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今年我们将看到AMD推出基于Zen 4架构的Ryzen 7000系列，代号Raphael的新一代处理器将使用全新的AM5平台，支持PCIe 5.0以及DDR5内存，同时也意味着沿用多年的AM4平台即将进入了生命周期的末期。从基于Zen架构的Ryzen 1000系列到基于Zen 3架构的Ryzen 5000系列，AM4平台见证了AMD在过去几年里凤凰涅槃般的蜕变。

时隔数年，或许不少玩家已经不太记得Ryzen的变化了，AMD的市场处境也大为不同。在Zen 4架构和AM5平台到来前，让我们再简单地回顾一下整个Zen系列架构的变迁。

Zen（2017）：一鸣惊人

随着K8时代的结束，及英特尔在2006年推出了Core架构，x86处理器竞争的天平就不断向英特尔倾斜，不断丢失市场份额。如果说K10架构还能勉强抵抗一下英特尔的攻势，那么“推土机”模块化架构直接让AMD放弃了高性能处理器市场，靠着性价比（也就是白菜价）、APU及半定制业务寻找市场的一丝缝隙苟延残喘，甚至到了濒临破产的边缘，股价最低跌至2美元以下，快进入垃圾股的行列了。

为了撑过黎明前的黑暗，2016年初AMD与天津海光合作成立合资公司，授权尚未推出的Zen架构，获得了2.93亿美元的收益。要知道2016年第一季度AMD的营收仅为8.32亿美元，这笔交易让AMD得到了喘息的机会，可以说这时期AMD已将赌注都压在了Zen架构身上。

虽然AMD全球营销部门的副总裁John Taylor曾向媒体表示，Zen架构处理器将在性能、功耗及规格方面与英特尔处理器全面竞争，而不仅仅停留在价格上。不过很多人仍抱着怀疑的态度，毕竟这时期AMD和英特尔的处理器在各方面的差距实在太大了。

2017年初，基于Zen架构的Ryzen 1000系列处理器及AM4平台发布了，可支持领先的USB、图形、数据及其他I/O技术，AMD终于迎来了曙光。Zen架构在架构和工艺双重升级下具备了更高的性能和更低的能耗，其中包括有：

• SMT多线程，每个核心可支持2个线程

• 单个CPU Complex配备8MB的L3缓存

• 容量更大、更统一的L2缓存

• 微操作缓存（Micro-op Cache）

• 具备2个AES加密单元

• 高能效14nm FinFET工艺

相比于原有产品的28nm/32nm工艺，基于Zen架构的Ryzen 1000系列处理器直接跳到了GlobalFoundries（格罗方德）的14nm FinFET工艺，更先进的工艺不仅推动性能增长，还大幅降低了功耗，终于与当时的英特尔酷睿处理器站到了同一水平线。

首发的Ryzen 1000系列是三款8核16线程的产品，分别是Ryzen 7 1800X、Ryzen 7 1700X和Ryzen 7 1700，带“X”后缀的产品支持XFR自适应动态扩频技术。这些处理器采用了AM4插座，支持双通道DDR4内存，内建PCIe 3.0控制器，提供了24条PCIe通道，同时还有SATA、NVMe、USB 3.0控制器，此外VRM供电模块也在处理器内部，整合度相当高。

Zen架构最小的CPU Complex模块（CCX）内有四个x86核心，每个核心都有独立的L1和L2缓存，单个模块共享8MB L3缓存，核心一改前代的CMT多线程技术，采用了更加主流的SMT多线程。8核16线程的产品具有两个CCX，相互之间使用高速Infinity Fabric进行通信，这种模块化设计也奠定了之后几年AMD在处理器上的扩展基调。

相比于过往的模块化架构设计，Zen架构有着质的飞跃，AMD原本预计其IPC性能上比起Excavator挖掘机架可提高40%，实际上最终以52%的提升幅度超越了预期目标。此外，AMD还推出集感知、自适应和学习技术于一体的SenseMI技术，让Zen架构处理器有更好的表现。

当时英特尔在桌面平台上使用的LGA 115x插座的处理器，最多也就4核8线程，Ryzen 1000系列不但大幅度拉近了IPC性能，而且提供的8核16线程规格有着翻倍的规模优势，采用了类似“田忌赛马”的产品策略。英特尔方面若想有同样的规格，需要选购昂贵的HEDT平台。可以说Zen架构的成功推出，让AMD打了一剂强心剂，拿出了在性能、功耗及规格方面与英特尔同一水平的产品，一扫过去多年的阴霾，这次终于可以歇一口气了。

