當前 PC 市場火爆,處理器卻未必是重點

在個人計算進步的過去二十年的大部分時間裡,性能、每時鐘週期指令數(IPC)和頻率的提升都伴隨着熱負荷增加的代價。這無論怎樣都不可持續,致使旗艦處理器在負載狀態下常常達到 100 攝氏度。然後蘋果決定不再依賴其他製造商的 CPU,從而推出瞭如今爲整個 Mac 系列提供動力的非凡的蘋果芯片。接着驍龍 X Elite問世,使 Windows 能夠在 Arm 處理器上使用,突然間,Arm 似乎正在崛起。

然而,AMD 和英特爾都在研發新一代的 CPU,這一次,他們專注於效率提升,而不是不惜一切代價追求性能提升。英特爾的Arrow Lake和 AMD 的銳龍 9000 系列都帶來了一定的性能提升,儘管提升幅度不大,但它們都大幅降低了達到與上一代相同性能水平所需的功率。10%性能提升的週期可能已經結束,但通過給芯片施加更多電壓來獲得性能提升的做法也結束了,這正是 PC 行業所需要的重新定位。

長久以來,英特爾採用了“嘀嗒”式的開發週期,其中“嘀”引入新架構,然後 12 到 18 個月後,“嗒”發佈該架構的改進版本,如此循環往復。2014 年左右,當 10nm 開發在 Broadwell 時期停滯時,該週期變爲工藝 - 架構 - 優化,這實質上意味着 Broadwell 的架構每年都會得到改進,一直持續到 2021 年的 Rocket Lake。這意味着通過更優化的架構來提升功率,但仍然是相同的 14nm 工藝。過去幾年終於推出了 10nm 工藝,但秉持的同樣思維是,無論溫度或電壓如何,每年都要實現性能提升。AMD 的 Zen 內核在工藝改進過程中也使用了類似的電壓,同時晶體管尺寸縮小。芯片尺寸縮小意味着相同尺寸的芯片要麼效率更高,要麼功率更大,抑或可以在兩者之間取得平衡。

隨着 Arrow Lake 和 Ryzen 9000 系列的問世,更多的關注點落在了平衡等式中的效率這一部分,包括工藝改進、新的封裝方法和更小的晶體管。Arrow Lake 還採用了背面供電,這有助於實現更優的供電效果。總功耗大幅下降,英特爾和 AMD 的這一代產品扭轉了局勢,在保持相似性能水平的同時,減少了產生的熱量和消耗的功率。

據說 Arrow Lake 每瓦性能相較英特爾 3(Raptor Lake Refresh 所基於的)提高了 15%。但在英特爾的營銷幻燈片中,某些芯片的總功耗降低了多達 80W,同時仍較 Raptor Lake Refresh 有小幅的性能提升。這可能部分是因爲他們轉而使用臺積電已經成熟的工藝節點,而非爲 ARL 使用自家的晶圓廠,不過這也是架構上的改進。而 Ryzen 9000 相較於 Ryzen 7000 處理器,IPC 增益約爲 15%,在重負載下也更涼快。這證明了該行業能夠平衡這兩種需求,並提供在合理溫度下運行且性能穩定的 CPU。

多年來,我們在 XDA 這裡測試了許多處理器,從旗艦遊戲筆記本電腦到旗艦臺式機芯片,以及大量的中端中央處理器。雖然時鐘速度提高了,IPC 變得更好了,節點縮小也提高了效率,但另一個共同的趨勢是處理器一直在變熱。在筆記本電腦中央處理器負載下看到 100 攝氏度,已不再令人擔憂,而在十年前,這會被認爲是對硅壽命的擔憂。同樣,對於臺式機的中央處理器,大多數銳龍 7000 系列被設計爲提升,直至達到 95 攝氏度,然後相應地降低提升時鐘,以保持在該熱限制之下,而英特爾的旗艦芯片在 100 攝氏度時會進行熱節流。

即使製造商說這沒問題並且在規格範圍內,沒什麼可擔心的,但任何在計算領域待了一段時間的人都知道情況可能並非如此。我們習慣了更低的溫度,並且當在處理器上使用更大的風冷器、更大的一體化水冷器或定製水冷時,溫度應該會下降。在過去的幾代裡,這種情況並未發生,因爲製造商知道愛好者會購買更好的冷卻設備,所以他們增加了流向中央處理器的功率以提供性能提升。

在這一代 CPU 上採用更好的冷卻方法,應該能在時鐘頻率提高和散熱改善方面取得成效,一旦我們的樣本到達,我們就很興奮地對箭湖進行測試。我們已經從銳龍 9000 看到了更好的散熱性能,並且隨着 X3D 版本預計在今年晚些時候推出,我們預計這些版本將更加高效。雖然尚未達到基於 Arm 的 CPU 的低功耗水平,但它正朝着正確的方向邁進。

在兩家公司多年的相互競爭之後,CPU 市場又變得令人興奮起來。來自高通和蘋果的基於 Arm 的處理器表明,性能不一定以功耗或電池壽命爲代價,這迫使英特爾和 AMD 重新考慮他們的計劃。憑藉英特爾酷睿 Ultra 系列 2,Chipzilla 旨在迴應其無法高效且強大的說法,到目前爲止,電池壽命超出了預期。唯一的問題在於,在處理能力方面,它並未完全戰勝高通或 AMD 的 Ryzen AI Pro 系列,但在市場圍繞效率進行重新調整時,這沒什麼關係。最終結果是一樣的,筆記本電腦電池續航更久,臺式 CPU 運行更涼爽,夏天坐在臺式電腦旁邊時也不會出汗。