AMD đã bước vào "Kỉ nguyên vàng" lần nữa?

Hai tuần trước, AMD vừa cho ra mắt dòng CPU cho máy chủ, máy trạm là EPYC Rome, và nó “nghiền nát” tất cả các sản phẩm từ Intel nhưng ở mức giá thấp hơn đáng kể. Hai tuần sau, các sản phẩm GPU Navi từ bên thứ ba như Powercolor, Sapphire, ASUS đã ra mắt, và chúng thực sự gây áp lực cho Nvidia. Bên cạnh đó, Ryzen 3000 vẫn làm mưa làm gió trên thị trường, hệ console kế tiếp của cả Microsoft và Sony vẫn sẽ “đầu quân” cho đội đỏ, và thậm chí tới Samsung cũng có thể tích hợp kiến trúc rDNA từ Navi vào sản phẩm vi xử lý hình ảnh của mình.

Máy bàn, máy chủ, console và cả điện thoại… AMD đang “dội bom” quyết liệt vào mọi mặt trận, còn các nhân vật “cộm cán” trong công ty như Lisa Su (CEO) hay Mark Papermaster (CTO) đang được ban quản trị giữ chân bằng cách tăng lương mạnh.

Liệu có phải AMD đang một lần nữa bước vào thời kì vàng son? Hãy cùng Vietgame.asia phân tích nhé!

TẠI SAO ROME LẠI LÀM INTEL “SỤP ĐỔ”

Các sản phẩm CPU cho máy bàn hướng tới người dùng phổ thông luôn nhận được sự chú ý nhiều hơn. Tuy nhiên, doanh số PC được bán ra đang trên đà giảm. Lưu ý là thống kê chỉ nói tới các PC được ráp theo bộ chứ không tính trường hợp người dùng mua lẻ, và thông số này không có nghĩa là ngành PC đang chết dần, nhưng nó cho thấy rõ ràng các công ty linh kiện lớn nên đầu tư vào chỗ nào đó bên cạnh thị trường PC.

Một trong những điểm yếu quan trọng của AMD trong hai thập kỷ qua là sự phụ thuộc vào thị trường PC khá lớn, trong khi Intel vùng vẫy giữa các máy chủ, máy trạm. Hơn nữa, thị trường PC thì có nhiều phân khúc, và những phân khúc thấp thường không mang lại lợi nhuận cao.

Thời điểm AMD đạt thị phần CPU máy chủ máy trạm cao nhất có lẽ là vào khoảng 2005-2006, và con số đó cũng chỉ dừng lại ở mức 20% mà thôi. Số liệu thống kê lợi nhuận của Intel vào các năm 2014, 2015 và 2016, khi gã khổng lồ còn một mình một bầu trời, cho thấy mặc dù ít khách hàng hơn rất nhiều nhưng doanh thu từ máy chủ máy trạm (Data center group) đủ bằng 75% thị phần máy tính hướng tới người dùng đơn lẻ (Client Computing Group). Nói chung, máy chủ, máy trạm là “miếng mồi” ngon mà AMD chưa bao giờ có cơ chạm tới… cho tới bây giờ.

Một chiếc Intel Xeon Platinum 8260 có giá 4.700 USD, chứa 24 lõi/48 luồng và mới ra mắt vào tháng 5. Một hệ thống chứa 4 con “quái vật” này sẽ có giá tầm 18.800 USD và có thể biên dịch (compile) Hạt nhân Linux (4.4.2) tới 41 lần mỗi giờ. Nhưng chỉ với 13.900 USD, người dùng đã có thể mua một cặp CPU AMD Epyc 7742 và thừa sức biên dịch Hạt nhân Linux tới 50 lần mỗi giờ. Tức với AMD Epyc, bạn có mang 4.900 USD vứt ra cửa sổ cũng vẫn ăn 1,19 lần hiệu năng so với Intel. AMD không còn là sản phẩm “tiết kiệm” nữa, mà công ty đánh thẳng để thống trị cả giá và hiệu năng.

