AMD RDNA的4年：又一個(gè)Zen還是新的Bulldozer？ ? 2019年，AMD推出了一款新的GPU架構(gòu)，這是該公司七年來(lái)首次推出主要的圖形芯片設(shè)計(jì)。自首次亮相以來(lái)，該架構(gòu)經(jīng)歷了兩次修訂，強(qiáng)調(diào)了chiplet和緩存在渲染領(lǐng)域的重要性。鑒于這些發(fā)展，評(píng)估AMD憑借其工程能力所取得的成就并考慮每次更新的影響是有意義的。

我們將探索這項(xiàng)技術(shù)，評(píng)估其在游戲中的表現(xiàn)，并研究其對(duì)AMD的財(cái)務(wù)影響。

RDNA是否像Zen一樣取得了巨大的成功?或者，各種各樣的修改是否會(huì)給AMD帶來(lái)另一個(gè)“Bulldozer”時(shí)刻?讓我們來(lái)看看。

為什么GCN需要改變

目前AMD的GPU 分為兩個(gè)截然不同的產(chǎn)品領(lǐng)域，一個(gè)是針對(duì)游戲的，另一個(gè)是用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的。

然而，它們都有著相同的傳統(tǒng)——一種被稱為Graphics Core Next（GCN）的架構(gòu)。它首次出現(xiàn)于2012年，盡管在此過(guò)程中進(jìn)行了一些重大修改，但仍使用了近10年。GCN是對(duì)其前身TeraScale的徹底改革，從一開(kāi)始，它就被設(shè)計(jì)為具有高度可擴(kuò)展性，在圖形和通用計(jì)算（GPGPU）應(yīng)用中同樣適用。

縮放是處理單元組合在一起的方式。從GCN的最初版本到最終版本，GPU的基礎(chǔ)由4個(gè)計(jì)算單元(CU)組成。

每個(gè)處理器都包含4個(gè)SIMD(單指令，多數(shù)據(jù))矢量單元，在16個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)上執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，大小為32位，還有一個(gè)標(biāo)量單元用于基于整數(shù)的邏輯運(yùn)算。

每個(gè)矢量SIMD都有一個(gè)64 kB的寄存器文件，所有四個(gè)單元共享一個(gè)64 kB的暫存塊(稱為本地?cái)?shù)據(jù)共享，LDS)，所有處理單元共享一個(gè)16 kB的L1數(shù)據(jù)緩存。四組CU共享一個(gè)16 kB的標(biāo)量緩存和一個(gè)32 kB的指令緩存，所有這些緩存都鏈接到一個(gè)GPU級(jí)的L2緩存。

到2018年GCN 5.1發(fā)布時(shí)，這些都沒(méi)有太大變化，盡管對(duì)緩存層次結(jié)構(gòu)的操作方式進(jìn)行了多次改進(jìn)。然而，對(duì)于游戲世界來(lái)說(shuō)，GCN有一些明顯的缺點(diǎn)，但可以總結(jié)為，對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，從芯片中獲得處理吞吐量和帶寬利用率方面的最佳性能是一個(gè)挑戰(zhàn)。

例如，GPU以64個(gè)線程為一組(每個(gè)線程稱為一個(gè)波或波前)進(jìn)行調(diào)度，每個(gè)SIMD單元可以使用不同的波發(fā)出，最多排隊(duì)10個(gè)深度。然而，指令的發(fā)布率是每4個(gè)周期1次，因此為了確保單元保持繁忙，需要調(diào)度大量線程——這在計(jì)算世界中是可以實(shí)現(xiàn)的，而在游戲中則不然。

GCN的第一個(gè)版本擁有稱為異步計(jì)算引擎（ACE）的硬件結(jié)構(gòu)。當(dāng)涉及到在3D游戲中的渲染幀時(shí)，GPU會(huì)由排在長(zhǎng)隊(duì)列中的系統(tǒng)發(fā)出命令。然而，它們并不都需要按照嚴(yán)格的線性順序完成，這就是ACE發(fā)揮作用的地方。

基于GCN的GPU基本上可以將隊(duì)列分成三種不同的類型(分別用于圖形命令、計(jì)算工作和數(shù)據(jù)事務(wù))，然后相應(yīng)地對(duì)它們進(jìn)行調(diào)度。然而，當(dāng)時(shí)Direct3D API對(duì)該系統(tǒng)沒(méi)有太多支持，盡管2015年Direct3D 12發(fā)布后，異步著色就風(fēng)靡一時(shí)。AMD利用了這一點(diǎn)，使GCN更加專注于計(jì)算。

