AMD 在本月初發表了四款Ryzen 5000系列 Zen 3 CPU，從最高階16C/32T的 5950X，到中階6C/12T的5600X，AMD不再只是個「比Intel便宜」的選擇，而是能從單核心性能、多線程性能、售價，以及能耗，全方位主宰桌機處理器市場的領導品牌。
Ryzen 5000產品將在11月5號上架，在我們等待的同時，AnandTech的資深編輯Dr. Ian Cutress與AMD CTO Mark Papermaster進行訪談，以下內容翻譯自翻譯自 AnandTech專欄:
IC: 當Ryzen系列初次發表的時候，我採訪到Dr. Lisa Su，他和我提到AMD的市場定位讓公司在設計新的高性能x86處理器時，能夠跳脫傳統思維。現在AMD站上了該市場的頂點，AMD內部團隊是如何不被勝利沖昏頭，穩扎穩打得繼續創新呢?
MP: 我們團隊對於今日的成就當然非常驕傲，他們是業界中數一數二有創意的團隊。我們也是經過辛苦耕耘，才能用Zen 3站上現在的領先地位，我們接下來的產品規劃也將非常有可看性。當然，我們的團隊依舊保持著謙卑的態度，這點從Zen 3的設計上就可以看出來。我們並不是用甚麼神奇的招數來提升性能，而是從CPU架構上的各個面向來著手，透過提升效能、降低與記憶體間的延遲，來達到全方位的提升。
相較於去年中發表的Zen 2，Zen 3帶來了19% 的IPC提升，這是項非常了不起的成就。我們會繼續苦幹實幹，用硬底子的設計能力，為消費者帶來更多的性能提升。
IC: 我想談談這19%的IPC提升，Zen 3在架構上做出了變革，讓原先只有四核共享16MB cache的CCX，變成每個CCX有8核共享32MB cache，CCX核心數的增加在提升性能上的貢獻有多少?還是有其他架構變革也對性能提升有顯著效果嗎?
MP: CCX架構的變更讓我們大大降低遊戲時CPU與記憶體之間的延遲。遊戲市場是我們的高性能處理器很重要，而在玩遊戲的時候，遊戲軟體會高度依賴其中一個線程，而那個線程的性能要仰賴L3 cache的大小。因為如果他能使用L3 cache，就不必使用系統記憶體(ram)。將八核心都放在同一個CCX中共享32MB的L3 cache大大降低了延遲，進而提升了性能。當然除此之外，我們對於整個CPU架構都有所改進，但CCX的變革是性能提升的主因。
IC: 每個核心可用的L3 cache加倍真的是蠻大的變動。如你所說，這讓CPU不用頻繁的使用系統記憶體。但這個做法不會同時增加L3 cache內部的延遲嗎?除了讓L3 cache翻倍外，取用L3 cache的核心數也加倍了，這樣的變革應該也有些代價吧?
MP: 我們團隊不論是在邏輯運算，或是實體結構上的設計都下足了工夫。在架構大改的情況下，讓邏輯運算的方式與實體結構能互相配合，不會改了結構卻拖累了運算，增加延遲，得此失彼。這背後需要到非常高深的設計功力，才讓我們得以透過改變架構來提升性能
除此之外，通常在提升性能的同時，能耗也會隨之上升。況且我們沒有改變製程，依舊維持台積電七奈米的工藝。有些人自然就會認為Zen 3相較Zen 2會更耗能，但我們並沒有。我們不僅改進了CCX，也讓Zen 3的能耗維持跟Zen 2一樣的水準。
至今每代Ryzen發表，我們都維持在同一個AM4插槽、同一個能耗水準，卻也都帶來很大的性能提升。
IC: 說到製程，我們聽到的說法是Ryzen 5000使用了與Ryzen 3000XT系列相同的台積電七奈米工藝(較原先Ryzen 3000系列七奈米稍有進步)，Ryzen 5000系列還有其他製程上的改進嗎?
MP: 運用在運算核心上的製程依舊維持七奈米工藝，這代表我們也繼續沿用舊有的PDK(process designing kit)。所以電晶體方面我們還是遵循台積電原有的設計原則。晶圓廠在生產的過程會逐步精進製程，提升良率和品質，每季都會有微調。這就是你所指的稍有進步，但它依舊是台積電的七奈米製程。
IC: 從Zen 2到Zen 3，除了19%的IPC提升，在每瓦性能方面也有24%的提升，這代表你們在供電上也有所加強，能否多跟我們談談這部分?