Và để mọi chuyện “tệ hơn” cho Intel, không chỉ là giá cả hay hiệu năng mà AMD có lợi thế. Intel chia nhỏ các tính năng sản phẩm của mình và tính phí nhiều hơn cho chúng. Ví dụ, hãy xem xét sự khác biệt về giá giữa Xeon 8276, 8276M và Xeon Platinum 8276L. Ba CPU này giống hệt nhau trừ đúng 2 thứ: lượng RAM tối đa mỗi loại hỗ trợ và giá tiền.

Mẫu CPU	Lõi/Luồng	Xung nhịp	TDP	Bộ nhớ hỗ trợ	Giá
Plantinum 8276	28/56	2,2 GHz – 4 GHz	165W	1 TB	8,719 USD
Plantinum 8276M	28/56	2,2 GHz – 4 GHz	165W	2 TB	11,722 USD
Plantinum 8276L	28/56	2,2 GHz – 4 GHz	165W	4.5 TB	16,616 USD

Intel tăng giá tiền tùy vào lượng bộ nhớ hỗ trợ, và nếu bạn muốn dùng bộ nhớ 4.5 TB thay vì 1TB, bạn chỉ cần trả gấp đôi tiền cho gần như cùng một sản phẩm là được, cũng không có gì to tát. Còn với AMD, mọi CPU Epyc Rome đều hỗ trợ lượng RAM lên tới 4 TB…

Chưa hết, AMD còn lợi thế ở rất nhiều mặt khác như điện năng tiêu thụ, PCIE thế hệ 4, số làn PCIE, số lõi CPU, tốc độ RAM tối đa, dính lỗi bảo mật ít hơn… Đương nhiên Intel cũng có một số điểm mạnh, như việc hỗ trợ Intel Optane chẳng hạn, nhưng nó quá đặc thù và không đáng để tâm nhiều. Nhìn chung là trừ khi bạn muốn xây một hệ thống máy chủ chỉ dùng Intel Optane vì lý do nào đó thì AMD là lựa chọn tốt hơn. Đó cũng là động lực khiến các ông lớn như Google, Microsoft, Twitter, Dell và nhiều hơn nữa đã chọn AMD Epyc.

TẠI SAO NAVI LẠI LÀ BƯỚC NGOẶT VỚI AMD?

Trong suốt 7 năm, từ 2012, AMD đã quyết ôm kiến trúc GCN (Graphics Core Next) của mình và tích hợp nó vào tất cả các sản phẩm đồ họa. Cũng trong 7 năm đó, GPU AMD đã trở thành cái bóng của Nvidia với các sản phẩm nóng, tốn điện và đuối hơn về hiệu năng. Bù lại, GPU AMD thường có giá tốt hơn, thực hiện các tác vụ tính toán mạnh mẽ hơn và có hiện tượng tăng hiệu năng theo thời gian (được gọi vui là công nghệ FineWine™).

Vấn đề là công nghệ FineWine nói trên xuất hiện nhờ một nhược điểm lớn trong kiến trúc GCN của AMD:

Một luồng, hay thread, là chuỗi lệnh nhỏ nhất có thể được xử lý bởi hệ điều hành.
Một nhịp, hay cycle, là đơn vị thời gian nhỏ nhất mà bộ vi xử lý có thể xử lý được một lệnh.
Để có tốc độ cao và giảm độ trễ, chắc chắn mỗi cycle bộ vi xử lý cần thực hiện nhiều thread nhất có thể. Các bạn cứ hiểu nôm na là để nấu cho 100 người ăn thì không ai đi nấu lẻ lần lượt từng món cho từng người cả, mà họ phải nấu cả nồi to rồi chia lần lượt theo suất. Tương tự, cách để giải quyết vấn đề này mà cả AMD và Nvidia đều dùng là gộp các thread có cần tập lệnh xử lý (instruction set) lại, rồi chạy chúng một lúc.
Tập hợp các thread đó được AMD gọi là wavefront (Nvidia gọi là warp). Wavefront là đơn vị cơ bản nhất để lập lịch, và với GCN, một wavefront có 64 thread.
Các thread trong một wavefont được xử lý bởi một bộ vectơ SIMD (Single Instruction Multiple Data) với 16 làn. Tức là mỗi cycle, bộ SIMD này có thể xử lý 16 thread.

