هر آنچه از نسل سوم پردازنده‌های رایزن می‌دانیم

از راه رسیدن پردازنده‌های نسل اول رایزن (سری ۱۰۰۰) شرکت AMD مثل پرچم‌دار Ryzen 1800X، بازار پردازنده‌ها را طوری گرم کرد که تا چند سال قبل از آن اصلاً قابل تصور نبود. رونمایی از پردازنده‌های جدید تبدیل به نیروی محرکه‌ای شد که اینتل را مجبور به رقابت و بازنگری در کلِ سبد محصولاتش کرد. اما این تنها اولین یورش کارزاری بود که AMD با پردازنده‌های معماری Zen خود به راه انداخت. سال گذشته AMD حرکت خود را با تراشه‌های ۱۴ نانومتری نسل اول رایزن به سمت دومین نسل این پردازنده‌ها یا سری ۲۰۰۰ تداوم بخشید و معماری +Zen را جایگزین معماری پایه کرد.

تراشه‌های جدید رایزن قدم تحول‌آفرینی در کارنامه‌ی AMD بود؛ اما در حال حاضر این شرکت با شور و حرارتی وصف‌ناپذیر در حال توسعه‌ی ریزمعماری Zen 2 است. ماحصل این معماری جدید پردازنده‌های نسل سوم یا سری ۳۰۰۰ رایزن هستند که با فناوری ۷ نانومتری ساخته و روانه‌ی بازار سخت‌افزار خواهند شد. اگر AMD بتواند شاهکار جدیدش را با یک برنامه‌ی زمانبندی دقیق به دست مصرف‌کنندگان برساند، درحالی‌که اینتل همچنان در تلاش برای عرضه‌ی پردازنده‌های ۱۰ نانومتری خود است، برای اولین‌بار در تاریخ، این شرکت گوی سبقت را در عرصه‌ی ساخت پردازنده‌ از رقیب دیرینه اینتل خواهد ربود.

در CES 2019 مدیر‌عامل نامدار شرکت AMD خانم لیزا سو با پردازنده‌ی اولیه‌ی نسل سوم رایزن و پردازنده‌ی گرافیکی Radeon VII به اجرای قسمت‌هایی از یک بازی پرداخت. تراشه‌های ۷ نانومتری AMD اولین پردازنده‌های دسکتاپی خواهند بود که از استاندارد ارتباطی PCIe 4.0 x16 درست در زمان عرضه پشتیبانی خواهند کرد. این پشتیبانی مستلزم آن است که تراشه‌های مادربرد سری ۵۰۰ AMD هم هماهنگ با استاندارد جدید عمل کند.

AMD صحنه‌های زنده‌ای را از رقابت نفس‌گیر یک پردازنده‌ی نسل سوم رایزن و پردازنده‌ی پرچم‌دار اینتل Core i9-9900K به معرض نمایش گذاشت. به این نکته باید توجه داشت که AMD هنوز به‌طور کامل طراحی پردازنده‌ی نسل بعد خود را تنظیم و بهینه نکرده است؛ به عبارت دیگر احتمالاً پردازنده‌های نسل سومی رایزن در زمان عرضه سطح عملکرد بالاتری نسبت به تراشه‌‌ی ذکرشده خواهند داشت. پردازنده ۸ هسته/۱۶ رشته‌ای رایزن در حین پردازش سنگین چند‌رشته‌ای نرم‌افزار Cinebench، نمایش عملکرد تقریباً برابری با یک پردازنده‌ی Core i9-9900K داشت؛ امتیاز پردازنده‌ی رایزن در انتها ۲۰۵۷ و امتیاز پردازنده‌ی اینتل در پایان ۲۰۴۰ بود.

