「gen-ai」時代的到來加快了全球數據中心的建設，整個市場盤子的增大也給各路玩家提供了新的機遇。
近年來，在服務器和數據中心等企業級市場，amd無疑成為了表現最為搶眼的一家芯片巨頭，不論是出貨份額還是收入份額都呈現迅猛上升勢頭，其「zen」架構持續更新迭代，基於zen架構打造的epyc系列處理器則成為amd開拓市場的最強王牌。
2022年11月amd推出第四代epyc處理器epyc 9004系列，其中基於zen 4架構的genoa系列將核心數提升至96核，後續基於zen 4c的bergamo則進一步將核心數推升至128核，epyc 9004系列的諸多關鍵新特性的升級都打破了當時行業的「天花板」。
可以說，amd是憑藉實打實的技術優勢一步步建立其當下的市場地位的。
其中amd epyc 9554處理器成為系列中「高核心高主頻」的代表，在高達64核心的同時做到了單核基礎頻率3.10ghz，最大加速頻率3.75ghz，可以很好地解決一些對頻率和多核性能都十分敏感的應用負載，顯著拓寬了其應用範圍。
實際上，做到高核心數和高主頻兼顧，是極具挑戰的一件事。通常來說，服務器芯片核心數量通常較多，單核頻率提升會帶來顯著的整體功耗增加，而高功耗帶來的散熱挑戰是服務器建設面臨的關鍵痛點。
這也就是行業面臨的兩難：在同一功耗限制下，核心數量越多，主頻往往就越低，主頻越高，核心就難做多。平衡多核心和高主頻，需要芯片設計廠商在芯片架構、工藝製程、電路設計、散熱設計、芯片堆疊等方面解決諸多複雜工程難題。
這也是epyc 9554處理器的突破性之所在。所以amd為何能夠實現行業此前難以做到的「魚和熊掌兼得」？amd又是如何打通一道道技術難關實現高核心高主頻兼顧的？本文將詳細解密epyc 9554背後的一系列關鍵「黑科技」。
一、打破多核高頻兩難桎梏，架構、設計、工藝多方硬核技術創新是根本
第四代epyc處理器在性能、能源效率、tco表現、安全加密、生態系統等方面都表現出色。
當然，這話並不是沒有來由的，比如epyc 9554處理器在高性能計算、建模與仿真、非結構化數據庫、雲和虛擬化等諸多領域的基準測試中都表現優異。
epyc 9554能夠實現諸多佳績，其最核心的突破是「同時實現了強大的多核性能和單核的高主頻」，這顛覆了行業此前的「多核高頻只能取其一」的認知。
為什麼amd可以做到高核心高主頻兼顧？
首先，zen 4架構功不可沒。amd在企業級產品和消費級產品上採用了同樣的核心微架構，epyc 9004系列處理器與桌面端的銳龍7000系列處理器都採用了zen 4架構。
zen 4架構重點提升了性能和能效比，ipc性能相比上代有着14%的提升，在前端、加載/存儲、分支預測、執行引擎和緩存方面均有一定加強，整個架構的平均延遲也有所降低。
同時zen 4架構還通過新的設計、5nm新工藝以及移動端一些技術的移植，實現了整個cpu動態功耗的降低。值得一提的是，epyc 9004系列也是首個使用5nm工藝的企業級cpu產品。
這一系列架構新特性對於保持核心高頻穩定性、降低高頻功耗都非常關鍵。
在指令集方面，zen 4實現了對avx-512指令集的支持，值得一提的是，相比行業競品的實現方式，amd採用2個avx 256合併執行1個avx-512的方式可以節省晶體管資源，並且不需要降低頻率來運行avx-512。
根據amd官方數據，在支持avx-512後，epyc處理器在nlp、圖像識別以及物體檢測的吞吐量測試中的表現都有3-4倍不等的提升。
根據microcomputer測試數據，在各類服務器領域典型測試中，epyc 9554都有不錯的表現，比如在specrate 2017測試中，epyc 9554的浮點運算性能同比提升幅度超過90%，整數運算性能提升了60%以上。
▲圖表來源：microcomputer
epyc 9554雙路系統在13個子項測試中相對於epyc 7763雙路系統的領先幅度最大超過了100%，平均提升超過51%。
除了zen 4架構的大幅升級，如何解決高核心數帶來的高能耗、高發熱、多核互聯數據傳輸等方面的難題，是實現高核心數和高主頻之間兼顧的另一個關鍵方面。
這背後，amd首先採用了創新的amd小芯片架構，也就是我們常說的chiplet。在芯片行業中，這並不是一個新鮮詞彙，但要知道的是，amd是行業內推動chiplet技術發展最積極、最核心的廠商之一，也是最早一批擁抱這一技術的廠商。
簡單來說，chiplet就是一種混合多晶片soc設計，可以顯著提高芯片不同晶片之間的集成度與互聯效率，在提升芯片性能的同時降低芯片製造的成本、提高良率。
chiplet技術對於設計epyc 9554這種多核心、高主頻處理器來說至關重要。