Tóm lại, một wavefront là tập hợp 64 thread cần xử lý bằng chung một tập lệnh. Mỗi bộ SIMD-16 xử lý được 16 thread mỗi cycle, nên cần 4 cycle để xử lý xong 1 wavefront. Vậy số IPC của GCN sẽ là 0.25.

Vấn đề là, mặc dù mỗi wavefront luôn có 64 thread, nhưng không phải lúc nào GPU cũng cần xử lý 64 thread. Trường hợp tệ nhất, chỉ có đúng 1 thread cần được xử lý với tập lệnh X nào đó thôi, GPU cũng vẫn phải tốn thời gian xử lý bằng 64 thread đó tương ứng.

Hệ quả là một sự lãng phí tài nguyên và thắt cổ chai trầm trọng. Như bạn có thể thấy, bộ SIMD 16 về căn bản chẳng làm gì và vẫn mất 3 cycle. Trường hợp như thế này càng xảy ra nhiều thì đương nhiên GPU càng trở nên “bất lực”.

Với các tác vụ liên quan tới tính toán, GCN thể hiện đẳng cấp bởi việc tính toán khoa học thường có tuần tự, có công thức nhất định nên GPU không phải đổi tập lệnh như chong chóng. Tuy nhiên, với game GCN trở nên đuối, bởi việc phải chạy hay không chạy cái gì phụ thuộc rất nhiều vào thứ hiện ra trên màn hình, và những thứ đó thường thay đổi cực kì đột ngột, khó đoán do phụ thuộc trực tiếp vào con người. Ví dụ bạn đang đi thì có lựu đạn bay tới rồi gây hiệu ứng phát nổ, hoặc bạn bỗng khát nước nên bấm tạm dừng, hoặc bạn đang chơi thì mất mạng… Tất cả những yếu tố bất ngờ đó đều ảnh hướng trực tiếp tới những gì diễn ra trên màn hình, khiến GPU đổi tập lệnh xử lý một cách bất ngờ.

Và đây cũng là một phần lý do cho sự xuất hiện của công nghệ FineWine. Cả nhà sản xuất và AMD đều phải viết driver, sửa mã game, điều chỉnh việc tính toán làm sao cho các trường hợp tệ như đã nói ở trên ít xảy ra nhất có thể. Công việc này cần thời gian, và nhiều khi được thực hiện sau ngày game ra mắt. Điều này khiến card AMD dần mạnh lên và chạy tốt hơn ở các game. Nhưng nếu nhìn theo một hướng khác, kiến trúc GCN khiến AMD không thể khai thác tối đa tiềm năng sản phẩm khi game mới ra mắt.

Tóm lại, thiết kế gây nghẽn cổ chai nặng trên chính là yếu huyệt lớn của AMD trong suốt 7 năm, và phải tới Navi, đội đó mới “vá” được nó lại.

Với Navi, AMD giảm số lượng thread trong một wavefront xuống còn 32, và tăng độ lớn của bộ SIMD lên 32 làn. Tức nghĩa là 1 bộ SIMD sẽ xử lý xong 1 wavefront, tức 32 thread, trong đúng 1 cycle. Như vậy, IPC của RDNA có thể bằng 1. Còn với 64 thread thì sao? RDNA hoàn toàn có thể xử lý chúng trong 1 cycle, vì 64 thread sẽ bao gồm 2 wavefront, và sẽ có 2 bộ SIMD tham gia xử lý chúng. Tuy nhiên, với các sản phẩm hiện tại, để đảm bảo tính tương thích thì có thể GPU sẽ sử dụng một SIMD-32 để xử lý 2 wavefront 32 thread, tức cần 2 cycle mới xong.