ارقام توان مصرفی پردازنده‌ی رایزن در خلال این نمایش تحسین‌برانگیز بود، این تراشه ۳۰ درصد مصرف انرژی کمتری را نسبت به پردازنده‌ی اینتل ثبت کرد. پردازنده‌ی پرچم‌دار اینتل برای رسیدن به سطوح عملکرد بهینه نیازمند مادربرد رده‌بالا، منبع تغذیه‌ی قدرتمند و خنک‌کننده‌ای قوی‌ است؛ اما توان مصرفی نسبتاً پایین پردازند‌ه‌ی رایزن گویای آن است که با هزینه‌ی بسیار کمتر می‌توان یک سیستم هماهنگ و سازگار با این تراشه برپا کرد. بنابراین AMD درکنار سطح عملکرد یکسان با پردازنده‌ی پرچم‌دارِ رقیب، ارزش خرید بالاتر خود را حفظ می‌کند.

همان‌طور که انتظار می‌رفت پردارنده‌ی نسل سوم رایزن از یک چیدمان چند‌چیپلتی، شبیه به چیدمان پردازنده‌ی سرور EPYC Rome این شرکت استفاده می‌کند. طراحی ماژولار پردازنده‌های نسل آینده‌ی AMD شامل یک چیپلت هشت‌هسته‌ای با فناوری ساخت ۷ نانومتری (ساخت TSMC) است که به یک I/O Die با فناوری ساخت ۱۴ نانومتری (ساخت گلوبال فاندریز) متصل می‌شود. I/O Die دربرگیرنده‌ی کنترلرهای حافظه، لینک‌های Infinity Fabric و اتصالات ورودی/خروجی (I/O) است. جدای از پشتیبانی این تراشه از استاندارد PCIe 4، AMD همچنان از ارائه‌ی اطلاعات بیشتر در مورد قطعات این تراشه اجتناب می‌کند.

همان‌طور که در شکل‌های زیر هم دیده می‌شود، AMD I/O Die بزرگ‌تر را با فاصله از Die محاسباتی (شامل هسته‌های پردازنده) کوچکتر قرار داده و فضای نسبتاً زیادی را برای جایگذاری یک CCX یا Cpu Complex هشت‌هسته‌ای دیگر رها کرده است. همچنین در این تصاویر می‌توان دید که فضایی شبیه به یک dip روی PCB وجود دارد که به‌عنوان محل نصب چیپلت هشت‌هسته‌ای ثانویه عمل خواهد کرد. لیزا سو تصریح کرده است که در این طراحی فضای کافی برای چیپلت دیگری در نظر گرفته شده و بایستی انتظار تعداد بیشتری هسته را نسبت به ۸ هسته‌ی موجود در آرایش تراشه‌ی اولیه داشت. اما مدیرعامل AMD صحبتی در مورد تعداد دقیق هسته‌ها و اضافه شدن این هسته‌های بیشتر در بدو عرضه یا در نسخه‌های بعدی این پردازنده نمی‌کند.

AMD در حال حاضر از فناوری Infinity Fabric نسل دوم برای اتصال میان Die محاسباتی به Die ورودی/خروجی استفاده می‌کند که اصلی‌ترین محور طراحی کنونی این شرکت است. این طراحی به کمک AMD  خواهد آمد تا سطوحی از پردازنده را که به‌خوبی تطبیق‌پذیر نیست؛ شامل کنترلرهای حافظه و واحدهای ورودی/خروجی، به یک تراشه‌ی بالغ و آزموده منتقل کند و از مزایای اقتصادی، عملکردی و چگالی ترانزیستور تراشه‌ی ۷ نانومتری خود برای عملکردهای مهم‌تر محاسباتی بهره گیرد. طراحی خلاقانه‌ی AMD نشانه‌ای از گرایش گسترده‌تر صنعت سخت‌افزار به معماری‌های ناهمگن است.

