發新品搶佔更多服務器CPU市場,市值近千億美金,AMD是如何煉成的?| 芯征程

北京時間3月16日凌晨,AMD(美國超威半導體公司)的舉行線上發佈會,首席執行官蘇姿豐(Lisa Su)正式發佈基於Zen3架構的第三代AMD EPYC(霄龍)處理器(代號「米蘭」)系列,其中包括8~64核心共計19種型號CPU。

據AMD官方介紹,這是面向服務器市場的芯片,委託台積電採用7納米芯片製造工藝來實現量產,第三代EPYC不僅在IPC性能上有約19%的提升,同時支持PCIe4和DDR4內存實現了非常高的運算吞吐量。

據外媒報導稱,此次AMD發佈服務器芯片,旨在從競爭對手Intel手中奪取更多的市場份額。

據悉,Intel也計畫在未來幾週推出最新的「冰湖」(Ice Lake)服務器芯片,這將是首款採用Intel 10nm製造工藝量產的服務器芯片(據說性能相當於7nm製造工藝的「米蘭」芯片)。

兩家在服務器市場的故事想必也將越來越精彩。

第三代 EPYC 霄龍服務器處理器性能對比

2017年AMD推出全新的第一代「Zen」構架的Ryzen處理器, 52%IPC性能提升,及其超高性價讓AMD打了一場漂亮「翻身仗」。

業界苦英特爾「擠牙膏」久矣,AMD重回高端CPU無疑是一針強心劑。

市場表現傳導到資本市場,投資者們同樣體會到「AMD YES!」。據統計,2018年至今,AMD(美國超威半導體公司)的股價從不到13美元上漲到82.5美元,漲幅超過5倍;而英特爾則僅上漲了44%左右。而在2020年,AMD的股價累計上漲了96.64%,英特爾則跌去了18%。

儘管從整體營收規模來看,AMD(紅家)在英特爾(藍家)面前還是小弟,但如今的AMD無疑已經有了與英特爾在處理器領域「較真」的實力。

而這一切變化的背後,是一家「平民」公司利用產業鏈資源以小搏大的奮鬥史,也是兩個老對手愛恨交織的「二十年沉浮」,更是信息計算的歷史與未來。

五十餘年沉浮,紅藍CP的相愛相殺

AMD與英特爾的淵源可以追溯到上世紀60年代甚至更早。

1969年,AMD在硅谷創立,僅比英特爾成立晚一年,AMD創始人桑德斯與英特爾創始人諾伊斯、摩爾都曾就職於仙童半導體。

但兩家公司可謂同源不同「命」。

英特爾的兩位創始人,一個是集成電路發明人之一,一個是著名的「摩爾定律」提出者,在創業之前,他們就已是半導體領域的名流,而AMD的創始人桑德斯是銷售出身。

創始人的「基因」差異,使得兩家公司一開始就有了完全不同的定位。AMD以市場為導向,憑藉質優價廉的產品努力成為各類產品的第二供應商。而英特爾則以技術發展為導向,逐步加大投入開發新的產品,逐步打開高性能處理器市場。

1975年,AMD反向設計了英特爾第一個8位微處理器(8008),並且於1976年與英特爾簽署了交叉許可協議之後,擁有了CPU仿製品8080A,二者第一次在微處理器產品上交匯。

這個交叉許可協議極為重要,該協議允許技術許可方和受讓方將其各自的技術使用權相互交換,供對方使用。從此AMD和英特爾都可以合法使用x86架構,這也是AMD能夠開發x86處理器的基礎。

儘管,此後數十年時間英特爾和AMD多次因該協議打官司,但最終還是保留了下來,到2016年,這份專利許可已經為AMD貢獻了70%的收入。

1982年,「藍色巨人」IBM出於供應鏈安全的考慮,迫使英特爾開放技術,全面授權AMD生產x86系列處理器,AMD成為英特爾後備供應商。此後,IBM的訂單以及隨後到來的PC時代,將英特爾推上了微處理器的頭把交椅,在一旁的小弟AMD也跟著喝了「湯」。