RDNA có thể xử lý 64 thread trong 1 cycle

Cách thiết kế này hướng GPU của AMD trở nên thân thiện với game hơn nhiều so với GCN. Ví dụ, chiếc Radeon VII có tới 3840 bộ số học và logic (Arthmetic logic unit, hay ALU), và trong game vẫn theo đuôi RTX 2080, với 2944 ALU.

Tuy nhiên, với Navi, Computer Base đã kiểm tra và cho thấy với cùng số ALU, cùng xung nhịp và cùng tốc độ bộ nhớ, RDNA của Navi có sức mạnh tương tự Turing, hơn Pascal và chắc chắn bỏ xa Vega hay Polaris:

Navi (RDNA) vs.	Độ tăng trung bình
Turing	+1%
Pascal	+13%
Vega	+28%
Polaris	+39%

Và với việc các GPU Navi mang tản nhiệt từ bên thứ 3 đã bắt đầu ra mắt thị trường, ta có thể thấy RX 5700 XT vượt qua chiếc GPU cùng phân khúc là RTX 2060 Super, để vươn lên đọ nhau trực tiếp với 2070 Super. Đương nhiên, RTX 2070 Super có hỗ trợ ray tracing, một công nghệ AMD vẫn chưa tích hợp được vào card đồ họa, nhưng nếu bật Ray Tracing trên bất kì sản phẩm nào của dòng Nvidia 2000 thì FPS sẽ tụt đáng kể đấy.

Nói tóm lại, tuy còn có nhiều cải tiến khác nhưng thay đổi về kiến trúc phần cứng nói trên là điểm khác biệt lớn nhất giữa GCN và RDNA, đồng thời cũng có thể coi là mở đầu cho bước ngoặt của AMD với Nvidia sau 7 năm chịu trận.

Một điểm đáng chú ý là với thị trường GPU cho các tác vụ tính toán, liệu AMD có tận dụng một giải pháp khác như một kiến trúc tận dụng được HBM chẳng hạn? Dẫu sao HBM cũng nhanh hơn GDDR6 rất nhiều, nhưng giá thành quá đắt khiến nó không phù hợp làm GPU hướng người dùng lắm, nhưng hoàn toàn có thể dùng với các máy chủ, máy trạm. Liệu RDNA có mang tới một luồng gió mới cho Radeon Pro và Radeon Instinct, đủ để chúng “dằn mặt” được Nvidia Quadro và Nvidia Tesla? Chúng ta hãy chờ xem.

TƯƠNG LAI RỘNG MỞ

Không phải cái gì đổi mới cũng tốt, và một điểm tương đồng đáng chú ý giữa hai kiến trúc này là RDNA sử dụng cùng bộ tập lệnh với GCN. Đây là một tính năng tuyệt vời, bởi nhờ nó mà cả PlayStation 5 và Xbox thế hệ tiếp theo vẫn tiếp tục lựa chọn AMD.

Điều này mở ra cánh cửa tương thích khá lớn, và các hãng console cần điều này, đặc biệt là Sony. Microsoft có hơn 500 tựa game hỗ trợ tương thích ngược giữa Xbox 360 và Xbox One, tức bạn có thể bỏ đĩa Xbox 360 của game đó vào Xbox One và chơi như thường. Với PlayStation 4, con số hỗ trợ game tương thích ngược hiện đang “vô kể”… ở mức 0. Đương nhiên, muốn chơi các game cũ, bạn vẫn có thể stream hoặc tải về từ PlayStation Now, nhưng thay vì phải tự tải game cũ đã được lên nền tảng mới, không làm gì mà nó vẫn chạy được có lẽ là lựa chọn tốt hơn.

