為何HEDT高階桌上型CPU正在消失?

作者 : 黃燁鋒,EE Times China

如果將Intel和AMD的CPU產品劃分成5個定位:伺服器、(高階)工作站、HEDT、消費級(桌上型電腦)、行動(筆電)。或許工作站和HEDT在定位上重疊,本文將兩者區分為「高階工作站」和「主流工作站」的差別…

前不久Intel發佈了針對行動工作站和發燒友的Core HX系列處理器,可說這個系列是把桌上型電腦CPU下放到了筆電裡。此系列代號中的「X」字母,在Intel歷史上通常是賦予針對發燒友或工作站等級的處理器系列,也符合HX的定位。 不過「X」在桌上型CPU上出現,經常可將其劃歸到HEDT (high-end desktop)產品定位上。HEDT可不是形容處理器性能的普通稱謂,它從很多年以前就作為具體的「平台」存在了。Tom's Hardware在報導中說HEDT處理器的歷史可以追溯到2003年(AMD Althlon 64時期),不過溯源HEDT這個說法,似乎主要是從2008年Intel Nehalem架構開始(45nm,初代Core i5/i7問世);或者HEDT在發燒友中變得流行,可能至少是從2008年開始。 如果將Intel和AMD的CPU產品劃分成5個定位,分別為:伺服器、(高階)工作站、HEDT、消費級(桌上型電腦)、行動(筆電)。或許工作站和HEDT在定位上有所重合,本文將兩者區分為「高階工作站」和「主流工作站」的差別。不過HEDT定位的確高於對一般消費用戶的普通桌上型電腦處理器。Core i9-11900K、12900K等「旗艦」定位的CPU,乃是消費級桌上型PC處理器中的「旗艦」,但還未及HEDT。     近代HEDT平台處理器,主要是AMD的Threadripper (執行緒撕裂者)和Intel的Core X系列。比較奇怪的是,這兩個系列的產品更新都止步於2019年。AMD和Intel好像都已經放棄HEDT平台(至少是主流工作站)的CPU更新,AMD這邊甚至已經停止Threadripper 3900X系列的出貨。 當然若說HEDT處理器「消失」可能有問題,畢竟更高定位的Threadripper PRO 5000WX前幾個月才更新——不過PRO系列實則是鎖定高階工作站,它與非PRO的Threadripper之間仍有很大的市場跳躍(對應Intel去年也更新了Xeon W-3300)。這裡將HEDT平台的範圍窄化到「主流工作站」(市場習慣上也有這樣的區分)。 HEDT、桌上型電腦、伺服器需求差異 如果你是個發燒友,對Cinebench這類跑分應該不會陌生。這個工具左側邊欄,始終有個默認的跑分榜單,如下圖。頗為惹眼的是長期默認榜首的AMD Threadripper 2990WX;Threadripper 1950X排位也靠前。其中1950X乃是AMD於2017年發佈的一顆CPU,Cinebench R23跑分16315分。5年前的CPU,比今年發佈的不少CPU跑分還高。     當然,這主要是因為1950X有16個核心、32執行緒——這在5年前的民用CPU市場還是相當罕見。AMD在2019年發佈的Threadripper 3990X則上推到64核心、128執行緒,L3 cache堆到了256MB (當年Windows XP安裝推薦配置記憶體大小也就256MB)。從AMD Threadripper的處理器配置,多少能夠發現HEDT究竟是何種類型的平台。 如果說Core HX系列乃是桌上型電腦CPU下放給筆電,那麼很多HEDT處理器,頗有點把伺服器CPU下放給PC的意思(雖然並不僅是如此),這就涉及到伺服器和PC處理器之間的差異了。單就處理器核心而言,伺服器的CPU核心數總是越多越好;但PC則並非如此——不僅是受限於成本,也在於個人用戶的日常工作或娛樂,更追求單核心性能水準。所以PC CPU的核心數雖然少,但一般來說頻率比較高(現在的PC CPU頻率普遍超過了5.0GHz),就是為了追求更好的單核性能。 一般PC用戶的典型「高性能」需求使用場景是遊戲。雖然現在也有一些CPU多核心利用率較高的遊戲,但就CPU層面,其平行化程度依然有限。再多的CPU核心對於很多遊戲來說都沒什麼用。還有一些典型應用如Photoshop,就是看重單核心性能水準,以及更多日常的常規應用多少都受限於程式碼的平行度,對CPU核心數的需求仍是有限的。 伺服器應用的硬體需求又是另一回事了,一般其CPU核心數會很多,核心頻率卻顯著低於PC處理器——這也是伺服器CPU用到PC上,體驗大概率不會很好的原因。