Will 7nm mass production make high-end CPUs or graphics cards cheaper?

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作者：Rick Merritt, Nov. 26, 2018 – 

AMD日前发布7-nm Epyc x86 CPU和Vega GPU，为业界带来了一波新希望––更先进工艺的芯片将会降低高端处理器日益攀升的成本。业界研究人员们还为此提出了一个先进工艺技术报酬递减的例子，并引发对于加速器开源程序代码质量的顾虑。

针对《EE Times》日前发布的AMD 7-nm芯片新闻报导，一位德国科学研究人员利用Twitter话题卷标(#)感叹道，高端的英伟达(Nvidia) V100 GPU价格高达10,000美元以上，使其"无法在研究经费使用原则下轻松订购"。

英国的一位研究人员则指出，对于欧洲买家来说，动辄超过15,000美元的价格实在让他们吃不消，但英特尔(Intel)和Nvidia的毛利率至少都有63%。

他说："我知道Nvidia打造了十分出色的产品，但......这个(价格)问题只能透过CPU和GPU的市场竞争加剧来解决。AMD、Cavium/Marvell、富士通(Fujitsu)和Ampere等公司请加把劲向前进展......，我们的科学由于正因为目前这样的情况而受折磨。"

AMD当然也在试图降低其7-nm Epyc x86 CPU的成本，因而在14-nm芯片上建置其内存控制器以及I/O。然而，AMD最新推出的这两款组件究竟能刺激多少价格竞争，目前仍有待观察。然而，如果7-nm产品比预期的更成功，AMD很可能就会发现受到其目前唯一的7-nm代工厂––台积电(TSMC)可为其供应的晶圆产量受到限制。

就在这两款组件亮相前不久，英特尔才宣布将所有产能集中于高端产品上，宣称仍无法满足PC的大量需求。然而，整体需求实际上并未提升；相反地，IDC分析师Mario Morales说，英特尔可能是想试着打动AMD去追求低端产品市场。

尽管企业需求稳步提升，PC市场并未见成长中。Morales表示，事实上，中国的桌面计算机和笔记本电脑市场––代表整个PC市场中最大部份，目前正略微下滑。

研究人员看好新的AMD组件引爆价格竞争的潜力。但他们也在Twitter上抱怨GP-GPU的软件状态。他们说，Nvidia的大多数程序代码仍然是专有的，而且，Nvidia和AMD提供的开源程序代码也都不尽如人意。

质量较低的程序代码从一开始就是AMD GPU运算软件堆栈的"致命弱点"，一位研究人员表示。

另一位研究人员说："我很开心AMD Radeon开源Linux驱动程序实际上包含了所有的操作数件(这与Nvidia不同)。但是，错误太多的开源软件仍限制了广泛采用。"

英国一位研究人员呼吁，"请让CUDA成为一个开放的生态系统！让其他阵营也能够为未来的功能提供输入或为CUDA API建置其运行软件。"此处指的是Nvidia的GP-GPU软件。

另一位研究人员说："如果每个人都建置了CUDA，就必须建置CUDA性能模型，而这将会妨碍创新，对于加速来说更糟糕。我们需要一个更能够适应其他处理器公司各种创新的生态系统。"

此外，"还需要为Nvidia特定OpenCL扩展添加档案......以及聘请一些人来处理有关其错误追踪器的问题。"

美国的一位研究人员表示，"在客户要求高质量建置开放平行编程标准之后，情况才会改善......而且我们的科学也会受到影响。"。

来自AMD、英特尔和Nvidia的几位代表纷纷加入讨论，捍卫各自公司所做的努力。

一家供货商表示，"OpenMP 5.0现已问世，这对GPU运算来说也是非常令人兴奋的。我知道AMD的Greg Rodgers、Nvidia的Jeff Larkin与其他OpenMP工作组在这方面投入许多努力以实现目标。"

7-nm优势不如最初预期

在硬件方面，AMD的Epyc和Vega是7-nm节点的第一个现实考验。

台积电在2017年3月表示，相较于其16FF+节点，其7-nm工艺带来更高35%的速度或降低60%的功耗。然而，AMD仅声称其7-nm芯片速度将比其14-nm产品提高25%的速度或使功耗降低50%。

"台积电可能一直在测量像环形振荡器这样的基本设备––我们认为它才是真正的产品。"AMD首席技术官Mark Papermaster在其7-nm芯片发布当天接受采访时表示。

"摩尔定律正逐渐放缓，半导体节点越来越昂贵，我们无法再以之前的频率升级了。"他认为，向7-nm过渡增加了光罩、更多光阻剂和寄生效应而使得成本日益攀升。

展望未来，支持极紫外光微影(EUV)的7-nm节点"将发挥更大效率。"

对于AMD来说，在标准有机封装上搭配使用7-nm和14-nm芯片，就像是三星(Samsung)采用3D NAND之举。采用一种其他人都可能采用的方法，为该公司带来更大的成本转寰空间。

无疑地，先进工艺节点正反映着历史的挑战。

英特尔目前正在亚利桑那州Chandler打造配备EUV技术的7-nm晶圆厂，但预计至少要到明年年底之后才可能产量。Tirias Research负责人Jim McGregor表示，即便是英特尔目前的14-nm量产"才高过门坎，但产品差异很大"。

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