MP: 我們非常重視供電管理，我們的每個CPU中都有一套完整的微控制器以及供電管理系統。每代產品都會針對這部分改進，我們對於這24%的提升很自豪。在Precision Boost上的改良讓我們能更精確的利用CPU內部各個感知器的參數去調控時脈與電壓。更有彈性、更精確的供電管理讓整體效率更高。
IC: Zen 2處理器的I/O die在閒置待機時的耗電量並不低，有時可達13到20瓦，據說Zen 3也使用相同的I/O die。你們有為了改進能耗而對I/O die做出改變嗎?還是就繼續使用與Zen 2相同的I/O die。
MP: I/O die上的持續進步讓我們能夠帶給消費者更好的性能。我們在設計Ryzen時就仔細考量，讓消費者不用更換平台，能在同一個AM4插槽上，得到性能提升。能耗一直是我們很重視的一塊，Zen 3上主要是透過CCX以及核心與cache之間的改良來改進能耗。(註Mark這段回答的有點迂迴，並沒有很直接的表示I/O die上有沒有改進，但從最後一句看來，應該是沒有改I/O哈哈)
IC: 有關AMD在I/O接口以及用電量的部分，現在你們的產品支援PCI-E Gen 4並使用七奈米的製程，唯獨I/O die的部分還是在使用Global Foundries的12/14奈米製程，未來會在這部分做出改良嗎?
MP: 我們在每一代產品都有做出改良，未來我們將全面採用PCI-E Gen 5，我們的下一代產品中會對運算核心、I/O接口、記憶體控制元件做出改良。
IC: 說到你們的chiplets架構，我們注意到CCX除了裡面的核心數增加，chiplets連接CPU外部的線路，原先是在兩個CCX之間，現在被移至兩個CCX的外圍，這樣的作法能在能耗或延遲上帶來什麼好處嗎?
MP: 這就是我先前提到的，要讓邏輯運算與實體結構上的變革互相配合，為了提升整體性能，有時也要在某些部分做出犧牲。這次採用新的CCX與cache配置，降低了運算核心與cache間的延遲，但把控制線路移置CCX的外圍意味著我們會有較長的線路，但同時，它所連接的部分也對於延遲較不敏感，較長的線路所帶來的延遲對它影響不大，所以CPU整體的性能還是能有所提升。
IC: AMD在過去表示Infinity Fabric的設計也會隨著CPU一起改良，針對能耗以及頻寬方面做出改進，這次採用Zen 3架構的Ryzen 5000系列上有使用新的Infinity Fabric設計嗎?
MP: 我們加強了Infinity Fabric的資料安全性。Zen 3架構最大的賣點是在運算性能上的提升，Infinity Fabric也有因此得到改善，我們接下來會再提供更詳細的資料跟大家。
IC: 不論是AMD還是Intel，在製作CPU時都開始使用特挑晶片(binning)，但這也讓超頻的空間變得有限。從你的角度來看，像是Precision Boost Overdrive這類軟體(讓CPU有時可以超過原先設定的時脈)，會逐漸因為特挑而式微嗎?還是它會繼續演進?
MP: 我們的目標一直都很明確 — 讓CPU達到它所能承受最高的時脈。我們在Zen 3上達到了4.9 GHz的表現。特挑晶片也是我們很重視的一塊，我們的CPU經過許多測試，讓它在各種用途下都能提供消費者很好的表現。但同時，我們的顧客也很聰明，他們會針對自己特定的用途，透過超頻強化性能，我們將會持續支援超頻的功能，讓顧客能依照自己的需求，調整CPU的表現。
IC: 你剛剛提到了Infinity Fabric的資安，AMD通常是怎麼處理CPU的資安漏洞呢?Zen 3上有新增甚麼功能來應對資安問題嗎?
MP: 我們在設計CPU時一直都把資安放在優先順位，像是針對旁路攻擊(side channel attack)這類在x86架構上常見的資安漏洞進行防堵。我們在加密技術上有很大的進展，不論是記憶體甚至虛擬主機的情況下都能提供保障。面對其他像是Return Oriented Programming (ROP)等資安攻擊也都會有應對方案。我們之後會再針對資安進行詳細說明。
IC: 你覺得資安對於消費者是不是沒那麼重要，只有企業用戶比較在意這方面的問題? AMD對於企業跟消費者產品的資安是分開還是一起設計的?
MP: 我們在資安上並不會區分消費者或企業用戶。當然，企業用戶通常有一些特殊的需求，但我們相信不論是誰都應該得到相同的待遇與重視。過去我們的確在企業端下比較多功夫，但現在我們一視同仁。
IC: 回到Zen 3的IPC提升，你在發表會的時候提到這19%的進步是來自不同微架構(microarchitecture)上的改良。其中包含Load/store指令元件 (load/store units)以及micro-op cache和prefetcher updates，我知道在Zen 3上市前你還會再詳細解說本次架構上的變革，但能不能先跟我們透露一點這部分的消息?
MP: Load/store指令上的強化是本次IPC提升的一大關鍵，它與執行單位(execution unit)的通量(throughput)息息相關，它讓我們能加大執行單位以及它的通量，我們提升了每個運算週期的載入和儲存指令(load/store)，未來我們會再針對這部分詳細解釋
IC: 處理器越大，它的能耗自然也會上升，你們對於這方面有甚麼對策嗎?
