探索两大芯片巨头的演进之道
有在即将过去的2022年，半导体将成为众多新闻的焦点，当中也不乏话题。“半导体短缺”一词现在甚至成为日常用语的一部分。2022年只剩下几天了，但下半年大处理器正在陆续出炉。虽然很多芯片都比较紧缺，获取起来有些困难，但是我们还是尽可能多的采购芯片，拆开芯片继续分析。
在本文中我们将拆解分析amd的“ryzen 7000”和intel的“第13代intel core”系列，以探索两大芯片巨头的演进之道。
图1为amd于2022年9月发布的锐龙7000系列的外观。ryzen 7000系列采用第4代“zen”架构“zen4”作为cpu。处理器顶部有一个形状不寻常的 lid，凹槽中嵌入了一个电容器。
ryzen 9 7950x拥有16核/32线程的cpu和64mb的三级缓存。ryzen 5 7600x拥有6核/12线程的cpu和32mb的l3缓存，几乎是规格的一半（顺便说一句，ryzen 5 7600x上面有“ryzen 7 7700x”，8核/16线程。）。在 lid 下，顶部的 ryzen 9 7950x 有 3 个硅，下面的 ryzen 5 7600x 有 2 个。这是一种称为chiplet的安装方法。io 硅和 cpu 硅的结合具有能够创建各种规格的优势。
这是amd从上一代“锐龙3000”系列开始就一直在使用的技术。在pc方面，我们将cpu芯片的安装数量从1个改为2个，形成了从高端到低端的产品阵容，通过将芯片从4个增加到8个，我们打造了一个性能和功能都得到提升的产品阵容。
图 2显示了 ryzen 9 7950x 芯片拆解。硅是表面贴装在封装中的，拆下来翻过来可以看到电路面。io 芯片采用台积电 6nm 工艺节点制造。芯片上是 2021 年和 amd 标志，只有在显微镜下才能看到。它在略小的面积内实现了比上一代 io 硅更高的性能。两个 cpu 芯片是相同的。台积电5纳米制造。面积比上一代的7nm有明显的缩小。芯片上没有 amd 标志或年份信息。
图2：amd的芯片拆解
图3是上一代“锐龙9 5950x”与新芯片锐龙9 7950x的芯片走线面积对比。面积不是以平方毫米为单位的数值，而是以锐龙9 5950x为1的数值。
图3
新旧io外观、外观、新旧cpu外观、外观几乎一样。与在 globalfoundries 的 12nm 制造的上一代 io 硅相比，尽管采用了 tsmc 的 6nm，但新一代 io 硅的面积仅减少了 3%。
pci express从4.0变成了5.0，ddr内存接口从ddr4变成了ddr5，几乎没有什么变化。
此外，ryzen 9 5950x 中没有搭载的 gpu“rdna 2”也被搭载在 ryzen 9 7950x 的 io 芯片中。由于cpu芯片的架构从“zen3”变成了zen4，cpu部分的比例比上一代略大。
cpu芯片每侧4个cpu核心，共8个，l2（共16mb，上一代8mb）和l3 64mb（l3大小与上一代相同）被8核cpu包围。如果说上一代锐龙9 5950x的面积是1，那么锐龙9 7950x是0.83，这意味着在性能和内存容量提升的同时，面积却实现了大幅缩减。图3中写成7nm area 1.00和5nm area 0.83的部分分别是l2和l3缓存，字母左右分别是8个cpu，所以可以很明显的看到cpu部分和内存部分的比例发生了变化显著地。制造工艺的小型化减少了内存，cpu架构的更新增加了逻辑部分。
图4为2022年10月发布的英特尔第13代酷睿系列的高端“core i9 13900k”和同时发布的中端规格“core i5 13600k”。与amd锐龙7000系列几乎相同的高端和中端阵容同时上市。拆掉lid可以确认高端和中端都是一样大小的硅片。amd通过结合硅来创建阵容，而英特尔使用一个硅（停止功能，不使用制造缺陷等），cpu，io，gpu与一个硅实现有很大的不同。
图4