Ryzen名字的由来

为什么AMD会将新处理器命名为Ryzen？这个其实也是源于Zen。

Zen本意上有禅或者禅宗的意思，强调个人的修为，以开悟见性为修行重点，追求悟道、悟后起修，最终净除二障，成就佛果，因此Zen本身有着“自我超越”和“涅槃重生”的含义。AMD显然希望新产品能够实现自我超越，达到一个新的巅峰。

由于Zen是不具备独特性的词语，无法注册为商标，所以AMD希望能组合一个让消费者容易记住的名字。恰逢美国NASA的冥王星探测任务，其中使用了一个名为“New Horizons”的探测器，名称中Horizons的后半段发音与Zen很接近，而且“New Horizons”也就是“新地平线”也有着很好的寓意，AMD取其后半段，与Zen组合后创造了“Rizen”这个名称，发音与Risen接近，也代表着AMD对Zen架构处理器“崛起”的期望。

为了避免“Rizen”中的“i”在发音上容易出现的误解，读成类似“reason”的发音，AMD又将“i”改为“y”，就这样“Ryzen”诞生了。中文名字“锐龙”，一方面估计与中国人对“龙”的信仰有关，另一方面应该有“锐不可当”或“锐意进取”的意思。

Zen+（2018）：稳扎稳打

基于Zen架构的Ryzen 1000系列处理器吹响了AMD反击的号角，不过其设计上仍然有许多需要改进的地方，比如核心频率相对偏低和内存兼容性问题等。AMD也深知仅凭一代产品的成功，是不足以完全扭转多年来竞争的劣势，需要快步跟进，才能巩固已有的胜果。AMD按照规划好的路线图，到了2018年初，发布了基于Zen+架构的Ryzen 2000系列处理器。

针对Zen架构不足之处，Zen+架构进行了多项改进，包括：

• 新架构在缓存和内存的延迟都有了明显降低，L1缓存延迟最高降低13%，L2缓存最高降低34%，L3缓存最高降低16%，内存延迟最高降低11%，延迟的降低让处理器的单线程IPC提高了大约3%。

• 采用了“女朋友”的12nm工艺，使得Ryzen 2000系列处理器的最高工作频率达到了4.35GHz，相比上一代产品提升了250MHz，同时工作电压也降低了。

• 精准频率提升技术Precision Boost升级到了第二代，在同样功耗下达到了更高的主频，同时允许更多线程同时提升到更高的频率，而且不同线程的负载可以把频率提升到不同水平。

• 自适应动态扩频技术XFR也进化到第二代，过往只能提升两个核心的频率，现在已经升级为可提升处理器的全核频率，若散热条件允许，可让处理器性能提升7%。

• 推出了StoreMI技术软件，这是一个针对电脑的智能存储加速工具，支持传统的HDD、SATA与PCIe接口的SSD，甚至是英特尔的3D Xpoint，可以用高速盘为低速盘加速。

Zen+架构的诸多改进也带来了很好的效果，比如内存延迟就明显降低了，改善了Ryzen处理器的游戏性能。同时AMD也在用实际行动兑现Ryzen 1000系列处理器发布时候的承诺，即AM4平台可以沿用到2020年，购买了300系主板的用户同样能够使用基于Zen+架构的Ryzen 2000系列处理器，相比于英特尔每购买一代酷睿就要换一次主板，AMD的做法可谓是良心。

由于处理器规格上仍落后于AMD，加上形势或许已超出了原计划以外，英特尔这时期开始显得有点慌乱。虽然AMD已连续出拳，但仍没有对英特尔造成足够大的伤害，只能说自身恢复了元气。

Zen 2（2019）：再接再厉

连续两代产品的成功，加上消费者和市场的积极反应，让AMD在Zen 2架构发布前就信心满满。如果说Zen+架构只是小修小改，那么Zen 2架构则是AMD的另一个重大里程碑。多项新技术的引入完全不给英特尔喘息的机会，AMD再一次走在了英特尔的前面。