這一點(diǎn)從AMD在高端游戲顯卡市場(chǎng)推出的最新產(chǎn)品——售價(jià)700美元的Radeon VII(見(jiàn)下圖)中可以明顯看出。它在4096位寬總線上擁有60個(gè)cu(完整芯片有64個(gè)cu)和16gb HBM2內(nèi)存，絕對(duì)是一個(gè)GPU怪物。

與同樣售價(jià)700美元的GeForce RTX 2080相比，它在某些游戲中可能會(huì)更快，但大多數(shù)基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果表明，該架構(gòu)并不適合現(xiàn)代3D游戲世界。

GCN 5.1主要用于專業(yè)工作站卡，Radeon VII本質(zhì)上只不過(guò)是一款權(quán)宜之計(jì)的產(chǎn)品，專為游戲愛(ài)好者而設(shè)計(jì)，而下一代GPU正準(zhǔn)備亮相。

僅僅四個(gè)月后，AMD發(fā)布了長(zhǎng)期運(yùn)行的GPU架構(gòu)的繼任者RDNA。通過(guò)這一新設(shè)計(jì)，AMD成功解決了GCN的大部分故障，第一款采用這種架構(gòu)的顯卡Radeon RX 5700 XT清楚地突顯了它比GCN更適合游戲。

GPU的“一小步”

2017年推出Ryzen系列CPU時(shí)，采用了新的Zen設(shè)計(jì)，買(mǎi)家得到了全新的架構(gòu)，從頭開(kāi)始重新構(gòu)建。RDNA的情況并非如此，因?yàn)榛靖拍钤诒举|(zhì)上仍然類似于GCN。然而，幾乎所有內(nèi)部的東西都經(jīng)過(guò)了調(diào)整，使游戲開(kāi)發(fā)者更容易從GPU中獲得最大可能的性能。?

每個(gè)CU的SIMD計(jì)數(shù)從4個(gè)切換到2個(gè)，每個(gè)CU現(xiàn)在處理32個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而不是16個(gè)。調(diào)度單元現(xiàn)在可以以32或64的批處理線程，在前者的情況下，SIMD單元現(xiàn)在可以被發(fā)出，并在每個(gè)周期處理一條指令。

僅這兩個(gè)變化就使開(kāi)發(fā)人員更容易讓GPU保持忙碌，盡管這確實(shí)意味著編譯器在選擇正確的波大小進(jìn)行處理時(shí)需要做更多的工作。AMD為計(jì)算和幾何著色器選擇了32，為像素著色器選擇了64，盡管這并不是一成不變的。

CU現(xiàn)在是成對(duì)分組的（稱為工作組處理器，WGP），而不是四元組，雖然指令和標(biāo)量緩存仍然是共享的，但它們現(xiàn)在只需要為兩個(gè)CU提供服務(wù)。最初的16kB L1緩存被調(diào)整并重新標(biāo)記為L(zhǎng)0，而新的128kB L1現(xiàn)在為四個(gè)WGP提供服務(wù)——兩個(gè)WGP都具有128字節(jié)大小的緩存線（有助于提高內(nèi)部帶寬利用率）。

現(xiàn)在，GPU的每個(gè)部分都使用了無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮，全面降低了延遲，甚至更新了紋理尋址單元。所有這些更改都有助于減少移動(dòng)數(shù)據(jù)、刷新緩存等所浪費(fèi)的時(shí)間。

但也許RDNA第一個(gè)版本最令人驚訝的方面不是架構(gòu)上的變化，而是它的第一次迭代是在中端、中等價(jià)位的顯卡上。Radeon RX 5700 XT中的Navi 10芯片并不是一塊巨大的硅片，里面裝有計(jì)算單元，而是只有251平方毫米的大小和40個(gè)CU。它與Radeon VII中的Vega 20 GPU在同一臺(tái)積電N7工藝節(jié)點(diǎn)上制造，體積小24%，這對(duì)晶圓產(chǎn)量來(lái)說(shuō)非常好。

然而，它的CU也減少了38%，盡管就晶體管數(shù)量而言，人們不可能指望所有額外的更新和緩存都是免費(fèi)的。但在游戲中測(cè)試時(shí)，它的平均速度僅比Radeon VII慢9%，最重要的是，它便宜了300美元。