AMD راه را برای پشتیبانی پردازنده‌های سرور EPYC Rome هفت نانومتری از استاندارد PCIe 4 باز گذاشته و همین روند را در مورد پردازنده‌های رایزن سری ۳۰۰۰ خود نیز در پیش گرفته است. با این وجود، ‌‌AMD تصریح کرده است که با وجود سازگاری پردازنده‌های نسل جدید رایزن با مادربردهای طراحی‌شده برای اولین سری این پردازنده‌ها، پشتیبانی کامل از استاندارد PCIe 4 نیازمند مادربردهای به مراتب جدیدتری است.

اما هنوز تمام امیدها برای سیستم‌های دسکتاپ فعلی مجهز به پردازنده‌های رایزن از دست نرفته است. نمایندگان AMD خبر از پشتیبانی مادربردهای سری ۳۰۰ و ۴۰۰ کنونی این شرکت با سوکت AM4 از استاندارد ارتباطی جدید داده‌اند. AMD این قابلیت را در مشت خود نگاه نخواهد داشت، اما در اصل سازندگان مادربرد عهده‌دار تطبیق و تأیید صلاحیت مورد به مورد مادربردهای خود برای پشتیبانی از استاندارد جدید هستند. سازندگان مادربرد پشتیبانی از استاندارد جدید را با به‌رو‌زرسانی بایوس امکان‌پذیر خواهند ساخت، اما این به‌روزرسانی‌ها تنها با صلاح‌دید شرکت سازنده منتشر خواهد شد.

پردازنده‌های نسل سوم رایزن از PCIe 4 پشتیبانی می‌کنند و منطقی است که تصور کنیم تراشه مادربرد نسل بعدی AMD که عمدتا با سری ۵۰۰ از آن یاد می‌شود، به نوبه‌ی خود با این استاندار سازگار باشد. منابع اطلاعاتی می‌گویند تراشه‌های سری ۵۰۰ AMD که با فناوری ۱۴ نانومتری تولید می‌شوند، توان مصرفی بیشتری (با ۱۵ وات مصرف) نسبت به تراشه‌های ۲۸ نانومتری (با ۸ وات مصرف) مادربردهای کنونی دارند؛ اما علت این میزان مصرف انرژی بالاتر، باز هم به پشتیبانی این تراشه‌ها از استاندارد PCIe 4 برمی‌گردد. اطلاعاتی در مورد تعداد Lane تخصیص‌یافته به تراشه جدید در دست نیست، اما این مسیرهای ارتباطی سریع‌تر برای استفاده از انواع مختلف تجهیزات I/O مدرن راهگشا خواهد بود.

تولید‌کنندگان مادربرد می‌گویند که AMD برای ساخت تراشه جدید خود به همکاری با شرکت Asmedia خاتمه داده است، اما خود AMD نظر دیگری دارد و می‌گوید به همکاری با این شرکت ادامه خواهد داد؛ اما تراشه‌های جدید «متفاوت‌تر از قبل» ساخته و پرداخته خواهند شد. این بدان معنا است که AMD بخش‌های مختلف تراشه را خود طراحی کرده و IP Block-های کلیدی نظیر پورت USB 3.1 را تحت لیسانس Asmedia تولید خواهد کرد.

AMD وعده داده است که سوکت‌های AM4 این شرکت تا سال ۲۰۲۰ میزبان تمامی پردازنده‌های خانواده‌ی رایزن باشد. به عبارت دیگر، امکان استفاده از پردازنده‌های رایزن این شرکت روی هر مادربردی با سوکت AM4 فراهم است و این به مشتریان قابلیت ارتقای پایداری را در مسیر آینده خواهد داد. این رویه AMD را مقایسه کنید با تغییرات مداوم سوکت پردازنده‌های اینتل که هوادارانش را گاه و بی‌گاه مجبور به تغییر کل برد و قطعات، مبتنی بر تراشه جدید می‌کند. پشتیبانی دیرپای AMD از سوکت AM4 مزیتی فزاینده برای مشتریان این شرکت به شمار می‌رود؛ اما گزینه‌های پیش‌روی شرکت را برای توسعه‌ی پردازنده‌های سری ۳۰۰۰ با محدودیت رو‌به‌رو می‌کند.

