Ascensão, queda e renascimento da AMD

A AMD é um dos mais antigos fabricantes tradicionais de microprocessadores e tem sido um tema polêmico entre os fãs de tecnologia há quase cinquenta anos. A história da empresa se transformou em uma narrativa emocionante, cheia de sucessos heróicos, erros desesperados e quase ruínas. Enquanto outras empresas de semicondutores iam e vinham, a AMD resistiu a muitas tempestades e travou muitas batalhas em salas de reuniões, tribunais e prateleiras de lojas.



Neste artigo, falaremos sobre o passado da empresa, estudaremos seus caminhos sinuosos para o estado atual e preveremos o que acontecerá ao lado deste veterano do Vale do Silício.

A caminhada pela fama e fortuna

Para começar nossa história, precisamos voltar no tempo e viajar para a América no final dos anos 50. O país, que floresceu após os anos difíceis da Segunda Guerra Mundial, tornou-se um local de inovação tecnológica avançada.



Empresas como a Bell Laboratories, Texas Instruments e Fairchild Semiconductor contrataram os melhores engenheiros e, um a um, produziram produtos que se tornaram os primeiros em seu campo: transistor bipolar, circuito integrado, MOSFET (MOSFET).





Fairchild Engineers por volta de 1960: deixou Gordon Moore, centro de primeiro plano Robert Noyce



Esses jovens profissionais queriam pesquisar e desenvolver produtos ainda mais incríveis, mas por causa de uma gerência sênior cautelosa que se lembrava de uma época em que o mundo era medroso e instável , os engenheiros tinham o desejo de tentar a sorte.



Portanto, em 1968, dois engenheiros da Fairchild Semiconductor, Robert Neuss e Gordon Moore, deixaram a empresa e seguiram seu próprio caminho. Naquele verão, veio a NM Electronics, que foi renomeada para Integrated Electronics , ou Intel , apenas uma semana depois .



Outros se seguiram e, menos de um ano depois, mais oito pessoas deixaram a Fairchild, organizando juntas sua própria empresa de desenvolvimento e fabricação de eletrônicos: Advanced Micro Devices (é claro, era a AMD).



O grupo foi liderado pelo ex-diretor de marketing da Fairchild, Jerry Sanders. Eles começaram redesenhando os produtos Fairchild e National Semiconductor, sem tentar competir diretamente com empresas como Intel, Motorola e IBM (que gastaram quantias significativas em pesquisa e desenvolvimento de novos circuitos integrados).



Desde um começo humilde, em apenas alguns meses, a AMD, que passou de Santa Clara para Sunnyvale, começou a criar produtos que apresentavam maior eficiência, tolerância à carga e alta velocidade. Esses microchips foram projetados para atender aos padrões de qualidade das Forças Armadas dos EUA, o que proporcionou à empresa uma vantagem significativa na ainda jovem indústria de computadores, onde a confiabilidade e a estabilidade da produção variavam bastante.





O primeiro processador de cópia da AMD - Am9080. Image: Wikipedia



No momento em que a Intel lançou o microprocessador primeira 8-bit (8008) em 1974, a AMD já era uma sociedade anónima aberta com uma carteira de mais de 200 produtos, um quarto dos quais eram seus próprios projetos, incluindo chips de memória RAM, contadores de lógica, e registros de turno. No ano seguinte, muitos novos modelos apareceram: a própria família de circuitos integrados (ICs) Am2900 eo 2MHz 8-bit Am9080 processador - um clone do descendente de Intel 8008, obtida por engenharia reversa. O último era um conjunto de componentes que agora estão totalmente integrados na CPU e na GPU, mas, 35 anos atrás, unidades lógicas aritméticas e controladores de memória permaneciam chips separados.



O plágio flagrante da arquitetura da Intel pelos padrões de hoje pode parecer bastante chocante, mas foi bastante consistente com a era do nascimento dos microchips. Mais tarde, o processador clone foi renomeado para 8080A porque a AMD e a Intel assinaram o contrato de licenciamento cruzado em 1976. Alguém poderia assumir que valeu um centavo, mas seu preço era de 325 mil dólares (1,65 milhão a preços modernos).