總的來(lái)說(shuō)，它是新架構(gòu)的一個(gè)有希望的入口，因?yàn)镽DNA是朝著正確方向邁出的一步，盡管有點(diǎn)小。由于其性能介于Radeon RX Vega 56和Radeon VII之間，它在速度、功耗和零售價(jià)格之間取得了良好的平衡。

不過(guò)，新GPU的推出并非沒(méi)有問(wèn)題，盡管RDNA在近30種不同的產(chǎn)品中找到了歸宿（通過(guò)三種芯片設(shè)計(jì)變體），但一些人對(duì)AMD沒(méi)有更強(qiáng)大的產(chǎn)品可供銷售感到失望。

幸運(yùn)的是，他們不用等太久這一問(wèn)題就能被解決。

RDNA第二輪

Radeon RX 5700 XT發(fā)布一年多后，當(dāng)世界正在與全球疫情作斗爭(zhēng)時(shí)，AMD發(fā)布了RDNA 2。從表面上看，除了兩個(gè)新的東西之外，幾乎沒(méi)有什么變化——紋理單元被升級(jí)，以便它們可以執(zhí)行光線三角形相交測(cè)試，并且添加了額外的最后一級(jí)緩存(LLC)。

前者是一個(gè)具有成本效益的補(bǔ)充，使GPU能夠以最少的額外晶體管數(shù)量處理光線跟蹤，但后者并不是零碎的產(chǎn)品，因?yàn)樗h(yuǎn)不止幾MB。在GPU歷史上，6MB的LLC被認(rèn)為是“大”的，所以當(dāng)AMD在第一個(gè)RDNA 2芯片Navi 21中硬塞進(jìn)128MB時(shí)，它不僅震驚了GPU愛(ài)好者，而且永遠(yuǎn)改變了圖形處理器的發(fā)展方向。

雖然由于芯片制造方法的改進(jìn)，處理器變得越來(lái)越快，能力也越來(lái)越強(qiáng)，但DRAM卻很難跟上。要使數(shù)十億個(gè)微小的電容器收縮而不出現(xiàn)問(wèn)題要困難得多。不幸的是，GPU越強(qiáng)大，就需要越多的內(nèi)存帶寬來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)。

英偉達(dá)選擇采用美光的GDDR6X技術(shù)，并在GPU上添加大量?jī)?nèi)存接口來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。然而，這種RAM比標(biāo)準(zhǔn)GDDR6更貴，額外的接口只會(huì)使芯片尺寸更大。AMD的方法是利用其CPU部門(mén)的緩存技術(shù)，并在其RDNA2芯片中注入大量LLC。

通過(guò)這樣做，對(duì)容納快速RAM的寬內(nèi)存總線的需求顯著減少，所有這些都有助于控制GPU芯片尺寸和顯卡價(jià)格。芯片尺寸在這里很重要，因?yàn)镹avi 21本質(zhì)上是兩個(gè)Navi 10（總共80個(gè)CU），都被一堵緩存墻包圍。

后者由103億個(gè)晶體管組成，而新芯片容納了這個(gè)數(shù)字的兩倍多——268億個(gè)。額外的62億美元主要用于所謂的無(wú)限緩存，盡管還有其他變化。AMD對(duì)整個(gè)架構(gòu)進(jìn)行了重新調(diào)整和精簡(jiǎn)，使RDNA 2芯片能夠以比其前身更高的時(shí)鐘速率運(yùn)行。

當(dāng)然，如果最終產(chǎn)品不好，這些都無(wú)關(guān)緊要。盡管Radeon RX 6900 XT的售價(jià)為1000美元，但它提供了GeForce RTX 3090級(jí)別的性能，價(jià)格比它低500美元。它并不總是處于平均水平，根據(jù)所使用的游戲和分辨率，700美元的GeForce RTX 3080也一樣快。

在這個(gè)價(jià)位，AMD的Radeon RX 6800 XT和RX 6800分別比RTX 3080低50美元和120美元。6800和RTX 3090的性能相差近30%，但價(jià)格相差63%。AMD可能沒(méi)有贏得性能桂冠，但不可否認(rèn)，在GPU價(jià)格無(wú)處不在的時(shí)候，這些產(chǎn)品仍然非常強(qiáng)大，物有所值。