當然，5nm工藝帶來的顯著能效優化也是重要一環，amd與台積電之間長期保持密切合作，也讓amd在芯片工藝製程方面長期走在行業的第一梯隊中。
除此之外，amd獨有的infinity架構技術在x86性能、效率、安全功能和整體系統吞吐能力方面的突破也值得一提。
對於創建epyc 9554這種混合多芯片架構的處理器，互連的性能至關重要，amd infinity架構重點提升的就是cpu之間、多芯片架構中不同組件之間、內存、pcie以及安全機制等各部分之間的連接性能。
可以說，實現高核心、高主頻兼顧，這些架構技術都功不可沒。
當然，在高核心、高主頻的基礎上，epyc 9554也實現了出色的i/o和內存帶寬性能，這些特性都是相輔相成的。
epyc 9554可以支持最高128條pcie 5.0高速通道，支持12通道ddr5內存，單路處理器的內存帶寬可以達到460.8 gb/s。相比上代的8通道ddr4內存，這一提升明顯緩解了超多核心處理器內存帶寬不足的問題，對於內存帶寬敏感型應用是一大利好。
在互聯技術方面，epyc 9554還支持了cxl 1.1+協議擴展的內存尋址功能，進一步提高了性能和電源效率，降低了軟件複雜性，同時也減少了數據移動次數。
根據microcomputer測試數據，在綜合性內存帶寬實際性能測試stream中，epyc 9554處理器雙路系統相比7763處理器雙路系統內存性能直接翻倍，提升十分明顯。
▲圖表來源：microcomputer
可以說，epyc 9554處理器兼顧高主頻、高核心數的背後，是amd在cpu架構、互聯、工藝、設計等多方面的硬核技術創新，而這些技術特性帶給epyc 9554的優勢還遠不止於此。
實際上，epyc 9554還有諸多優勢應用場景，例如其對hpc和模擬仿真等應用都十分適用，可以大幅提升效率，無疑是所在領域企業組建服務器時的更優選擇。
二、高核心高主頻處理器成更多行業「剛需」，epyc 9554或為教科研殺手級cpu
正如前文所說，amd憑藉自身技術優勢實現了服務器cpu高核心高主頻同時兼顧，實現了此前行業的「不可能」，以epyc 9554為代表的處理器也正成為越來越多行業的剛需，尤其在教科研領域，這一點體現的尤為明顯。
眾所周知，在教科研領域，服務器需要處理器能夠快速處理大量的數據、複雜的模型和仿真計算，這對於處理器的主頻和核心數都有高要求。多核心與多線程性能可以保證服務器能同時處理多個任務和進程，適應教科研中多樣化的應用場景和並行計算需求。
比如有限元顯示動力學、有限元隱式動力學領域的研究會用到radioss、optistruct等軟件，其對於cpu主頻和緩存都有較高要求，這些應用會隨着核心數和頻率的增加得到很好的擴展和性能提升。
此外，生信、量子化學等領域也會用到gatk、bwa、quantum_espresso等專業軟件，其性能表現都可以極大受益於cpu主頻和核心數的提升。
可以說，在物理學、生物信息及生命科學、化學等領域，epyc 9554都大有用武之地。在這些領域，核心越多，並行計算能力越強，同時處理任務數量就多，主頻越高，處理單個任務時候就更快。
epyc 9554可以很好解決上述這些教科研領域的痛點，優化加速結果。
展望未來，隨着計算需求的不斷提升、需求和應用場景越來越複雜，兼顧高核心高主頻的處理器一定會成為越來越多行業的「剛需」。歷經四代進化的amd epyc系列處理器，也逐漸開拓出屬於自己的核心市場。
根據市場調研機構mercury research近日發佈的統計數據，2024年第一季度，amd在全球x86數據中心cpu市場中繼續穩定保持份額增長態勢，服務器處理器出貨份額達到了23.6%，收入份額更是飆漲至33%。市場份額同比提升均超過了5個百分點。
▲2024年q1全球x86 cpu市場份額情況，數據來源：mercury research
可以說，如今的amd epyc系列服務器cpu在x86數據中心cpu市場中難逢對手，epyc 9004系列以及其中高頻多核的代表epyc 9554處理器，都將繼續在基礎設施、數據分析、科學計算、hpc等專業領域幫助企業應對各種複雜的智能化數字化挑戰。
結語：amd epyc加速賦能千行百業，大模型時代更多創新可期
總體來看，從zen 4架構、5nm工藝、chiplet設計到infinity架構，amd epyc 9554是一款技術規格和性能顯著提升的產品，實現了高核心高主頻集於一身，在教科研等領域成為「殺手級」存在，也在更多場景中展現出自己的獨特競爭優勢。
這背後，技術創新仍然是amd最硬的王牌，也成為其在x86服務器cpu市場中不斷開疆拓土的關鍵競爭壁壘。
面相未來，amd的epyc必然將會進入更多市場，行業競爭依然會十分激烈，面對大模型帶來需求和場景的變化，更多新的機遇和挑戰也在不斷湧現。amd還會給產業帶來怎樣的驚喜，值得期待。