Đồng thời, cả hai thế hệ console đều được công bố sẽ tích hợp Ray Tracing, nên khả năng cao công nghệ này sẽ có mặt ở AMD vào phiên bản sau của Navi thôi.

Và nếu thống trị console là chưa đủ thì AMD còn “đánh” cả thị trường smartphone. Thực ra trước kia, AMD đã từng nhảy vào thị trường điện thoại rồi. Dòng GPU mang tên Adreno từ Qualcomm vốn xuất phát từ nhãn hiệu Imageon của ATI Technology. Tuy nhiên vào năm 2009, AMD đã phải bán lại bộ phận này cho Qualcomm, và Qualcomm đổi tên nó thành Adreno, tạo thành từ việc hoán đổi vị trí các chữ cái của Radeon.

Nhưng lần này AMD đã trở lại thị trường điện thoại với một phong thái “ngẩng cao đầu”, bởi kiến trúc RDNA của họ không những được hoàn thiện từ 7 năm GCN, mà còn bởi đối tác của họ là Samsung, công ty điện thoại có doanh số đứng đầu thế giới. Và sản phẩm kết hợp công nghệ của hai hãng rất có thể sẽ ra mắt vào năm 2021.

THỬ THÁCH CÒN ĐÓ

Qua bài viết, hẳn chúng ta đều có thể thấy rằng tương lai AMD khá rộng mở ở cả mảng CPU và GPU. Tuy nhiên, thử thách luôn tồn tại. Đối thủ của AMD là một Intel “giàu sụ” và một Nvidia không ngừng sáng tạo. Dự kiến năm sau, Intel sẽ cho ra mắt công nghệ 10nm trên CPU, còn Nvidia sẽ xuất xưởng GPU kiến trúc Ampere. Chỉ cần lỡ một nhịp thôi là hai công ty này sẽ vùng dậy và “nẫng tay” AMD ngay.

Vào hoảng năm 2005 và 2006, AMD từng vươn lên cực kì mạnh mẽ. Bằng chứng là phải tới tháng 6 vừa qua, giá cổ phiếu của AMD mới chạm mốc bằng lại được mức giá của 13 năm trước, tức tháng 3/2006. Tuy nhiên, cùng năm đó, AMD đã làm một việc cực kì mạo hiểm: “Bung lụa” 5.4 tỉ USD để mua lại ATI. Các chuyên ra cho rằng mua lại ATI không phải là một quyết định tồi, nhưng mua lại ATI với giá 5.4 tỉ USD là việc quá điên rồ. Hệ quả thì như bạn thấy đó, 13 năm sau, AMD mới tìm lại được hào quang. Vậy nên nếu muốn thành công, AMD trước hết cần… không “chơi dại” nữa.

Bên cạnh việc đối đầu với đối thủ, AMD còn phải đối mặt với… chính mình. AMD là một công ty, và với một công ty, lợi nhuận luôn là số một. Tuy nhiên, khác với Intel và Nvidia, AMD xây dựng được một cộng đồng người dùng khá lớn và luôn cố gắng phản hồi lại những gì cộng đồng góp ý nhanh nhất có thể. Ví dụ cụ thể, ở thời điểm hiện tại, trang Reddit AMD có số người đăng kí hơn cả tổng của Reddit Nvidia và Reddit Intel cộng lại. AMD còn cung cấp rất nhiều công cụ mã nguồn mở cho các nhà phát triển và ít “vắt sữa” người mua bằng cách “bóp” tính năng. Tóm lại, đội đỏ là một công ty thân thiện và lắng nghe ý kiến người dùng rất nhiều.

Tuy nhiên bài toàn sẽ thế nào nếu công ty trở nên mạnh mẽ và phải đặt “lợi nhuận” làm trọng? Liệu AMD còn giữ được sự kết nối với người dùng và mang tới nhiều tính năng hữu ích ở mức giá hợp lý? Đó là câu hỏi đáng suy ngẫm phải không nào.