AMD趁著東風發展起來,其產品性能甚至一度超過英特爾。

為了阻止AMD的進一步壯大,1985年英特爾中止了此前簽訂的技術合作協議,獨家生產386處理器。

而這最終迫使AMD走上自研道路,後於1996年3月,推出了第一款完全自己工程師開發的處理器K5(因K5的推出晚於英特爾奔騰處理器,並未帶來很好的銷售)。

真正將AMD推向挑戰英特爾擂台的產品正在此時醞釀。

在比爾‧蓋茨的撮合之下,1996年1月,AMD完成了價值 8 億 6,500 萬美元收購案,將芯片設計(Fabless)公司NexGen收入麾下,前英特爾高管、奔騰之父Vinod Dham也隨之開始為AMD效命。基於NexGen開發的Nx686處理器,AMD推出了K6架構,成功獲得了與英特爾抗衡的實力產品。

此後,AMD一路優化,後幾代產品均能與英特爾平分秋色,甚至搶先一步推出1GHz CPU和64位產品。在世紀交匯之際,AMD也迎來了它的第一個「黃金時代」。

一切在2006年發生了變化。

2005年,英特爾「鐘擺計畫」,即每一次處理器微架構的更新和每一次芯片製程的更新遵循「Tick-Tock」規律,向低功耗,高吞吐量的芯片設計過渡,以酷睿2位起點,英特爾很快在主流和發燒友領域奪得了性能冠軍,開啟「黃金十年」。而AMD卻因以當時市值的50%收購圖形卡製造商ATI Technologies,面臨巨大的財務風險,後又因產品難以達到市場預期,跌入「失落十年」。

當然,「草根」出身的AMD也沒那麼容易就倒下。一場自救和革新運動,在AMD內部偷偷上演。

在這幾年裡,AMD拆分了晶圓製造部門,成立了GlobalFoundries(於2012年將股份全部出售,放棄IDM,選擇代工模式)。

2014年年末,蘇姿豐( Lisa Su )升任 AMD 總裁兼首席執行官,在上任之初就確立了 「打造偉大的產品」、「創造並深化全球客戶合作關係」、「簡化運營」三個工作重點。蘇姿豐的上任——「AMD用一位工程師接替了一位財務專家」,同樣也被視為AMD戰略轉型的重要一部分。

這些操作節省下來的資金和現金注入了處理器設計。AMD改變路線,開始走「多核心、性價比、整合平台」路線,敲開「開核」時代的大門,進入主機市場,走上與英特爾差異化的路線,同時開啟了全新架構的研發。

AMD苦苦掙扎,英特爾幾乎佔據了整個市場的主導地位。但隨著時間的推移,英特爾時鐘速度和功耗不斷攀升,只能在10nm節點上徘徊。長時間沒有給處理器市場帶來「質」的飛躍。

機會又來到了AMD這邊。

英特爾跌倒,AMD吃飽

2020年雙十一新品發佈會上,蘋果帶來了首款自研的5nm電腦芯片M1及三款採用自研芯片的Mac新品,在個人電腦CPU上再將英特爾一軍。 2021年年初,又傳出Mac產品線將全線切換到自研Apple Silicon處理器的消息。

蘋果是全球第四大個人筆記本電腦生產商,一旦徹底失去蘋果這一大客戶,損失不言而喻。

當蘋果將電腦芯片製程推進到5nm,AMD處理器在7nm工藝上大展拳腳之際,英特爾自家10nm工藝仍難量產、7nm芯片延期發佈,「14nm+++」已經成為科技圈的笑梗。

與英特爾的境遇不同,AMD的處理器CPU在市場上的受歡迎程度日漸增加。AMD處理器被黃牛倒賣、零售市場銷量屠榜的消息已經屢見不鮮。這一情況在AMD產品價格、營收利潤增速上都有所反映。

根據英特爾和AMD的2019、2020年的財報統計,2020年全年,英特爾營收達到778.7億美元,同比增長8.2%;淨利潤達到209億美元,同比下降0.7%。而2020年AMD營收同比增長45%至97.6億元,淨利潤同比增長630.2%至24.9億元。

若將二者的營收利潤增速拉入同一坐標做比較就會發現,從2019年第2季度開始,AMD的的增速就開始全面反超英特爾。

來源:網絡

與增速相對應,2017年以來,AMD 產品在CPU各細分市場的市場份額以及平均售價 (ASP)都在增長,並且保持了一定的同步。據市場調研機構SA今年2月發佈的報告顯示,AMD 的平均售價 (ASP) 在過去三年中幾乎翻了一番。由2017年的低於 53 美元,攀升至 102.61 美元,增幅約為 93.5%。CPU整體市場佔有率也從不到5%,提升到了10%以上,增幅也在100%左右。