Esse acordo permitiu à AMD e à Intel preencher o mercado com chips terrivelmente lucrativos que venderam pouco mais de US $ 350 (para os modelos de nível "militar", o preço era duas vezes maior). Em 1977, o processador 8085 (3 MHz) apareceu, que logo foi seguido por 8086 (8 MHz). Melhorias no projeto e fabricação resultaram no 1979 8088 (5 a 10 MHz); Nesse mesmo ano, a produção começou nas instalações da AMD em Austin, Texas.



Quando a IBM iniciou a transição de 1982 dos mainframes para os chamados "computadores pessoais" (PC), a empresa decidiu terceirizar a criação dos dispositivos, em vez de fabricá-los internamente. Para isso, foi escolhido o primeiro processador x86 da Intel, chamado 8086 .; no entanto, foi acordado que a AMD seria um fornecedor secundário para garantir a continuidade do fornecimento de processadores para o IBM PC / AT.





O comprador pode escolher qualquer cor, desde que seja bege. Modelo IBM 5150 PC 1981



Em fevereiro do mesmo ano, foi assinado um contrato entre a AMD e a Intel, segundo o qual o primeiro recebeu o direito de criar os processadores 8086, 8088, 80186 e 80188 - não apenas para a IBM, mas também para muitos clones da IBM (um deles foi compaq). No final de 1982, a AMD também começou a fabricar um Intel 80286 de 16 bits, designado Am286 .



Posteriormente, ele se tornará o primeiro processador verdadeiramente significativo para PCs de mesa e, embora os modelos da Intel geralmente tenham uma frequência de 6 a 10 MHz, a AMD começou em 8 MHz e atingiu até 20 MHz. Sem dúvida, isso marcou o início da batalha pelo domínio no mercado de CPU entre duas forças poderosas no Vale do Silício: o que a Intel estava desenvolvendo, a AMD estava tentando melhorar.



Durante esse período, houve um enorme crescimento no mercado de PCs jovens, percebendo que a AMD estava oferecendo o Am286 a uma velocidade significativamente maior em comparação com o 80286, e a Intel tentou impedir o AMD. Ele conseguiu isso ao negar uma licença para a próxima geração de processadores 386. A



AMD entrou com uma ação, mas levou quatro anos e meio para concluir o processo. Embora o tribunal tenha decidido que a Intel não era obrigada a transferir todos os novos produtos para a AMD, foi decidido que a Intel violaria a presunção de boa fé.



A Intel se recusou a conceder uma licença em um período crítico, exatamente no momento em que o mercado de PCs da IBM aumentou de 55% para 84%. Deixada sem acesso às especificações dos novos processadores, a AMD passou mais de cinco anos fazendo engenharia reversa do 80386 para lançá-lo sob o nome Am386 . Após o lançamento do processador, ele novamente provou que era superior ao modelo da Intel. O 386 original foi lançado em 1985 com uma frequência de apenas 12 MHz e, posteriormente, conseguiu atingir 33 MHz, e a versão mais poderosa do Am386DX apareceu em 1989, com uma frequência de 40 MHz.





O sucesso do Am386 foi seguido em 1993 pelo lançamento do muito atraente Am486 a 40 MHz, que proporcionou cerca de 20% mais desempenho do que o Intel i486 a 33 MHz, pelo mesmo preço. A situação se repetiu em toda a linha 486: o 486DX da Intel atingiu o pico de 100 MHz, mas a AMD ofereceu uma alternativa mais rápida de 120 MHz. Para ilustrar melhor o sucesso da AMD nesse período, digamos que a receita da empresa dobrou, de US $ 1 bilhão em 1990 para mais de dois bilhões em 1994.



Em 1995, a AMD lançou o processador Am5x86como o herdeiro do 486, posicionando-o como uma atualização para computadores antigos. O Am5x86 P75 + ostentava uma frequência de 150 MHz, e a marcação “P75” significava que era comparável em desempenho ao Intel Pentium 75. O sinal “+” significava que o chip AMD era um pouco mais rápido em matemática de números inteiros do que seu concorrente.



