曾幾何時,AMD被戲稱是PPT 廠,因為往往都在簡報上把自己的產品吹得如何好,但實測總是被英特爾壓過一頭,優勢都只是在紙上而已。然而如今,在蘇姿豐領導下的AMD 終于可以說YES,我們產品的確很強。
雖然很多人認為這很大部分是臺積電的功勞,若論商業手腕,可能還真的不算是蘇姿豐的強項。但能在4 年內讓AMD 從谷底翻身,的確是靠她身為頂尖工程師對技術的眼光及執著。大家都忘記,她其實對半導體的發展本來就有貢獻。更準確地來說,蘇姿豐或許并非挽救AMD 財務危機的關鍵,但身為一個具有敏銳技術嗅覺并擔任管理職的工程師,無疑正帶領AMD走向成功。
蘇姿豐出生于中國臺灣,很小就隨著數學家的父親到美國紐約定居,盡管學了十年鋼琴,但并未依母親的意思走向鋼琴家的道路,而是憑著自己的興趣選擇就讀布朗克斯科學高中,一所以培養物理學人才著稱的學校。且在25 歲時,就取得麻省理工學院電機工程博士學位,專門研究半導體,并陸續著有數十篇相關技術論文。
游戲機女王
她早在求學時就深信銅導線才是半導體芯片的未來,在1995年加入了IBM 半導體研發中心后,催生了絕緣層上覆硅(SOI)技術,奠定了現代銅芯片的制程基礎,有效提升了半導體性能。2000 年,她就開始擔任IBM 新興產品部的總監,其親自建立的團隊更奠定了Cell 微處理器架構,解決Sony 想生產出超越PS2 的次世代游戲主機的困擾。
當時PS2 用的可是128 位的SIMD 處理器,其性能超越PC許多,雖然cache不大,但透過Direct RAMBUS 技術,能將3D 圖像高速儲存在存儲器中,較低端的獨立顯卡都無法比擬其效能,當然這也是因為它是專門為游戲而設計的處理器。不過64 位Cell 芯片卻同樣在RISC 架構下達到了Sony想要的次世代性能,也因此促成了Sony 與IBM 的合作,最后被應用在PS3 上。
但事實上,PS3 卻被認為是最失敗的一代硬件,甚至最后PS4 也只能回到主流的x86 結構。然而這不代表Cell 真的是敗筆,若把眼光放遠來看,這反而是過于前衛,而潛力無法發揮,后來IBM 仍持續改進其設計。Cell 架構的主要核心,是采用64 位元PowerPC 處理器加上異構協處理器(Coprocessor),這跨越傳統CPU 設計的異構計算思維,帶來相當強大的理論性能。
▲ 如今無論是Sony 或是微軟的次世代游戲機都采用AMD 的處理器
挑戰異構計算
但當時這對游戲機來講有個很大的缺點,就是過于復雜而難以進行程序優化,游戲開發成本偏高。異構計算的概念在當時并不普遍,并未建立足夠的生態環境,人才支援跟不上,這也是最終敗給x86 的原因,當然也成為了前車之鑒。
2007 年蘇姿豐成為了RISC 架構處理器大廠飛思卡爾半導體(Freescale Semiconductor)的技術長,隨后負責嵌入式通訊和應用處理器業務的全球戰略、市場行銷和工程設計,開始接手更多商業及客戶關系等管理事務,但2012 年就由于公司重組而辭職,不過她很快在仍處于頹勢的AMD 中找到更大的舞臺。
AMD 一直看好異質系統架構(HeterogeneousSystem Architecture,HSA)的前景,雖尚未成熟,但相信未來肯定能更易于編程、優化,資源負載也將更平衡,并帶來高性能及低能耗的表現。而蘇姿豐剛到AMD 就馬上被賦予重任,接手了推廣APU 的工作,此次她聚焦在發展完整的軟件生態,推動與開發商的聯盟,并培養更多的技術人員。而在多年不斷堅持下,最終才真正讓AMDFusion 不再只是PPT。
做出偉大的產品
從一開始投入半導體,蘇姿豐就認定異構計算是必須發展的方向,高性能運算(HPC)才是AMD 的出路。盡管那時她所處的環境,無論人力、物力及財力都不足以撐起這樣的環境,APU 也才剛發芽,但她認同AMD 那個過去曾被認為是敗筆及累贅的理想,并持續為之付出努力。
雖然AMD 仍不斷追逐更強大的獨立CPU 及GPU 但從未忘記繼續探索異構計算的可能性,APU 與GPU 實現交火(CrossFire)也是體現。在2013 年,蘇姿豐就確立了以客制化APU來搶進游戲機市場,以站穩腳跟的商業策略,且堅持異構計算必須軟硬件并進的方針。她當時還在IEEE 發表了一篇論文《通過異構計算建構未來》。