图5是英特尔2021年发布的“第12代酷睿i9 12900k”和2022年第13代酷睿i9 13900k的封装外观和硅片上的标识对比。2021年的12代也是共享芯片，分别做core i9/i7/i5，但是13代的配置是一样的。由于第 12 代 cpu 架构是“alder lake”，因此该芯片的符号为“adi”和开发年份“2020”。到了13代，cpu架构更新为“raptor lake”，所以字母“rpi”和开发年份为“2021”。英特尔每年都会开发新的处理器。由于amd用ryzen 7000将cpu插槽从am4换成am5，主板也得换，而intel的12代和13代都是用同样的封装，所以主板是之前的型号芯片组“intel 600”可以按原样使用。
图5
图 6显示了第 12 代 core i9 12900k 芯片和第 13 代 core i9 13900k 芯片的比较。酷睿i9 12900k搭载了一颗共16核、8个高性能核心和8个高效能核心的cpu，gpu为“uhd770”，而酷睿i9 13900k随着cpu架构的更新，效率更高核心数翻了一番，达到16个核心。“intel 7”（10nm）用于制造。由于制造工艺没有改变，高效能核心数量增加8个直接导致面积增加，面积比上一代增加了约21%。
图6
图7是2022年9月和10月发布的amd锐龙9 7950x和英特尔第13代酷睿i9 13900k与上一代cpu的面积对比。
amd上一代锐龙9 5950x采用chiplet配置，如果3硅总面积为1.00，下一代锐龙9 7950x将总面积减少11%（=0.89）。
由于 1 硅化的影响，英特尔第 12 代酷睿 i9 12900k 比锐龙 9 5950x 小 29%（= 0.71）。不过在保持相同制造工艺的同时，我们增加了高效cpu核心的数量，所以面积也有所增加，而英特尔第13代酷睿i9 13900k相比最新的锐龙9 7950x，面积差异更小，区别在于3%（0.89 和 0.86）。
不过值得注意的是，英特尔的芯片总面积还是略小了一些。这是因为可以认为英特尔的单硅面积效率优于amd使用先进工艺。如果分割硅，则硅之间的io部分（区域效率差：难以小型化）变得很大。另一方面，中等规格的amd ryzen 5 7600x可以切割一个cpu硅片，因此硅片总面积比intel的core i5 13600k小24%。
amd 和 intel 目前分别有不同的 chiplet 和 1 silicon 制作方法。毫无疑问，未来chiplet、hbm（high bandwidth memory）等结合硅片的“硅片拼图”会越来越多，但需要充分认识到，单片硅片的优势依然很大。
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在本文中我们将拆解分析amd的“ryzen 7000”和intel的“第13代intel core”系列，以探索两大芯片巨头的演进之道。
图1为amd于2022年9月发布的锐龙7000系列的外观。ryzen 7000系列采用第4代“zen”架构“zen4”作为cpu。处理器顶部有一个形状不寻常的 lid，凹槽中嵌入了一个电容器。
ryzen 9 7950x拥有16核/32线程的cpu和64mb的三级缓存。ryzen 5 7600x拥有6核/12线程的cpu和32mb的l3缓存，几乎是规格的一半（顺便说一句，ryzen 5 7600x上面有“ryzen 7 7700x”，8核/16线程。）。在 lid 下，顶部的 ryzen 9 7950x 有 3 个硅，下面的 ryzen 5 7600x 有 2 个。这是一种称为chiplet的安装方法。io 硅和 cpu 硅的结合具有能够创建各种规格的优势。
这是amd从上一代“锐龙3000”系列开始就一直在使用的技术。在pc方面，我们将cpu芯片的安装数量从1个改为2个，形成了从高端到低端的产品阵容，通过将芯片从4个增加到8个，我们打造了一个性能和功能都得到提升的产品阵容。
图 2显示了 ryzen 9 7950x 芯片拆解。硅是表面贴装在封装中的，拆下来翻过来可以看到电路面。io 芯片采用台积电 6nm 工艺节点制造。芯片上是 2021 年和 amd 标志，只有在显微镜下才能看到。它在略小的面积内实现了比上一代 io 硅更高的性能。两个 cpu 芯片是相同的。台积电5纳米制造。面积比上一代的7nm有明显的缩小。芯片上没有 amd 标志或年份信息。
图2：amd的芯片拆解
图3是上一代“锐龙9 5950x”与新芯片锐龙9 7950x的芯片走线面积对比。面积不是以平方毫米为单位的数值，而是以锐龙9 5950x为1的数值。
