2016年CPU/GPU前景展望 谁会称雄半导体业？

　　还有一点值得注意，不光Intel在推8核甚至10核处理器，AMD的Zen架构多核并行能力也有提高，桌面版首发时至少是4核8线程起步，中高端会是8核16线程，而服务器/工作站出现16核32线程甚至32核64线程也不要惊讶。

　　不论是Intel的10核处理器还是AMD的16核处理器，桌面处理器在突破6核、8核之后会继续进入10核+时代，Intel Broadwell-E在前两代突破8核之后已经确定有10核20线程产品，AMD的Zen架构更加激进，8核16线程不是问题，是否会在桌面市场推出12核甚至16核的旗舰也令人期待。

　　3、PCI-E 4.0姗姗来迟，厂商自研新总线

　　伴随着CPU、GPU计算性能的飞速增长，PCI-E总线也要有相应的准备，不过最新一代PCI-E 4.0总线技术已经推迟了，原定于2015年上半年发布最终规范，但现在来看PCI-E 4.0总线可能要拖到2016年甚至2017年了。

　　新一代总线具备更高的性能，具体来说， 目前在用的PCI-E 3.0总线速率是8GT/s，Link带宽8Tb/s，每一通道带宽约为1GB/s，x16通道双向带宽32GB/s，而PCI-E 4.0在PCI-E 3.0基础上保持架构不变，速率翻倍到16GT/s，通道带宽提升到2GB/s，x16双向带宽高达64GB/s。

　　不过PCI-E 4.0面临的问题也不少，除了铜介质速率继续提升的技术难题之外，PCI-E 4.0最大的尴尬之处在于——桌面显卡用不到这么高的带宽，高性能计算领域PCI-E 4.0带宽又不给力。前者很好说，因为从PCI-E 2.0到PCI-E 3.0时代，显卡性能也没有因此受益，PCI-E 3.0 x16带宽已经达到了32GB/s，目前的高端显卡并不需要这么高的带宽，而升级到PCI-E 4.0，64GB/s的带宽对桌面显卡来说也是浪费。

　　NVIDIA联合IBM开发了NVLink总线技术

　　如果用到HPC领域，PCI-E 4.0带宽的64GB/s又有点捉襟见肘了，等不及的厂商早已经在暗地里开发新的总线技术，其中NVIDIA跟IBM联合开发了NVLink总线，号称带宽是PCI-E总线的5-12倍，AMD也在开发自家的架构互联技术，带宽超过100GB/s。

　　无论AMD还是NVIDIA，他们开发的新总线技术带宽可以轻松超过100GB/s，这对服务器产品很有用，但对桌面市场有什么意义呢?值得发烧友关注的就是多卡互联技术，目前AMD、NVIDIA最多能做到的也就是4卡SLI/CF交火，有了NVLink这样的技术，8卡SLI或者CF都是有可能的。

　　4、GPU架构、工艺升级：不仅拼性能，效能更重要

　　说完了CPU处理器，我们也不能忽视GPU处理器。作为当前PC中功耗最高的一部分，显卡对游戏性能影响至关重要，但在性能越高=功耗越高这条路上，显卡也面临一个选择——NVIDIA的Maxwell架构证明了显卡性能增长的同时，能耗也可以很低。2016年的GPU不仅要性能，更重要的是效能，我们要看到还是每瓦性能比。

　　在Maxwell架构之后，NVIDIA将推出新一代的Pascal架构。根据官方在GTC 2015年大会上公布的资料，Pascal显卡将支持3D Memory显存，容量、带宽可达普通显存的2-4倍，而显卡只有标准PCI-E显卡的1/3大小。

　　Pascal显卡会在2016年问世

　　至于AMD，由于目前的R200、R300系列显卡大都还在使用GCN架构改款，制程工艺还是28nm工艺，能效方面已经落后NVIDIA的Maxwell架构了，所以2016年AMD也会在GPU领域有大动作——推出了GCN 4.0架构Polaris，制程工艺升级到14/16nm FinFET，同时会搭配HBM 2显存，号称每瓦性能比提升一倍。