但與此相反的是光線追蹤性能。簡(jiǎn)言之，它遠(yuǎn)不如英偉達(dá)的Ampere GPU所實(shí)現(xiàn)的好，盡管考慮到這是AMD首次涉足物理正確光建模領(lǐng)域，其功能并不令人驚訝。

英偉達(dá)選擇設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)大型定制ASIC（專用集成電路），用于處理射線三角形相交和BVH（邊界體積層次結(jié)構(gòu)）遍歷計(jì)算，AMD選擇了一種更溫和的方法。對(duì)于后者，將沒(méi)有專門(mén)的硬件，通過(guò)計(jì)算單元處理例程。

這個(gè)決定是基于保持模具尺寸盡可能小。Navi 21芯片相當(dāng)大，面積為521平方毫米，雖然英偉達(dá)很樂(lè)意提供更大的處理器（RTX 3090中的GA102面積為628平方毫米），但增加定制單元會(huì)使該領(lǐng)域更加突出。

同年11月，微軟和索尼發(fā)布了他們的新Xbox和PlayStation游戲機(jī)，這兩款游戲機(jī)都采用了定制的AMD GPU（CPU和GPU在同一個(gè)芯片中），它使用RDNA 2來(lái)處理圖形方面的問(wèn)題，不包括Infinity Cache。由于需要保持這些芯片盡可能小，AMD選擇這一特定路線的原因變得非常清楚。

這一切都是為了改善其圖形部門(mén)的財(cái)務(wù)狀況。

資金和利潤(rùn)很重要

在2021年下半年之前，AMD僅將其收入和營(yíng)業(yè)收入數(shù)據(jù)分為兩個(gè)部門(mén)：處理器和顯卡，以及企業(yè)、嵌入式和半定制。筆記本電腦中顯卡和獨(dú)立GPU的銷售收入流入前者，而Xbox和PlayStation主機(jī)的APU銷售收入流入后者。

下圖是2018年第一季度到2021年第一季度的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率情況。

RDNA于2019年第二季度推出，但這種銷售的收入要到下個(gè)季度才會(huì)真正開(kāi)始顯現(xiàn)，因?yàn)橹挥袃煞N型號(hào)的顯卡安裝了這種新芯片。我們無(wú)法判斷運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)率的增長(zhǎng)是否得益于GPU架構(gòu)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)還包括CPU銷售。

然而，從2021年第二季度開(kāi)始，AMD將報(bào)告部門(mén)重新劃分為四個(gè)部門(mén):數(shù)據(jù)中心、客戶端、游戲和嵌入式。第三個(gè)部門(mén)涵蓋了所有與GPU相關(guān)的內(nèi)容，包括最終出現(xiàn)在主機(jī)中的APU，并且畫(huà)面更加清晰。

現(xiàn)在可以看到，AMD的顯卡部門(mén)的利潤(rùn)是四個(gè)部門(mén)中最弱的。AMD曾表示，在2022財(cái)年，僅一家客戶就貢獻(xiàn)了該公司全部收入的六分之一，其他人猜測(cè)這家客戶就是索尼。如果情況確實(shí)如此，那么PlayStation 5 APU的銷售額就占了游戲行業(yè)收入的50%以上。?

在那個(gè)財(cái)政年度，獨(dú)立顯卡的發(fā)貨量急劇下降，毫無(wú)疑問(wèn)，該部門(mén)的運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)率是由游戲機(jī)銷售保持的。AMD使用臺(tái)積電制造絕大部分芯片，但訂單必須提前幾個(gè)月下——如果處理器在制造后沒(méi)有很快售出，它們必須留在配送中心，這損害了這段時(shí)間的利潤(rùn)率。

目前還沒(méi)有足夠的信息來(lái)判斷AMD在RDNA上的投資是否盈利，因?yàn)椴豢赡軐?duì)Zen的投資與數(shù)據(jù)中心和游戲的利潤(rùn)分開(kāi)。但收入數(shù)據(jù)顯示，在以上6個(gè)季度中，平均16億美元的收入導(dǎo)致了平均15%的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率——只有客戶端部門(mén)低于這個(gè)數(shù)字，這主要是由于個(gè)人電腦銷售的下滑。

與此同時(shí)，在同一時(shí)期，英偉達(dá)的圖形部門(mén)(包括臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、工作站和汽車等的圖形處理器)平均每季度收入約為36億美元，平均營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率為43%。這家綠色巨頭在獨(dú)立GPU市場(chǎng)上的市場(chǎng)份額比AMD大，所以更高的收入數(shù)字并不令人驚訝，但營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率卻令人大開(kāi)眼界。?