سوکت ‌AM4 اشاره‌های غیرمستقیمی به پیکربندی‌های ممکنِ پردازنده نسل بعدی رایزن دارد. همان‌طور که می‌دانیم این سوکت از دو کانال حافظه‌ی DDR4 پشتیبانی می‌کند و قرار نیست با آمدن پردانده‌های نسل جدید تغییری در این ویژگی داده شود؛ چرا که دو کانال حافظه‌ی رم نیازمند پین‌هایی اختصاصی روی پردازنده برای ایجاد ارتباط است. با درنظرگرفتن تنظیمات کنونی سوکت AM4 تراشه‌های جدید احتمالاً از یک کنترلر حافظه‌ی دو کاناله برخوردار خواهند بود.

AMD چیزهای زیادی از فناوری ساخت ۷ نانومتری انحصاری‌اش بروز نداده است. با این وجود این شرکت در مراسم آغاز به کار پردازنده‌های دیتاسنتر خود EPYC مدعی شد که فرایند ساخت جدید امکان ایجاد چگالی ترانزیستور دو برابری را همگام با کاهش توان مصرفی به نصف در عین ثابت ماندن سطح عملکرد پردازنده فراهم می‌کند.

مدیر حوزه‌ی فناوری AMD مارک پیپرمستر می‌گوید فناوری ساخت جدید موجب افزایش کارایی تراشه تا ۲۵ درصد می‌شود. اما وی در گفت‌وگو با EETimes تصریح می‌کند که حرکت به سمت لیتوگرافی جدید از جهاتی چالش‌برانگیز است. وی می‌گوید:

قانون مور به‌کندی حرکت می‌کند، تراشه‌های نیمه‌هادی گران‌تر در‌می‌آید و ما آن کشش فرکانسی که قبلاً داشتیم را دیگر نداریم.

وی طی مصاحبه‌ای در خلال مراسم رونمایی AMD، مهاجرت به فناوری ساخت ۷ نانومتری را به وزنه‌ی سنگینی تشبیه می‌کند که «نقاب‌ها، سرسختی‌ها و حالات پارازیتی بیشتری دارد».

پیپرمستر همچنین می‌گوید:

پیشروی به سمت فرایند تولید EUV یا Extreme Ultraviolet که با ساخت تراشه‌های ۷ نانومتری ارتباط تنگاتنگی دارد، فقط فرصت‌هایی حداقلی برای افزایش سطح عملکرد پردازنده در اختیار تولیدکننده قرار می‌دهد.

نباید فراموش کنیم که عرف نام‌گذاری تراشه بیشتر بر جنبه‌های بازاریابی آن متمرکز است تا آنکه اشاره‌ای به مبنای متریک به‌دست‌آمده طی سنجش‌های دشوار داشته باشد. لذا فناوری ساخت ۷ نانومتری TSMC چگال‌تر از فناوریِ در دست اقدام و بارها به تأخیر افتاده‌ی ۱۰ نانومتری اینتل نیست. فرایند ساخت ۱۰ نانومتری اینتل درواقع چگال‌تر (دارای چگالی ترانزیستور بیشتر در هر واحد سطح تراشه) از فرایند ساخت ۷ نانومتری شرکت تایوانی است. در فرایند ساخت ۱۰ نانومتری اینتل (6T) صد میلیون ترانزیستور در هر میلی‌متر‌مربع از تراشه جای‌ گرفته است، حال آنکه در فناوری ساخت ۷ نانومتری شرکت تایوانی (7.5T) این عدد به ۶۶ میلیون ترانزیستور می‌رسد.