　　2016年AMD的GCN 4.0架构会大幅提升每瓦性能比

　　AMD还实际演示了Polaris显卡的能效优势，之前使用用Polaris架构的一款中端显卡跟NVIDIA的GTX 950做了对比，同样是在1920x1080 60fps的性能上，Polaris显卡的整机功耗是86W，而GTX 950整机功耗是140W，可见功耗优势非常非常大。

　　5、新一代高带宽内存：HBM向左，HMC向右

　　2016年GPU要想提高性能、降低功耗，除了架构改进之外，新一代内存技术也功不可没，其中AMD在去年的Fury显卡上首次使用的HBM内存就是代表，NVIDIA所说的3D显存其实也是HBM技术，不过是HBM 2代技术。与HBM竞争的则是美光主导的HMC内存技术。

　　HBM技术带宽更高，功耗更低

　　对于HBM技术，我们之前做过详细介绍：AMD详解HBM显存：性能远超GDDR5，功耗降50%，面积小94%。简单来说，HBM就是在GDDR5显存无法继续大幅提升频率的情况下换了一种思路，通过提高总线位宽来提高带宽，第一代HBM显存的频率只有500MHz，等效1GHz，远低于目前的GDDR5显存，但带宽高达128GB/s，4颗芯片总计可以带来512GB/s的带宽，远高于主流GDDR5显存。

　　2016年HBM 2代也来了，JEDEC已经正式批准了HBM 2显存规范，相比第一代HBM，HBM 2可堆栈的层数更多，单颗容量最高可达8GB，频率也翻倍到2Gbps，带宽从128GB/s提高到256GB/s，这样一来布置4组HBM 2显存就可以实现32GB容量、1TB/s的带宽了，次之也有16GB容量，1TB/s带宽，这正好与NVIDIA之前宣称的数据相符。

　　HMC内存技术

　　HBM内存技术已经得到了SK Hynix、三星等厂商的支持，另一个内存技术大腕美光的选择不同——显存市场他们继续推改良版的GDDR5X，3D堆栈内存上则选择了HMC(Hybrid Memory Cube)，它跟HBM一样都需要使用TSV工艺连接多层DRAM芯片。

　　性能方面，HMC闪存相比DDR内存依然有足够多的优势，普通DDR3-1600内存双通道带宽不过12.8GB/s，美光之前宣称HMC的性能是DDR3内存的20倍，单通道带宽就有128GB/s(跟HBM 1代相同)，同时功耗比DDR3减少70%，占用面积比DDR3减少95%。

　　HMC阵营实际上也有Intel、三星等其他公司参与，但目前力推HMC的基本上只有美光公司，他们现在推出了2/4GB容量的HMC内存，有两种封装，896-Ball BGA封装的带宽为160GB/s，666-Ball BGA封装的带宽是120GB/s。

　　Xeon Phi加速卡上的16GB板载缓存就是HMC技术的

　　具体应用方面，HMC在Intel的新一代Xeon Phi加速卡上露过面了，代号Knights Landing的Xeon Phi加速卡配备了16GB板载缓存，号称5倍带宽、5倍能效于DDR4内存，它就是美光提供的HMC内存。

　　不过总体来看，HMC相对HBM来说还有点滞后，HBM在新一代显卡上站稳脚跟没问题，未来也会进入服务器等市场，HMC受到的支持力度不如HBM，不过3D内存技术现在还是新兴事物，现在给HBM、HMC作出最终判决还有点为时过早。

　　总之，2016年半导体/处理器技术的进步首先要依赖工艺升级，虽然10nm及7nm工艺还有点远，但2016年我们可以预期新一代处理器全面升级14/16nm FinFET工艺，这比去年的28nm、20nm工艺已经有很大进步了。不论是AMD、Intel的CPU还是AMD、NVIDIA的GPU，FinFET工艺都会带来20%以上的性能提升，30-40%的功耗降低，最终的CPU/GPU不仅性能更强，功耗也会大幅降低。