大部分PS5的APU是一個(gè)RDNA2 GPU。來(lái)源：Fritzchen Fritz

但值得考慮的是，AMD賣(mài)給微軟和索尼的APU不會(huì)有很大的利潤(rùn)，因?yàn)槿绻麄冇?，你就不可能?00美元買(mǎi)到一臺(tái)最新的游戲機(jī)了。一體機(jī)芯片的大規(guī)模生產(chǎn)有利于增加收入，但對(duì)直接利潤(rùn)的影響不大。

如果去掉主機(jī)芯片帶來(lái)的收入，假設(shè)它們產(chǎn)生10%的利潤(rùn)，這就意味著RDNA產(chǎn)生了相當(dāng)多的利潤(rùn)——運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)率可能高達(dá)20%。雖然比不上英偉達(dá)，但我們都知道為什么這家公司的利潤(rùn)率如此之高。

Chiplets與計(jì)算

對(duì)于AMD來(lái)說(shuō)，RDNA 2無(wú)疑是一個(gè)工程上的成功，該設(shè)計(jì)在近50種不同的產(chǎn)品中得到了應(yīng)用。然而，從財(cái)務(wù)角度來(lái)看，與其他領(lǐng)域相比，GPU一直處于次優(yōu)地位。與此同時(shí)，AMD發(fā)布了對(duì)RDNA的首次更新，該公司還宣布了一種新的僅用于計(jì)算的架構(gòu)，稱為CDNA。

這是GCN的哥斯拉，第一個(gè)使用該設(shè)計(jì)的芯片(Arcturus)擁有128個(gè)CU，在750 mm2的芯片中。計(jì)算單元已經(jīng)升級(jí)為專用矩陣單元(類似于英偉達(dá)的Tensor)，在接下來(lái)的一年里，AMD將兩個(gè)巨大的處理器裝進(jìn)了一個(gè)724平方毫米的芯片中。它的代號(hào)為Alderbaran(下圖)，很快成為許多超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目的首選GPU。

回到游戲圖形領(lǐng)域，AMD希望更多地利用其CPU專長(zhǎng)。RDNA 2中的無(wú)限緩存是由于為其Zen處理器開(kāi)發(fā)高密度L3緩存和無(wú)限Fabric互連系統(tǒng)而產(chǎn)生的。

因此，對(duì)于RDNA 3來(lái)說(shuō)，很自然地，它將使用另一個(gè)CPU成功:chiplets。

但是怎么做呢?在中央處理器中物理分離內(nèi)核要容易得多，因?yàn)樗鼈兺耆?dú)立運(yùn)行。在絕大多數(shù)AMD的臺(tái)式PC、工作站和服務(wù)器cpu中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)至少有兩個(gè)所謂的chiplets:一個(gè)容納核心(核心復(fù)雜芯片，CCD)，另一個(gè)容納所有輸入/輸出結(jié)構(gòu)(IOD)。它們之間的主要區(qū)別是CCD的數(shù)量。?

在GPU中做這樣的事情是一項(xiàng)艱巨得多的任務(wù)。Navi 21 GPU是一個(gè)由四個(gè)獨(dú)立處理器組成的大塊，每個(gè)處理器包含10個(gè)WGP、光柵化器、渲染后端和L1緩存。有人可能會(huì)認(rèn)為這些將是分離成離散chiplets的理想選擇，但是大量數(shù)據(jù)事務(wù)所需的互連系統(tǒng)將抵消任何成本節(jié)約，并增加了許多不必要的復(fù)雜性和功耗。

對(duì)于RDNA 3, AMD采取了一種更慎重的方法，一種產(chǎn)生于越來(lái)越小的工藝節(jié)點(diǎn)所面臨的限制。當(dāng)臺(tái)積電等公司宣布一種新的制造工藝時(shí)，通常會(huì)提出更高的性能、更低的功耗和更高的晶體管密度。

然而，后者是一個(gè)整體數(shù)字——晶體管和其他與邏輯和處理相關(guān)的電路當(dāng)然在繼續(xù)縮小，但與信號(hào)和存儲(chǔ)器有關(guān)的任何東西都沒(méi)有縮小。SRAM使用一組晶體管作為易失性存儲(chǔ)器的一種形式，但這種排列不能像邏輯那樣被壓縮。?