AMD با نگاهی به هزینه‌های سنگین بدو قرارداد برای توسعه‌ی تراشه‌ی جدید خود که توسط شریک تجاری اصلی‌اش GlobalFoundries پیشنهاد شده بود، این شرکت را از چرخه‌ی رقابت برای تولید تراشه‌های ۷ نانومتری کنار گذاشت. AMD به رساندن تراشه‌ی جدید و به‌کار‌گیری آن به‌عنوان ابزاری برای تحویل ریزمعماری Zen 2 به بازار متعهد خواهد ماند؛ اما این کار را در شراکت با شرکت تایوانی TSMC عملیاتی خواهد کرد. TSMC بنیاد شراکت تجاری ممتازی در صنعت تولید نیمه‌هادی است و لذا AMD در معرض رقابت با بازیگران بزرگی مثل اپل، کوالکام و انویدیا قرار خواهد گرفت که این رقابت شامل تخصیص خطوط تولید شرکت تایوانی به فرایند ساخت ویژه‌ی AMD نیز خواهد بود.

بااین‌حال گزارش‌های اخیر حاکی از آن است که تولید تراشه‌ی ۷ نانومتری گران تمام می‌شود، پس برخی از بازیگران عمده‌ی این کارزار دوباره به توسعه‌ی تراشه‌های پیشتاز کنونی روی آورده‌اند و لذا ۱۰ درصد ظرفیت تولید ۷ نانومتری شرکت تایوانی در حال حاضر بلااستفاده مانده است. این موضوع برای AMD مثل تیغ دو لبه است، در حالی‌که این شرکت نباید مشکل خاصی را برای تأمین تراشه‌های خود از طرف شریک تایوانی تجربه کند، هزینه‌های بالاتر و فزاینده‌ی تراشه‌ی فشرده‌تر بدان معنا است که نباید منتظر افت قیمت خاصی در این پردازنده‌ها نسبت به تراشه‌های نسل دوم رایزن باشیم.

به‌تازگی AdoredTV گزارش کرده ک یک منبع که نخواست نامش فاش شود، لیستی از مشخصات پردازنده‌های جدید AMD را برای این رسانه ارسال کرده است. در این اطلاعات افشا‌شده، ادعا شده است که تراشه‌های جدید رایزن در سه‌ماهه‌ی اول سال ۲۰۱۹ عرضه خواهند شد، اما برخی جزییات این اسناد منطقی و قابل پذیرش نیست.

مثلاً در این گزارش آمده است که AMD انواع پردازنده‌های نسل سوم خود را در کنفرانس CES علنی ساخته؛ در حالی‌که در CES امسال AMD اطلاعات جزیی پردازنده‌های خود را رسانه‌ای نکرد. کمبود اطلاعات در مورد تراشه‌های نسل سوم رایزن، مسئله‌ای منطقی و مستدل است؛ چرا که اکثر مشخصات نهایی این محصولات نظیر سرعت کلاک و نوع قیمت‌گذاری عموماً در آخرین مراحل فرایند ساخت و توسعه‌ اعلام می‌‌شود.

جدولی که اسناد افشاگر از مشخصات و قیمت پردازنده‌های نسل سوم رایزن به دست می‌دهد، به این شرح است.

چند بند دیگر از این اسناد هم در هاله‌ای از ابهام است. مدل قیمت‌گذاری مندرج در جدول فوق در مقایسه با محدوده‌ی قیمت‌گذاری فعلی شرکت AMD منطقی نیست. در هر سطر جدول پردازنده‌ای با تعداد هسته‌ی دو برابر نسبت به پردازنده مشابه نسل قبل؛ اما با همان قیمت پردازنده‌ی قدیمی‌تر ارائه شده است. این موضوع در تناقض آشکار با هزینه‌های بالاتر ساخت تراشه‌ی ۷ نانومتری است. AMD با مدل قیمت‌گذاری انقلابی خود برای پردازنده‌های نسل اول رایزن پایه‌گذار اقدامی جنجالی و بدیع در صنعت سخت‌افزار شد. انتشار پردازنده‌های نسل اول به منزله‌ی یک بازنگری جامع در صف‌آرایی محصولات این شرکت بود.

