析

2015年的CPU平臺格外熱鬧，英特爾方面讓Broadwell和Skylake兩代平臺“同臺競技”，而AMD也祭出了最新一代Carrizo APU平臺。而我們本文的主角，就鎖定在了AMD家族的新成員身上。

“Carrizo”是什么

我們都知道，

Broadwell和Skylake分別是英特爾第五代和第六代酷睿處理器的代號名稱，而“Carrizo”則是AMD最新第六代A系列APU平臺的名字（圖1），也就是繼Trinity、Richland和Kaveri平臺之后，AMD將在2015年與英特爾爭搶“移動陣地”的主力軍（表1）。沒錯，Carrizo只有針對筆記本/變形本定制的移動版，而不會影響到AMD在臺式機領(lǐng)域的固有格局。

Carrizo的意義在于“真融合”

早在AMD剛剛并購ATI時就提出了“AMD Fusion”（融合計劃），而AMD最早的計劃僅僅是將北橋芯片集成到CPU中，并將原本需要依賴CPU處理的任務(wù)交給GPU處理。限于工藝和技術(shù)的制約，AMD將融合計劃具體劃分為四步，在經(jīng)歷Llano的物理整合、Trinity/Richland互聯(lián)增強、Kaveri統(tǒng)一尋址的鋪墊之后，2015年的Carrizo終于在架構(gòu)、OS、加速計算等各個方面實現(xiàn)了CPU/GPU的真正融合與異構(gòu)計算，并符合HSA 1.0異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)的標準（圖2）。

簡單來說，通過HSA異構(gòu)計算，可以讓APU的CPU和GPU共享存儲空間，從而使CPU能直接存取GPU的存儲位址，即實現(xiàn)內(nèi)存統(tǒng)一尋址。該技術(shù)的最大優(yōu)勢在于CPU和GPU能更靈活地調(diào)度資源、提升計算效能、大幅降低因獨立內(nèi)存尋址帶來的延遲效應(yīng)。此外，通過HSA1.0體系還能融合不同廠商的芯片優(yōu)勢，而CPU/GPU協(xié)作運算也將使得移動設(shè)備的功耗明顯降低。

實際上，Carrizo APU的物理形式也體現(xiàn)了“真融合”的特性。具體來說，Carrizo APU雖然沿用了28nm的制程工藝，但卻在晶片封裝面積幾乎相同的情況下比上代Kaveri APU增加了約29%的晶體管，通過壓縮CPU和部分模塊的面積，將南橋芯片也整合在其中（圖3），實現(xiàn)了真正意義的SoC單芯片系統(tǒng)，不僅提高了集成度，還能有效降低系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，幫助OEM廠商進一步壓縮產(chǎn)品的體積。

Carrizo APU在性能上的改進主要體現(xiàn)在將CPU架構(gòu)替換成了“挖掘機”（Excavator），作為“推土機”架構(gòu)大家族的第四代成員，挖掘機的理論性能自然要在Kaveri APU所使用的壓路機之上。此外，Carrizo APU還將GPU升級到了第三代GCN架構(gòu)，針對HSA異構(gòu)計算進行優(yōu)化，比Kaveri APU增加了33%以上的計算單元，同時還提供了對HEVC/H.265硬件解碼的支持，能在更低功耗的前提下實現(xiàn)流暢的4K超高清視頻體驗。

重點在于節(jié)能減排

Carrizo APU在功耗的優(yōu)化上做出了更多的努力。比如，挖掘機CPU集成了更多的適應(yīng)性電壓與頻率感應(yīng)模塊，可更精準地監(jiān)控實時電壓變化，在安全電壓和溫度范圍內(nèi)全面優(yōu)化性能;第三代GCN GPU的漏電率在高密度功耗優(yōu)化后降低了18%，再結(jié)合其它改進可實現(xiàn)同等功耗下頻率提升10%，或者同等頻率下功耗降低20%;在電源管理方面支持電壓自適應(yīng)運行技術(shù)，可以讓CPU、GPU部分分別節(jié)省最多19%、10%的功耗（圖4）;新增的S0i3待機狀態(tài)功耗不足50毫瓦，秒殺傳統(tǒng)S3待機狀態(tài)的1.5W。

“第六代A系列APU號稱是有史以來最全能的筆記本電腦處理器，它比上一代產(chǎn)品電池續(xù)航時間提升高達2倍，而游戲性能是同類競品的2倍”，這是AMD官方對Carrizo APU的描述（來自北京的技術(shù)溝通會）。

通過前面的介紹，Carrizo APU看起來真的不錯，那它到底值得我們期待嗎？

理性看待Carrizo

Carrizo APU的最核心優(yōu)勢源于HSA異構(gòu)計算，但在操作系統(tǒng)和第三方軟件對其完美支持之前，在絕大多數(shù)應(yīng)用環(huán)境下我們享受不到這個技術(shù)的好處。

Carrizo APU的制程工藝依舊是28nm，這意味著它在頻率上很難有所提高，而AMD此次將重心放在了GPU和節(jié)能的改善上，所以我們就別指望Carrizo APU的CPU性能能有太多提升了。而CPU運算性能一直是英特爾的強項，要知道酷睿i3就能媲美AMD FX級別的APU。

官方稱Carrizo APU的游戲性能是同類競品的2倍，而雙顯卡交火還能再次拔高游戲動力（圖5）。但請不要忘記，凡是英特爾平臺的筆記本大都還會配備獨立顯卡，足以彌補自身集顯性能的缺陷，而AMD平臺筆記本則多以中低端獨顯作為與集顯交火的伴侶，二者聯(lián)合后依舊難以撼動中高端獨顯的地位，而且還得看顯卡驅(qū)動和游戲優(yōu)化的臉色（如果驅(qū)動優(yōu)化不好，部分游戲在雙顯卡時速度反而會降低）。

而最令Carrizo APU尷尬的地方在于，英特爾第六代酷睿處理器平臺Skylake屬于Tock一環(huán)，不僅改用效能更高的架構(gòu)，第二代14nm工藝還能進一步降低功耗。據(jù)悉，Skylake SoC處理器將比Broadwell-Y系列（酷睿M）還要節(jié)能60%，1080P視頻播放時間可延長30%。換句話說，AMD好不容易積累起的節(jié)能技術(shù)，在英特爾的工藝優(yōu)勢面前可能全面潰敗。

目前AMD平臺筆記本已經(jīng)全面退守入門級市場，而Carrizo APU也很難幫助AMD在性能上絕地反攻。其最大的意義應(yīng)該是保住現(xiàn)有市場份額并逐步改善用戶體驗，提高用戶對AMD筆記本的認同度。AMD要想徹底翻身，沒有最新工藝的支撐真的很難。