隨著USB、DRAM等的信號(hào)傳輸速度不斷提高，將這些電路更緊密地封裝在一起會(huì)導(dǎo)致各種干擾問(wèn)題。臺(tái)積電的N5工藝節(jié)點(diǎn)的邏輯密度可能比N7高20%，但SRAM和IO電路只好幾個(gè)百分點(diǎn)。

這就是為什么AMD選擇將VRAM接口和L3無(wú)限緩存推到一個(gè)芯片中，而將GPU的其余部分推到另一個(gè)芯片中。前者可以用更便宜、更不先進(jìn)的工藝制造，而后者可以利用更好的東西。

2022年11月，AMD以Navi 31 GPU的形式推出了RDNA 3。主芯片(稱為圖形計(jì)算芯片，GCD)是在臺(tái)積電的N5工藝節(jié)點(diǎn)上制造的，包含96個(gè)計(jì)算單元，芯片面積僅為150平方毫米。圍繞它的是6個(gè)內(nèi)存緩存芯片(MCD)，每個(gè)芯片只有31mm2的硅，包括16MB的無(wú)限緩存，兩個(gè)32位GDDR6接口和一個(gè)無(wú)限鏈接系統(tǒng)。

如果AMD在Navi 31上堅(jiān)持采用單片方法，那么整個(gè)芯片的尺寸可能只有500到540平方毫米左右，并且不需要在所有chiplets之間建立復(fù)雜的連接網(wǎng)絡(luò)，那么將它們?nèi)糠庋b起來(lái)也會(huì)更便宜。

AMD已經(jīng)為這一切計(jì)劃了很多年，所以它顯然在盈利方面做得很好。這一切都源于晶圓產(chǎn)量和芯片制造成本的增加。讓我們用一些估計(jì)的價(jià)格來(lái)強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)——用于制造MCD的單個(gè)N6晶圓可能是12,000美元，但它可以產(chǎn)生超過(guò)1,500個(gè)這樣的芯片(每個(gè)芯片8美元)。一塊1.6萬(wàn)美元的N5晶圓可能生產(chǎn)150塊GCD，每個(gè)晶圓的價(jià)格為107美元。

將一張GCD與6張MCD組合在一起，在你需要將它們包裝在一起的成本加進(jìn)去之前，你需要花費(fèi)154美元左右。另一方面，來(lái)自N5晶圓的單個(gè)540 mm2芯片的成本可能在250美元左右，因此使用chiplets的成本效益是顯而易見(jiàn)的。

前沿與保守變革

與RDNA 3小片段的使用一樣大膽，其余的更新則更為保守。寄存器文件以及L0、L1和L2緩存的大小都增加了，但是L3無(wú)限緩存的大小減小了。每個(gè)SIMD單元擴(kuò)展到同時(shí)處理64個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此wave64處理現(xiàn)在是單周期的。

光線追蹤性能得到了適度的提升，通過(guò)調(diào)整單元來(lái)提高光線三角形相交的吞吐量，但在這方面沒(méi)有其他專門(mén)的硬件。CDNA的矩陣單元也沒(méi)有被復(fù)制到RDNA上——這樣的操作仍然由計(jì)算單元處理，盡管RDNA 3確實(shí)有一個(gè)“人工智能加速器”(AMD對(duì)這個(gè)單元的功能幾乎沒(méi)有說(shuō))。 ?

新設(shè)計(jì)的處理性能引起了相當(dāng)大的轟動(dòng)，“雙重問(wèn)題”一詞被廣為流傳。當(dāng)使用時(shí)，它允許SIMD單元同時(shí)評(píng)估兩條指令，AMD的營(yíng)銷部門(mén)通過(guò)聲明RDNA 2的峰值FP32吞吐量加倍來(lái)證明這一點(diǎn)。

唯一的問(wèn)題是，執(zhí)行雙重指令的能力嚴(yán)重依賴于編譯器(將程序代碼轉(zhuǎn)換為GPU操作的驅(qū)動(dòng)程序中的程序)能夠發(fā)現(xiàn)何時(shí)可能發(fā)生這種情況。編譯器在這方面做得并不好，通常需要訓(xùn)練有素的人眼輸入才能獲得最佳結(jié)果。