AMD的平均售價 來源:idc

具體細分來看,在 2017 年,AMD的移動市場和桌面處理器市場份額僅有10%左右。在服務器市場幾乎沒有份額。到2020年初,AMD 台式機和筆記本電腦的份額都超過了 20%,甚至 2021 年 1 月的 Steam 用戶數據統計中達到了28%的十年高點。

這些數字無一不說明AMD正走在迅速發展的「康莊大道」上,根據彭博的數據顯示,AMD 的季度收入預計將在 2024 年較之2020年年末翻一倍。

AMD處理器市場份額變化

分析AMD崛起,能夠在PC、數據中心等市場「以小博大」的關鍵在於其產品的優秀性能和性價比。

此前Lisa Su在Hotchips上曾分享到,AMD CPU產品60%的性能提升來自於晶圓廠,還有17%來源於微架構。

一開始AMD與英特爾一樣是IDM廠商,即芯片設計、生產都涉及到的,自己的產品不交給代工廠。直到AMD將生產剝離了,又賣掉格羅方德代工廠,AMD成為了Fabless IC設計商,即無芯片生產能力,僅負責芯片設計和銷售的公司,擺脫加工工藝欠佳的不利限制。

2018年,AMD抓住半導體產業分工細化的紅利,選擇了台積電,將台積電在半導體製程和工藝上的優勢為自己所用。2019年,AMD率先推出了7nm工藝的Zen 2架構,從公開的數據來看,Zen 2架構實現了功耗降低50%(同性能下),性能提升了25%(同功耗下)。有華爾街分析師稱讚AMD在7nm 銳龍3000處理器上打了一個翻身仗,這是十多年來AMD首次在工藝及性能上首次全面超越英特爾。

可以說正是台積電給了AMD「以小」與英特爾這一「大象」搏一搏的最大助力。

不只是台積電,AMD還曾計畫「借力」ARM,開發新架構CPU,早在2016年,AMD公司就宣佈要推出一款,64位的ARM架構芯片,代號為「K12Core」(將ARM和x86內核同時視為IP模塊),但最終該芯片沒有正是上市。2020年,蘋果發佈ARM 架構的M1芯片之後,有關於AMD將要開發ARM 架構的傳聞又開始在市面上瘋傳。

假設AMD真的成功推出ARM內核的處理器,這對於整個市場的影響可能是顛覆性的。

未來的競爭:數據中心

回看歷史,仍有不少分析認為,AMD在英特爾鼎盛的十年裡,之所以沒有從市場上徹底消失,極有可能是反壟斷法的存在。而每一代新處理器的性能提升都十分有限的「牙膏廠風格」,也可能是「一家獨大」的英特爾主動選擇的利潤最大化的產品策略。

但不論事實究竟如何,英特爾與AMD之間的糾葛和競爭,並非此消彼長、弱肉強食的「野蠻故事」,更像是互相促進,並直接推動了信息時代快速發展的「英雄相惜」。

技術不會停止發展,對手也不會停止競爭。下一個戰局又會在哪?未來將會有怎樣的終局?是英特爾和AMD留給外界討論的下一個焦點。

2020年10月,AMD公司又宣佈,將會以超過300億美元(約2021億人民幣)的資金,收購FPGA龍頭企業賽靈思(Xilinx),進一步拓展產品業務版圖,與英特爾在數據中心這一更大、更核心的市場「一戰」。(此前,36氪也有對此作出分析。)

AMD和英特爾在PC市場的競爭難捨難分,但在另一塊處理器市場的競爭也許才剛剛開始——那就是數據中心服務器市場。

目前,在服務器市場,英特爾的X86在服務器領域佔統治地位。根據Mercury Research統計,2019年英特爾服務器的市場佔比達95.5%。

為什麼是數據中心?簡單來說,因為數據中心的進入門檻更高、利潤更高,而且數據中心是互聯網時代的基礎設施,未來數據中心規模還將繼續壯大。

而數據中增長的動因在於5G、AI和雲計算的快速增長,這些下游應用的發展最終都必須依靠強大的算力,而算力最終都有大大小小的數據中心進行集中調配。

《IDC全球服務器季度追蹤報告》顯示,2019年第四季度全球服務器市場廠商收入同比增長7.5%至254億美元。結合此,前瞻研究院的數據顯示,2020年全球服務器行業總體市場規模將近900億美元(約合人民幣6025億)。

若放在中國國內來看,根據中國idc圈的數據2019年,中國數據中心業務市場規模達到1562.5億元。預計2020-2022年,中國數據中心業務市場規模複合增長率為27.8%,2022年數據中心規模將達3200億元。