图3
新旧io外观、外观、新旧cpu外观、外观几乎一样。与在 globalfoundries 的 12nm 制造的上一代 io 硅相比，尽管采用了 tsmc 的 6nm，但新一代 io 硅的面积仅减少了 3%。
pci express从4.0变成了5.0，ddr内存接口从ddr4变成了ddr5，几乎没有什么变化。
此外，ryzen 9 5950x 中没有搭载的 gpu“rdna 2”也被搭载在 ryzen 9 7950x 的 io 芯片中。由于cpu芯片的架构从“zen3”变成了zen4，cpu部分的比例比上一代略大。
cpu芯片每侧4个cpu核心，共8个，l2（共16mb，上一代8mb）和l3 64mb（l3大小与上一代相同）被8核cpu包围。如果说上一代锐龙9 5950x的面积是1，那么锐龙9 7950x是0.83，这意味着在性能和内存容量提升的同时，面积却实现了大幅缩减。图3中写成7nm area 1.00和5nm area 0.83的部分分别是l2和l3缓存，字母左右分别是8个cpu，所以可以很明显的看到cpu部分和内存部分的比例发生了变化显著地。制造工艺的小型化减少了内存，cpu架构的更新增加了逻辑部分。
图4为2022年10月发布的英特尔第13代酷睿系列的高端“core i9 13900k”和同时发布的中端规格“core i5 13600k”。与amd锐龙7000系列几乎相同的高端和中端阵容同时上市。拆掉lid可以确认高端和中端都是一样大小的硅片。amd通过结合硅来创建阵容，而英特尔使用一个硅（停止功能，不使用制造缺陷等），cpu，io，gpu与一个硅实现有很大的不同。
图4
图5是英特尔2021年发布的“第12代酷睿i9 12900k”和2022年第13代酷睿i9 13900k的封装外观和硅片上的标识对比。2021年的12代也是共享芯片，分别做core i9/i7/i5，但是13代的配置是一样的。由于第 12 代 cpu 架构是“alder lake”，因此该芯片的符号为“adi”和开发年份“2020”。到了13代，cpu架构更新为“raptor lake”，所以字母“rpi”和开发年份为“2021”。英特尔每年都会开发新的处理器。由于amd用ryzen 7000将cpu插槽从am4换成am5，主板也得换，而intel的12代和13代都是用同样的封装，所以主板是之前的型号芯片组“intel 600”可以按原样使用。
图5
图 6显示了第 12 代 core i9 12900k 芯片和第 13 代 core i9 13900k 芯片的比较。酷睿i9 12900k搭载了一颗共16核、8个高性能核心和8个高效能核心的cpu，gpu为“uhd770”，而酷睿i9 13900k随着cpu架构的更新，效率更高核心数翻了一番，达到16个核心。“intel 7”（10nm）用于制造。由于制造工艺没有改变，高效能核心数量增加8个直接导致面积增加，面积比上一代增加了约21%。
图6
图7是2022年9月和10月发布的amd锐龙9 7950x和英特尔第13代酷睿i9 13900k与上一代cpu的面积对比。
amd上一代锐龙9 5950x采用chiplet配置，如果3硅总面积为1.00，下一代锐龙9 7950x将总面积减少11%（=0.89）。
由于 1 硅化的影响，英特尔第 12 代酷睿 i9 12900k 比锐龙 9 5950x 小 29%（= 0.71）。不过在保持相同制造工艺的同时，我们增加了高效cpu核心的数量，所以面积也有所增加，而英特尔第13代酷睿i9 13900k相比最新的锐龙9 7950x，面积差异更小，区别在于3%（0.89 和 0.86）。
不过值得注意的是，英特尔的芯片总面积还是略小了一些。这是因为可以认为英特尔的单硅面积效率优于amd使用先进工艺。如果分割硅，则硅之间的io部分（区域效率差：难以小型化）变得很大。另一方面，中等规格的amd ryzen 5 7600x可以切割一个cpu硅片，因此硅片总面积比intel的core i5 13600k小24%。
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