搭載RNDA 3芯片的最強(qiáng)大顯卡是Radeon RX 7900 XTX，它一上市就受到了好評(píng)，價(jià)格為1000美元。雖然通常不如英偉達(dá)的GeForce RTX 4090快，但它肯定可以與RTX 4080相媲美，從那以后的幾個(gè)月里，AMD的降價(jià)使它成為一個(gè)更好的選擇。

光線追蹤再一次不是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，盡管聲稱提高了電源效率，但許多人對(duì)Navi 31所需的電量感到驚訝，尤其是在空閑時(shí)。雖然它確實(shí)比以前的Navi 21需要更少的功率，但對(duì)Infinity Link系統(tǒng)的需求部分抵消了使用更好的處理節(jié)點(diǎn)所帶來(lái)的好處。

與RDNA 2相比，另一個(gè)不足之處是產(chǎn)品范圍的廣度。在撰寫(xiě)本文時(shí)，RDNA 3可以在18個(gè)不同的產(chǎn)品中找到，盡管市場(chǎng)狀況可能迫使AMD在這件事上采取行動(dòng)。

對(duì)一些人來(lái)說(shuō)，更糟糕的是，當(dāng)中低端RDNA 3顯卡最終出現(xiàn)時(shí)，它們相對(duì)于舊設(shè)計(jì)的性能改進(jìn)有些被低估了——以Radeon RX 7800 XT為例，它只比即將推出的RX 6800 XT快了幾個(gè)百分點(diǎn)。

chiplets的使用似乎并沒(méi)有給AMD的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率帶來(lái)多少好處。在RDNA 3出現(xiàn)后的三個(gè)季度中，游戲部門(mén)的收入和利潤(rùn)率基本保持不變。當(dāng)然，新的GPU實(shí)際上有可能有所改善，因?yàn)槿绻刂婆_(tái)APU銷量下降，那么財(cái)務(wù)狀況保持不變的唯一途徑似乎是GPU變得更有利可圖。

然而，AMD不再只向微軟和索尼銷售APU。掌上電腦，如Valve的Steam Deck，越來(lái)越受歡迎，由于所有這些電腦都配備了AMD芯片，這些銷售額將為游戲部門(mén)的銀行余額做出貢獻(xiàn)。

RDNA的未來(lái)

如果盤(pán)點(diǎn)一下AMD在四年時(shí)間里通過(guò)RDNA所取得的成就，并評(píng)估這些變化的總體成功，最終結(jié)果將從Bulldozer和Zen之間得出。前者最初對(duì)該公司來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)近乎災(zāi)難性的產(chǎn)品，但多年來(lái)因制造成本低廉而挽回了自己。另一方面，Zen從一開(kāi)始就表現(xiàn)出色，并迫使整個(gè)CPU市場(chǎng)發(fā)生了翻天覆地的變化。

在這段時(shí)間里，AMD在獨(dú)立GPU領(lǐng)域的市場(chǎng)份額略有波動(dòng)，有時(shí)會(huì)超過(guò)英偉達(dá)，有時(shí)會(huì)失去，但總的來(lái)說(shuō)，它保持不變。?

自成立以來(lái)，游戲部門(mén)已經(jīng)獲得了少量但穩(wěn)定的利潤(rùn)，盡管利潤(rùn)率目前似乎在下降，但沒(méi)有跡象表明厄運(yùn)即將來(lái)臨。事實(shí)上，僅就利潤(rùn)率而言，這是AMD第二好的部門(mén)。即使不是這樣，AMD從嵌入式業(yè)務(wù)中賺取的現(xiàn)金(多虧了收購(gòu)賽靈思)也綽綽有余，足以避免任何短期的整體虧損。

但AMD接下來(lái)將走向何方?