針對數據中心服務市場,AMD也有相應產品線。2017年6月,AMD正式發佈EPYC(霄龍)7000系列服務器處理器產品,強調高性能、個性化、安全性。2019年和2020年又相繼發佈了7nm製程第二代AMD EPYC(霄龍)系列處理器和第二代AMD EPYC(霄龍)系列處理器的「補充」。這使得AMD的數據中心處理器業務也在不斷增長,有消息稱AMD在服務器芯片的市場份額也從2017年的0.8%提升2020年8%。

現今,模塊化數據中心、刀片服務器、高密度機櫃、超大型數據中心、綠色數據中心、邊緣數據中心等概念紛紛出現,數據中心智能化趨勢也越來越明顯。

未來,AMD和英特爾等玩家們面對的是一個更具變化的數據中心市場。這也就要求服務器廠商要在性能之外,更關注能耗、敏捷、延遲等諸多問題。

同樣,這些訴求也不再是某一單一技術或產品可以滿足的。服務器將會趨向於CPU、GPU、FPGA和其他加速器的混合架構,市場上也會出現併購和聯合。

2015年,英特爾以167億美元的價格收購FPGA廠商Altera公司,2018年底,英特爾明確了從「以PC為中心」轉向「以數據為中心」的戰略,開始佈局XPU——將重心從單獨CPU轉移到跨CPU、GPU、FPGA和其他加速器的混合架構。

2020年10月,AMD更是宣佈計畫以350億美元收購FPGA全球老大「賽靈思」,這是芯片行業有史以來三大收購之一,AMD將借此拼成CPU+GPU+FPGA的產品線版圖,邁向下一代異構計算,積極構建AMD EPYC生態版圖,同時也開放服務器芯片的定製業務。

不僅是英特爾,英偉達也收購芯片廠商Mellanox Technologies,並計畫收購芯片IP供應商ARM,將CPU納入囊中,同樣瞄準服務器市場。

未來,在數據中心的競爭場上,AMD對手絕不只有英特爾,所面臨的困難和挑戰也更加複雜多樣。

但通過分析AMD的沉浮起落,與巨頭的競爭合作,我們也能發現幾個或許也能在未來市場中同樣適用的通關密碼:

1、策略為先,產品為王,差異化競爭

在微處理器或者說PC市場發展的早期,AMD並不是唯一能與英特爾競爭公司。但最後能一步步頑強發展,成為英特爾CPU領域的最大競爭對手的卻只有它。

這與它每一步的發展策略極為相關:

  • 成立初期,AMD先以高性價比的傳統半導體代理、研發、銷售為主線,拿下了軍方以及多方企業訂單,獲得了資金、技術、人才的原始資本;

  • 在二十世紀七八十年代,確立並執行了英特爾的"第二供應商"的策略;

  • 二十世紀末到二十一世紀初,在黃金時期,AMD樹立其自有品牌產品體系;蟄伏期,則繼續"第二供應商"的策略,整合資源,調整業務結構,避開對手鋒芒,差異化發展;

  • 2015年後,確定長期聚焦在高性能計算市場的策略。

總的來看,每一策略都有收有放,在穩定發展的同時,也有積累和突破,而且始終都是建立在產品特性的基礎之上。從重新設計英特爾的產品,到自研核心產品,再通過收購擴充產品線,可以說產品才是AMD策略的根基。

2、與產業革命同行

半導體產業蓬勃發展,創新與產業革命分不開。計算機從大型系統走向小型化、個性化,市場對處理器性能、功耗要求越來越高,需求也越來越細分,一家公司已經不大可能獨自滿足所有需求。

5G、AI和雲計算的發展正在推進更多傳統產業的進化,半導體行業全球分工局面已經形成,同時越來越多的手握頂尖技術的玩家創業,正在一步步豐富半導體行業的技術和應用創新。

如今,AMD也正在調整併購策略、產品佈局來順應產業的變化,力圖在新一個黃金節點更上一層樓。

AMD的征程是一個「草根」憑藉自身苛刻努力、因勢變通、乘勢而起的逆襲故事,但這並不終點,而是下一場征途的起點。

當前,AMD手握高性能CPU、GPU產品、可不斷優化的自主可控芯片架構系統以及可調度的全球半導體供應鏈資源等一手好牌,可以與英特爾、英偉達等業內巨頭同桌競技。下一個十年,AMD的真香定律能否延續,值得期待。

原創文章,作者:汝晴。

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