這裡著重來談談對「生產力」,包括內容創作,有高需求的主流工作站。 像C4D、AE (After Effects)這類內容創作工具,對CPU的核心數需求是貪婪的。Cinebench跑的就是C4D的3D建模、動畫、運動圖形和渲染性能,它能吃滿所有的CPU核心。所以對於這樣的創作工具而言,CPU核心數自然是越多越好。但和伺服器應用有所不同的是,它們性能爆發也有需求,所以核心頻率也不能很低。 所以會看到IntelCoreX系列(如Core i9-10980XE 18核心36執行緒)、AMD Threadripper系列(如3990X 64核心128執行緒)這種堆核心數很多,頻率也還比較高的處理器。HEDT的第一個特點就是CPU核心數量多。     但這並非全部。HEDT與伺服器CPU的另一個相似之處,是對I/O和週邊支援有著明顯更高的要求。所以HEDT作為一個「平台」,其主機板和一般民用級別的主機板也不一樣。比如說應用於工作站的不少工業軟體對記憶體容量有著極高的需求,超過現在普通桌上型CPU支持的128GB (尤其很多素材需要佔大量記憶體容量)。且記憶體通道數、主機板上的記憶體插槽數也都顯著高於一般PC。相較於一般PC只支援雙通道,主流工作站的HEDT平台可配備4~6通道,更方便堆記憶體,記憶體頻寬也有成倍提升(雖然頻寬好像還是不能和蘋果M1 Max比)。 再比如PCIe匯流排的通道數量,Threadripper 3990X支援的PCIe 4.0通道數量總共為88條,比一般PC處理器的十幾條PCIe通道富餘了太多,自然更便於高速I/O的擴展:GPU、各類加速卡、SSD、網卡等等(當然在I/O方面,針對主流工作站的HEDT還是和伺服器平台有差距,典型如記憶體通道數、多socket支援等)。 就晶片製造角度,HEDT、工作站和伺服器CPU也經常是相同的die進行binning、體質挑選得到的。所以HEDT與伺服器CPU更像是近親,而和消費級桌上型電腦CPU關係更遠(雖然也不盡然,有時HEDT與一般桌上型電腦CPU共用die,典型如Kaby Lake-X)。而HEDT與桌上型電腦CPU在I/O支持上的顯著差異,也決定了它們的針腳數和封裝肯定是不同的——比如HEDT平台的Cor ei9-10980XE相比於一般PC平台的Core i9-10900K,觸點數量多了將近900個。 所以對HEDT目標使用者而言,不僅是處理器價格要比普通桌上型電腦高出許多,而且主機板也明顯更為昂貴。畢竟走線、設計複雜度都不在一個量級。 趨近於消失的HEDT處理器 2019年,Core X系列處理器更新至Cascade Lake-X以後,Intel的HEDT平台就沒有再更新過(不談Xeon W系列)。當前Intel Core系列更新到了第12代,代號為Alder Lake,常規的桌面端、行動端的不同系列差不多都已更新完畢,但就是沒有X系列的身影。 AMD這邊的情況也類似。實際上AMD在Threadripper這個系列上,此前是處在大殺四方的狀態。就像Cinebench榜單列出的那樣,在多執行緒性能方面獨佔鰲頭。但在2019年末發佈了第三代Ryzen Threadripper以後,也止步於此。 打造工作站平台的Puget Systems最近發佈資料顯示,過去6個月AMD Threadripper的份額已經佔其工作站產品總數的將近20%。畢竟其核心數顯著佔優,對需求生產力性能的使用者而言有相當價值。     與此同時,在Puget Systems公佈的月銷售記錄中,從2020年中以來Core X的銷量就開始顯著弱於AMD Threadripper,直到上個月為止,Threadripper都有著比較強勁的銷售表現。這上圖顯示其5月的銷量為0,Puget Systems在blog文章中提到,雖說5月還沒結束,但現在就標記0,是因為他們根本就沒有對應這兩個系列HEDT處理器的存貨了。 Puget Systems認為,雖然AMD從未公開宣佈不再生產Threadripper系列處理器,但「我們已經買不到了。我們的常規供應商或管道商都已經無貨。而且AMD也宣佈了新一代桌上型(Ryzen 7000系列)與工作站(更為昂貴的Threadripper PRO 5000系列)處理器產品,不曾提及Threadripper產品線的更新。」故此,Puget Systems認為Threadripper產品線當前已經「消失」。 從中國京東、淘寶的官方平台似乎的確已很難看到類似Threadripper 3990X之類的處理器在販售,某些第三方系統銷售商(主機板+CPU)處還能買得到,不過價格也都已經相當高。