در حال حاضر این شرکت به‌روز رسانی دنباله‌داری از محصولات خود را به بازار عرضه می‌کند و این بدان معنا است که چنین تغییرات بنیادینی در قیمت‌گذاری سبد محصولات AMD، صف‌آرایی فعلی محصولاتش را تحت‌الشعاع قرار خواهد داد. عرضه‌ی پردازنده‌های سری ۳۰۰۰ رایزن به بازار با چنین قیمت‌هایی به‌منزله‌ی تیر خلاص به سبد محصولات فعلی شرکت است؛ به عبارتی شرکت باید تمام زنجیره‌ی تأمین خود را قطع کند تا از ایجاد مازاد موجودی غیرقابل فروش جلوگیری نماید. این یک گزینه‌ی نامحتمل است.

برخی افراد دیگر شکاف‌های واضح‌تری در صف‌آرایی محصولات AMD گزارش کرده‌اند، شکاف‌هایی مثل TDP و فرکانس‌هایی که با سبد محصولات فعلی شرکت همخوانی ندارد. به نظر می‌رسد این نشت اطلاعات به‌ویژه با درنظرگرفتن ماهیت افشا و مدل قیمت‌گذاری رایج این شرکت درست نباشد. تنها گذشت زمان مشخص خواهد کرد که کدام قسمت‌های این اطلاعات افشاشده درست و کدام قسمت‌ها اشتباه است.

حرکت AMD به سمت تولید انبوه تراشه‌های ۷ نانومتری، پیش از آنکه اینتل با فشرده‌سازی ۱۰ نانومتری تراشه‌هایش در صدد تلافی برآید، گامی بزرگ و تاریخ‌ساز برای این شرکت خواهد بود؛ به‌ویژه اگر AMD بتواند محصول جدید خود را تا اواسط سال جاری میلادی به دست مصرف‌کنندگان نهایی برساند.

AMD درکنار فناوری ساخت جدید، ریزمعماری Zen 2 را نیز در تراشه‌های سری ۳۰۰۰ خود ارائه خواهد کرد که باعث بهبود نتایج IPC (تعداد دستورالعمل در هر کلاک) خواهد شد. چنین پیشرفتی باعث قرار گرفتن AMD در تراز رقابت با اینتل بر سر مقوله‌ای است که در حال حاضر، رقیب یک سر و گردن در آن بالاتر ایستاده است؛ یعنی مقوله‌ی سطح عملکرد در پردازش تک رشته‌ای. پیش‌نمایش توان پردازشی پردازنده‌ی AMD در نمایشگاه CES امسال نشان داد که این شرکت در سطح عملکرد نهایی به ازای هر هسته در حد و اندازه‌های اینتل است؛ اما تا زمانی‌که بار کاری بیشتری را به این پردازنده‌ها تحمیل نکنیم، نتیجه‌گیری نهایی ممکن نخواهد بود.

امروزه AMD از جنبه‌های زیادی به‌خوبی رقابت‌‌پذیر است؛ اما اگر این شرکت بتواند شکاف پردازش تک‌رشته‌ای را در پردازنده‌های خود (به‌خصوص در گیمینگ) پر کند، می‌تواند صحنه را مهیای بزرگ‌ترین غلبه‌ی تاریخ خلق پردازنده‌ها کند. چنین پیروزی تحسین‌برانگیزی همراه‌با ارزش روزافزون پردازنده‌های سرور EPYC سبب افزایش زیاد نقدینگی این شرکت شده و عملکرد بهتر AMD را در عرصه‌های بزرگتر رقابت پردازنده‌ها (بدون نام بردن از انویدیا در خط مقدم تولید پردازنده‌های گرافیکی) در سال‌های پیش روی در پی خواهد داشت.