AMD在2019年7月发布了基于Zen 2架构的Ryzen 3000系列处理器，不仅提供了最高16核32线程的规格，而且在性能上基本已经超越了对手同级别的产品。从Zen和Zen+架构发展而来的Zen 2架构，不但延续了原有的优势，而且有着很多创新和改良，最终在运算能力和扩展能力上都有了很大的提升，主要改进包括了：

• 内核优化 - 维持了1个核心支持2个线程的SMT同步多线程设计，但提供了更大微指令缓存，支持4K指令AVX2指令集，L3缓存相比Zen和Zen+架构翻倍，1个核心内部有4个整数单元和2个浮点单元。同时采用了新的TAGE分支预测器，将预测错误率大幅降低了30%，使得处理器可以花更少的时间完全前段分派工作。

• 多芯片封装 - 每块PCB最多可安装一个IOD和两个CCD，IOD和CCD之间通过第二代Infinity Fabric总线连接，位宽从256-bit翻倍到512-bit，单位功耗降低了27%。每个CCD的面积是74mm²，拥有39亿个晶体管，采用台积电7nm工艺制造，IOD的面积为125mm²，拥有20.9亿个晶体管，采用格罗方德12nm工艺制造。此外，一个CCD包含了两个4核8线程的CCX，而内存、PCIe、USB、SATA控制器则转移到了IOD上。

• 新内存控制器 - 过往内存频率和Infinity Fabric总线频率是1:1对应，导致内存频率难以提升。新的内存控制器引入了IF总线与内存的分频机制，以DDR4-3733为分界线，在该频率以下内存/IF总线是以1:1对应，以上就会自动切换到内存/IF总线2:1分频，使得内存频率不再受到IF总线限制，从而获得更高的内存带宽。

• 首次支持PCIe 4.0 - Zen 2架构是首款支持PCIe 4.0的消费级处理器，AMD提供了X570芯片组，拥有16条PCIe 4.0通道以及12个SATA 6Gbps，还有8个USB 3.1 Gen 2接口和4个USB 2.0接口。PCIe 4.0的引入，使得M.2 SSD接口的带宽从4GB/s翻倍到8GB/s。

基于Zen 2架构Ryzen 3000系列是首款采用7nm工艺的处理器，同时代工厂不再是格罗方德，而是台积电。按照AMD的说法，启用台积电全新的N7制程节点，实现了两倍的晶体管密度、同性能下功耗降低50%或者同功耗下性能提升25%的变化。Zen 2架构与Zen+架构相比，单线程性能提升了21%，其中有60%是来自架构优化IPC的提升，另外40%则是来自7nm工艺所带来的频率提升。

AMD在Zen 2架构上反其道而行，放弃了过去CPU里尽可能集成功能的做法，将计算核心和I/O接口部分分离，进行了更灵活的调配。受困于14nm工艺，英特尔的桌面酷睿处理器好不容易才提升到8核16线程，一下子从工艺到规模又拉开了差距，就像被打了一记重拳，AMD完全确立了多线程性能的优势，让不少粉丝开始喊出：AMD Yes！

Zen 3（2020）：大获全胜

Zen 2架构补全了过往Zen / Zen+架构的不足，对英特尔造成了很大的压力。虽然多线程性能早已形成碾压态势，但Zen 2架构仍有不足的地方，比如游戏性能仍然差一口气。2020年11月，AMD发布了基于Zen 3架构的Ryzen 5000系列处理器，首批产品共有四款，分别是Ryzen 9 5950X（16核32线程）、Ryzen 9 5900X（12核24线程）、Ryzen 7 5800X（8核16线程）和Ryzen 5 5600X（6核12线程）。

AMD宣称与Zen 2架构相比，Zen 3架构的IPC提升了19%。有如此大幅度的性能提升，得益于AMD在多个方面的改进，包括了：

• 前端改进 - 采用了更快的TAGE分支预测器，对取指令与指令解码系统进行了改进。

• 执行引擎 - 整数单元方面增加了整数调度器的条目数量，并对结构进行了优化，同时浮点执行单元从4个增加至6个，增加了独立的F2I/存储单元，用于存储和把浮点寄存器文件搬到整数单元。