▲ 時任AMD 副總裁的蘇姿豐在2013 年發表關于異構計算的演講
到了2014 年,蘇姿豐正式上任CEO 后,更正式奠定了異構計算做為市場差異化的主要方向,并不隨波逐流往移動設備領域發展。當時推出使用臺積電28納米制程,支持HSA 標準的Kaveri核心,更達到了APU 的新高度,低價不再是AMD 的唯一特色。同年AMD 發表的hUMA 統一尋址技術令PS4性能戰勝Xbox One,Sony 當然也加入了HSA 基金會。
雖然這時,AMD 的規模與英特爾相較仍小。但當時蘇姿豐表示,AMD 做為一家純粹以6 千多名工程師為核心資產的IC 設計公司,她相信員工們也希望他們的領導同樣是個工程師,并做出偉大的產品。雖然公司仍需步步為營,但AMD 卻擁有完整的CPU 及GPU IP,有望定義下一代高性能運算。
走向小芯片
至今,終于令AMD 迎來揚眉吐氣的一日。過去AMD 之所以能茍延殘喘免于破產,可能還真不完全只是其單方面的努力,英特爾疲于創新也是原因,若非摩爾定律放緩出現,否則鐘擺戰略仍壓著AMD 喘不過氣。但相對而言,AMD 有了如蘇姿豐,真正想做出偉大產品的工程師來擔任企業領導,與習慣玩弄商業策略,被輿論稱為「牙膏廠」的英特爾相較下,出現了一線勝機。
雖然AMD 當年畫出的HSA 大餅,如今看來或許還不盡人意,但的確吸引了不少大廠投入,2012 年HSA 基金會成立時的創始會員除了AMD 外還包括Arm、德州儀器、Imagination 、三星電子、高通及聯發科等大廠,無不看好異構計算的潛力。如今雖然有意見認為HSA 標準已死,終將被Chiplet 取代,但AMD 也未就此止步不前。
Chiplet 早期的技術困難也是由AMD 團隊來提出有效的解決方案,避免集成線路進入死鎖。所以在Zen 架構大獲成功后,AMD 很快就在7納米Zen2 架構上采用了Chiplet 設計,令存儲器延遲更低,有效提高芯片性能,擊敗英特爾。EYPC 系列的成功,也才真正為Chiplet 時代,拉開序幕。
▲ AMD 早已認為整合CPU 及GPU 的Chiplet 芯片網路,將會是未來趨勢
三分天下
如今的芯片架構正從單核、同構多核、邁向異構多核的時代,馮·諾伊曼瓶頸正被打破,異構計算已是當仁不讓的主角。除了AMD 的HSA 基金會外,全球異構計算領域還有Nvidia 所在的OpenPOWER 聯盟及英特爾的超異構計算。AMD 的異構生態對ARM 有所影響,OpenPower令Nvidia 與IBM 達成共同的應用,英特爾雖然獨樹一幟,但超異構計算的確也有看頭。
異構計算原本就不僅止于CPU 與GPU,早已成為現代高性能計算(HPC)系統的基礎,超異構的野心更延伸至CPU、GPU、FPGA、ASIC、DSP 等諸多計算單元,甚至是不同指令集的整合。當然談這個可能還早,就跟當初AMD 的PPT 一樣。不過CPU +FPGA 的組合的確為英特爾在資料中心市場帶來優勢。
而同樣垂涎異構應用已久的AMD 當然也不會放過這個趨勢,近期AMD 宣布以300 億美元并購FPGA龍頭賽靈思,就是要與英特爾一較高下。事實上,兩家之前就多有合作,Xilinx 在英特爾合并掉Altera 后,為維持競爭優勢就積極找AMD 合作,甚至想過要并購AMD。但現今AMD 正如日中天,頓時主客逆轉。
不過AMD 自發表劃時代EPYC 處理器后,就已在使用Xilinx 的深度學習解決方案,雙方合力進軍數據中心,原本就是隆中對,早有預期異構計算的未來將三分天下。不過要互相擊敗對手所建構的強力生態系,并不那么容易。不僅與英特爾仍有距離,有了Arm 加持的Nvidia CUDA 甚至是更大的威脅。
如今已再無獨立的FPGA 大廠,未來競爭將非常激烈。值得一提的是,這些陣營并非是指在技術上壁壘分明,Altera 加入過OpenPOWER,據傳AMD 也計劃效仿Arm 的big.LITTLE,異構計算未來的走向還很難料,不過推出CPU、 GPU 及FPGA 的異構整合已是大廠們的共識。