國外的電商銷售平台,Threadripper目前的售價已經比產品發售時的建議零售價高出了一大截。如3990X賣到了8,399美元的高價,比原本最初發售價的2倍還多;貨源為協力廠商賣家。 AMD極有可能已經不再生產主流HEDT平台處理器,目前手上有貨的賣家則以高價出售停止生產的這些晶片。當然,原本的Threadripper目標使用者,現在也可以選擇Threadripper PRO系列,但全套系統的投入又會昂貴許多。雖說從產品名稱來看就只是加個「PRO」,但其中的定位跳躍還是比較大。 比如真墜一般消費使用者的平台RAM記憶體容量上限為128GB,現在要搭建一個>128GB RAM的工作站,唯有選擇Threadripper PRO (或Xeon W);不僅是購買處理器的價格高不少,還在於板級系統要大很多,則整個工作站系統,包括主機也要大上不少——從系統層面花了更多的錢,可能對原本主流工作站用戶而言是不值得的。Intel這邊的XeonW-3300系列也是要價不菲。 為什麼HEDT處理器逐漸消失? AMD Threadripper斷貨乃至可能停止生產,原因非常好猜測。受到缺晶片潮的影響,AMD處在全系產品的缺貨狀態已經很長時間。AMD的一大隱憂就在於AMD面臨的缺貨現狀要比Intel嚴重不少——在個別季度,AMD的CPU市場份額下降就是源自缺晶片。對晶片供應商來說,自然會率先滿足出貨量大、利潤高的晶片產能。 Threadripper算不得出貨量大頭,被砍顯得很正常;而且在相同die的Threadripper、Threadripper PRO和Epyc處理器上,後兩者有著更高的市場售價和利潤,前者的消失也就顯得更為稀鬆平常。 Intel的情況則可能主要是因為短期內在堆核大戰上的失利。AMD更早在CPU產品上開始應用chiplet方案,其微架構也更便於處理器堆出更多的核心,且具備了相當的堆核彈性,而Intel顯然沒有在走這樣一條路。這實際上也是Intel在過去2年的PC處理器市場,被AMD獲取份額的重要原因。所以第10代、第11代Core,Intel處理器的Cinebench多核跑分實在是無力與AMD一戰。 即便是Intel高階工作站的Xeon W-3375X (Ice Lake),單顆處理器的核心也只堆出了38個;像Core i9-10980XE這種原本和Threadripper相同定位HEDT晶片,18核心在AMD面前真的是不夠看。所以極有可能Intel暫時放下了這一市場的競爭,靜待後續自家也開始大規模應用chiplet方案後的反擊。雖然第12代Core讓Intel再度成為單核性能最強,且因為能效核心的存在,堆核心水準也大幅提升;但要說在工作站這個層面,要堆出那麼多的核心大概也還是有難度。 還有一個原因在於,針對消費用戶的一般PC處理器在核心數上也已經開啟了奮起直追模式。比如第12代Core將核心數堆到了16核心,起碼在核心數方面,看起來有了一定的資本。雖說I/O、記憶體、頻寬支援等方面和HEDT還是有差距,但應該能夠獲取到某些HEDT中低配用戶市場。 不過或許這類處理器並非真的消失,而只是暫時從市場離開了2、3年。相關HEDT,現階段有幾則傳言。一則傳言說Sapphire Rapids-X將在今年Q3問世(也就是與第13代CoreRaptor Lake一同到來)。 Sapphire Rapids是這一代伺服器CPU的代號,也是Intel處理器全面轉向chiplet/先進封裝的標誌。帶-X尾碼則表示是以Sapphire Rapids為基礎的HEDT平台處理器,不過Sapphire Rapids-X目標市場可能和Threadripper Pro類似(傳言56核心112執行緒,112 lanes PCIe Gen 5)。 今年2月傳言稱Intel這一代HEDT代號當為Sapphire Rapids-AP (替代-X),核心數、記憶體與PCIe通道數支援會有不同的配置,既有針對高階工作站,也有主流工作站的。與此同時,4月傳言稱,還會有個Alder Lake-X問世(AIDA64的更新日誌已經出現了這一處理器的身影),就跟當年的Skylake-X與Kaby Lake-X並存一樣,Alder Lake-X在HEDT平台定位於低階市場。 如果傳言為真,大概也說明了Intel有奪回這部分市場的意願,畢竟Threadripper已經在這一市場囂張很久了。 本文原刊登於EE Times China網站          

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