MP: 這點我們會從實體結構以及運算方式下手。就像Zen 3雖然使用跟Zen 2一樣的製程，卻能有較前代更好的性能，這背後牽扯到我們剛提到的供電管理、實體結構、邏輯運算的互相配合。
IC: Zen 3 是Zen系列的第三個世代，接下來AMD還會推出Zen 4甚至Zen 5。Jim Keller曾經說過，架構改良要從最容易的地方進行調整，但總有一天會面臨大改整個架構，從你們公布的時間軸來看，AMD距離大改架構也不遠了。能否跟我們談一下你們接下來會對Zen系列進行甚麼樣的改良，還有對於Zen的後繼架構會如何設計呢?
MP: 對我而言，Zen 3 就是大改過後的新架構，它還是Zen系列的產品，但它並不是單純承繼先前Zen系列的小改款。
IC: x86處理器的市場競爭激烈，同時還要面對ARM系統逐日升高的威脅。ARM聲稱自家的Neoverse V1設計可以達到近似x86處理器的IPC表現，而且每年可以提升30%的性能，同時又有很低的能耗表現。AMD面對來自其他架構的競爭，有甚麼對策嗎?
MP: 我們會繼續追求更高的性能。不論你採用哪個ISA，增加性能的手段都和增加電晶體數量脫不了關係。我們選擇開發x86的產品因為目前多數的軟體在這個平台上的表現最好，生態系也最完整，這讓大家更容易採用我們的產品。這個市場只會更加競爭，我們的對策很簡單，就是繼續向前，提升我們的性能。
IC: Zen 3相較前一代有很大的性能提升，但目前似乎還沒聽到AMD用CPU來加速AI運算。這是能夠靠增加運算核心和浮點運算能力來達成的嗎?還是這需要改良其他像是指令集等等的方式來加速AI運算?
MP: Zen 3的運算性能是本次研發重點，Zen 2在部分層面有著領先對手的性能，而Zen 3則是要達到全方位的性能制霸。浮點運算當然也是其中之一，我們有對浮點以及乘積累加運算單元(multiply accumulate units)做出改良，這對AI的運算像是推論(inferencing)這類常使用CPU來執行的東西有所提升。除此之外，時脈上的提升也對這類運算的效能有所幫助。我們並沒有在這次產品中加入新的數學運算模式。
IC: AMD有打算要發布加速AI運算的數學函數庫嗎(math libraries)?
MP: 我們接下來會逐步釋出這些AI相關的數學函數庫。
IC: Zen 2 Ryzen和EPYC的成功都跟你們的chiplets有關，體積小、高良率、又再經過特挑。但近期我們開始看到其他廠商用台積電七奈米製程做出單晶片結構(monolithic)的處理器，最大的甚至可以到600m2。隨著你們的市佔逐漸增加，AMD未來會繼續增加CPU上chiplets的數量嗎?
MP: Zen 2產品有著很棒的性能，在設計上又很有彈性，生產良率也很高，而且這都是在七奈米還未完全成熟的情況下達成。未來你會看到更多的chiplets設計被用在更多地方，即便我們的對手在初期並不看好這個設計理念，我們會繼續使用這個方式設計我們的產品。
Chiplets設計並不一定適用於每種處理器(CPU、GPU、加速器等等)的設計，但我相信它會繼續在業界佔有一席之地，尤其是在AMD。
IC: 說到這裡，近期你們的競爭對手也宣布將在他們的產品上採用類似的chiplets結構，你認為chiplets的用途可以多廣?
MP: Chiplets設計也不是處處都適合，這取決於你的用途。這背後也牽扯到產品的供應鏈，我們必須確保它有最好的性能，並且能夠穩定的生產出產品，這之間的平衡是我們在設計每個產品的時候都要考量的。
IC: 台積電近期發表了3D Fabric的設計，其中包含了他們在封裝技術的每個層面。AMD已經在產品中結合了一部分的2.5D封裝技術，你們未來是否會採用台積電其他3D封裝技術?
MP: 我們一直都和晶圓廠在封裝技術上緊密合作，未來幾年我們將在封裝以及interconnect技術上有很大的突破，這將讓AMD在晶片設計上有更多的彈性，像是我們能把品質好的晶片封裝在一起。這對我們這個行業來說就像美夢成真一樣。
IC: AMD一直在開拓新的市場，像你們近期發表了首款適用於Chromebook的Zen處理器。有哪個市場是你們未來想要踏入的嗎?像是物聯網或車用電腦。
MP: 我們一直都在觀望其他相關的市場。我們在嵌入式系統(embedded system)的市場逐步成長，這也會是我們未來繼續耕耘的一塊。但我們對於某些大家很關注的市場並不一定有興趣，因為它跟我們的研發路線不太相關。我們的路線是提供市場高性價比的產品，而我們也會繼續往這個方向前進。