只有三種前進(jìn)的道路:第一種是保持目前的小架構(gòu)更新進(jìn)程，繼續(xù)積累微薄的利潤(rùn)，并保持整個(gè)GPU市場(chǎng)的一小部分。第二種是放棄高端桌面GPU領(lǐng)域，完全專注于主導(dǎo)預(yù)算和低端市場(chǎng)，專注于進(jìn)一步縮chiplet尺寸和提高晶圓產(chǎn)量的技術(shù)。

第三條路線與第二條截然相反——忘記“物有所值”和擁有一個(gè)可以擴(kuò)展到所有可能級(jí)別的架構(gòu)，并盡一切努力確保它是Radeon顯卡，而不是GeForce顯卡，在每個(gè)性能圖表中都名列前茅。

英偉達(dá)在RTX 4090上實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，因?yàn)樗褂昧伺_(tái)積電最好的工藝節(jié)點(diǎn)，就著色單元而言，它是能買(mǎi)到的最大的消費(fèi)級(jí)GPU。沒(méi)有什么花哨的把戲——這是一種蠻力的方法，而且效果很好。RTX 4080中的整個(gè)AD103芯片僅比Navi 31中的GCD大20%，并且具有相當(dāng)相似的性能。

然而，RDNA一直致力于最大限度地利用現(xiàn)有的處理能力。RDNA 2/3中緩存系統(tǒng)的復(fù)雜性證明了這一點(diǎn)，因?yàn)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/英特爾/" target="_blank">英特爾和英偉達(dá)在他們的GPU中使用了更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。

說(shuō)到緩存，決定將大量的最后一級(jí)緩存插入RDNA GPU以抵消對(duì)超高速VRAM的需求，并提高光線追蹤性能，幾乎可以肯定是英偉達(dá)在Ada Lovelace架構(gòu)上做同樣事情的靈感。

現(xiàn)在正處于GPU發(fā)展的一個(gè)階段，不同廠商設(shè)計(jì)圖形處理器的差異相對(duì)較小，僅從架構(gòu)設(shè)計(jì)就能看到性能的巨大改進(jìn)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了。

未來(lái)的RDNA GPU會(huì)像英特爾的Ponte Vecchio一樣多的芯片嗎?

如果AMD想要獨(dú)占鰲頭，它就需要推出一款擁有比我們目前看到的更多計(jì)算單元的RDNA GPU?；蛘咧皇歉心芰Φ摹猂DNA 3中SIMD單元的變化可能是一個(gè)信號(hào)，表明在下一個(gè)版本中，我們可能會(huì)看到CU使用四個(gè)SIMD而不是兩個(gè)，以消除所有的雙重發(fā)行限制。

但即便如此，AMD仍需要擁有更多的CU，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的唯一途徑是擁有更大的GCD，這意味著接受更低的產(chǎn)量或?qū)⑿酒D(zhuǎn)移到更好的工藝節(jié)點(diǎn)上。當(dāng)然，這兩項(xiàng)都會(huì)影響利潤(rùn)率，而且與英偉達(dá)不同，AMD似乎不愿將GPU價(jià)格推高。

它也不太可能采取第二條路線，因?yàn)橐坏┩瓿闪诉@一點(diǎn)，就幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)回來(lái)了。GPU的歷史上有很多公司嘗試過(guò)，失敗過(guò)，一旦他們停止了在高端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，就永遠(yuǎn)消失了。

這就剩下了一個(gè)選擇——繼續(xù)當(dāng)前的行動(dòng)方針。在架構(gòu)方面，英偉達(dá)已經(jīng)對(duì)其著色器內(nèi)核進(jìn)行了多年的重制，只有過(guò)去兩代才顯示出許多相似之處。它還在開(kāi)發(fā)和營(yíng)銷機(jī)器學(xué)習(xí)和光線追蹤功能方面投入了大量資源，前者與GeForce品牌有著獨(dú)特的聯(lián)系。

AMD多年來(lái)開(kāi)發(fā)了許多技術(shù)，但在RDNA時(shí)代，它們都沒(méi)有特別要求Radeon顯卡來(lái)使用它們。憑借其Zen架構(gòu)和其他CPU發(fā)明，AMD將計(jì)算世界帶入了未來(lái)，迫使英特爾提高其游戲水平。它為大眾帶來(lái)了高能效的多線程處理——不是通過(guò)成為英特爾的廉價(jià)替代品，而是通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)。勝利，迎頭而上。

不可否認(rèn)，RDNA是一個(gè)成功的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗氖褂檬侨绱藦V泛，但它肯定不是Zen。如果游戲行業(yè)想要發(fā)展的話，僅僅做到物有所值或者以開(kāi)源方式獲得社區(qū)的喜愛(ài)是不夠的。AMD似乎擁有實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的所有工程技術(shù)和訣竅;他們是否會(huì)冒險(xiǎn)完全是另一回事。

俗話說(shuō)，幸運(yùn)眷顧勇者。

編輯：黃飛