• 读取与存储系统 - 为了适应CCX结构的改变，AMD在预取算法上进行了改动，以更高效的利用更大的L3缓存，使用了新技术缩短了存储-读取这样的转发操作的延迟。

• 8核心CCX - 全新Zen 3架构的CCX从4核心改成了8核心，使得每个CCD内只有1个CCX，单个CCD内两个独立的16MB L3缓存也就变成了一个32MB L3缓存，这可以有效降低延迟。此外，AMD放弃了一直沿用的XBAR总线，改用了环形总线。

• 多芯片封装 - 每个CCD的面积是80.7mm²，拥有41.5亿个晶体管，采用台积电7nm工艺制造，IOD的面积为125mm²，拥有20.9亿个晶体管，采用格罗方德12nm工艺制造。

AMD在Zen 2架构上进行的是全方位、大刀阔斧的改革，而到了Zen 3架构，AMD将注意力集中到CCX，进行了针对性的改进。CCX改动带来的收益也很明显，从各方面降低了延迟，这让Ryzen 5000系列处理器的游戏性能大幅度提升，打得同期的英特尔酷睿处理器毫无还手之力。

此外，AMD推出了采用3D垂直缓存（3D V-Cache）技术的Ryzen 7 5800X3D，为CCD带来额外的64MB 7nm SRAM缓存，使得这款Zen 3架构处理器的L3缓存容量由32MB增加到96MB，容量达到了原来的三倍。这是迄今为止唯一一款采用该技术的消费级处理器，为未来Zen架构的发展做了先行探索。

Zen 3架构出现后，AMD的市场占有率不断攀升。在2021年第四季度中，AMD在x86处理器的整体市场份额不出所料地创下了历史新高，达到了25.6%，到了2022年第一季度，更是提高到了前所未有的27.7%。

AMD成功同样反映在财报上。AMD在2021年的营收为164亿美元，相比2020年增长了68%，同时每个季度的营收都在突破记录。随着AMD收购赛灵思（Xilinx）的交易完成，2022年第一季度的营收达到了创纪录的58.87亿美元，同比增长71%，环比增长22%。预计AMD在2022年的全年营收为215亿美元，同比增长31%。

此外，AMD的股价也随着Zen系列架构的成功不断攀升。在2021年7月29日美股市场上，AMD股价一路飙升，历史性地突破了100美元大关，盘中最高达到了105.732美元，最后收盘价为102.950美元，单日上涨5.13%。到了2022年2月15日，根据美股收市后的AMD股价（121.47美元），其市值达到了1977.5亿美元，比当时英特尔的市值（约1972.5亿美元）还要高。

这是一个历史性的时刻。要知道在六年前，AMD还徘徊在破产的边缘。在2017年Zen架构处理器发布前，AMD的股价只有7美元左右，从第一代Ryzen处理器开始，AMD大概花了五年的时间，最终实现了对英特尔的逆袭。

Zen 4（2022）：攻守易势？

AMD在Computex 2022上，正式对外公布了基于Zen 4架构的Ryzen 7000系列处理器，以及对应的AM5平台，不过具体的产品规格还没有公布，将会在今年秋季与消费者见面。

根据AMD的介绍，Zen 4架构内核的L2缓存容量将翻倍，达到1MB，单线程性能提升超过15%，加速频率在5GHz以上，支持AVX-512指令集。Ryzen 7000系列处理器同样拥有CCD和IOD两种芯片，前者使用台积电5nm工艺，后者使用的是6nm，而且集成了RDNA 2架构的核显，支持PCIe 5.0以及DDR5内存。全新AM5插座在保留AM4插座原有40×40 mm尺寸的情况下，除了将插座类型将从PGA更改为LGA，其针脚也增加到1718个，可兼容原有AM4平台的散热器。

Zen 4架构内核的具体性能如何，还要等Ryzen 7000系列处理器发布以后才能了解。由于英特尔在酷睿系列启用了混合架构的设计，同时Alder Lake的性能提升幅度相当明显，给AMD造成了不小的压力。何况Zen 4架构出来的时候，英特尔会使用更新的Raptor Lake来迎战，对AMD来说是一个不小的挑战。

图：左边为Zen 3架构，右边为Zen 4架构

与过去几年不同，AMD和英特尔在桌面市场的位置悄悄发生了变化，AMD从进攻转入防守，而英特尔的状态则从防御转而进入攻击。目前Zen 4架构肩负重任，是否能抵御英特尔一波又一波的冲击，巩固过去几代Zen架构取得的胜果，可谓是前路难料。