Em resposta, a Intel mudou a rotulagem de seus produtos para se distanciar dos concorrentes e de outros fabricantes. O Am5x86 forneceu à AMD uma receita significativa em novas vendas e atualizações para máquinas 486. Assim como nas Am286, 386 e 486, a AMD continuou a expandir sua participação de mercado, posicionando-a como sistemas embarcados.



Em março de 1996, foi lançado o primeiro processador totalmente desenvolvido pelos engenheiros da AMD: 5k86mais tarde renomeado para K5. O chip teve que competir com o Intel Pentium e o Cyrix 6x86, portanto a implementação correta do projeto foi fundamental para a AMD - era para ter um coprocessador matemático muito mais poderoso para processar números de ponto flutuante do que o Cyrix, com desempenho aproximadamente igual ao coprocessador Pentium 100. enquanto o desempenho inteiro deveria ter atingido o nível do Pentium 200.





Instantâneo de cristal K5 na cor convencional. Imagem: Wikipedia Por



fim, a chance foi perdida porque o projeto sofria de problemas de arquitetura e fabricação. Como resultado, os processadores não atingiram as frequências e o desempenho necessários, aparecendo no mercado posteriormente, o que resultou em baixos volumes de vendas.



Até então, a AMD havia gasto US $ 857 milhões na NexGen , uma pequena empresa de design de chips sem instalações de fabricação próprias. Os processadores desta empresa foram fabricados pela IBM. O K5 da AMD e o K6 em desenvolvimento desenvolveram problemas de escalonamento para velocidades de clock mais altas (150 MHz e superiores), e o NexGen Nx686 já tinha uma velocidade de núcleo de 180 MHz. Depois de comprar a empresa, o processador Nx686 se transformou em AMD K6, e o projeto para desenvolver o chip original foi para o ferro-velho.





O K6-2 apresenta o conjunto de instruções AMD 3DNow !, baseado no princípio SIMD (instrução única, dados múltiplos).



O crescimento da AMD foi refletido pelo declínio da Intel, que começou com o advento da arquitetura K6, que competia com Intel Pentium, Pentium II e Pentium III. K6 acelera o impulso da AMD para o sucesso; por isso, devemos prestar homenagem à inteligência e talento do ex-funcionário da Intel Vinod Dham ("pai do Pentium"), que deixou a Intel em 1995 para a NexGen.



Quando o K6 chegou às prateleiras em 1997, era uma alternativa bastante decente ao Pentium MMX. O K6 foi de vitória em vitória - de 233 MHz no primeiro modelo para 300 MHz na revisão Little Foot de janeiro de 1998, seguida de 350 MHz no Chomper K6-2(Maio de 1998) e uma impressionante revisão de 550 MHz do Chomper Extended (setembro de 1998).





O K6-2 apresenta o conjunto de instruções AMD 3DNow! Com base no princípio SIMD. Na sua essência, era o mesmo que o Intel SSE, mas fornecia acesso mais fácil à função de ponto flutuante do processador; a desvantagem disso era que os programadores tinham que incorporar um novo comando em cada novo código; além disso, os patches e compiladores precisavam ser reescritos para usar esse recurso.



Como o primeiro K6, o processador K6-2 era uma compra muito melhor do que o concorrente e muitas vezes custa metade do preço dos chips Intel Pentium. A versão mais recente do K6, denominada K6-III , era um processador mais sofisticado, que aumentou o número de transistores para 21,4 milhões (no primeiro K6 - 8,8 milhões, no K6-II - 9,4 milhões).



A função AMD PowerNow! Foi incorporada a ela, alterando dinamicamente a velocidade de acordo com a carga. O K6-III, cuja freqüência de clock atingiu 570 MHz ao longo do tempo, era muito caro de fabricar e tinha uma vida útil bastante curta, reduzida pela aparência do K7, que era mais adequado para competir com o Pentium III e modelos posteriores.





1999 foi o auge da era de ouro da AMD - a aparência do processador K7 da marca Athlon mostrou que seus produtos não eram mais uma alternativa clonada mais barata.



Os processadores Athlon a partir de 500 MHz foram instalados no novo slot A (EV6) e usaram um novo barramento de sistema interno licenciado pela DEC. Foi com clock de 200 MHz, ultrapassando significativamente o barramento de 133 MHz usado pela Intel. Em junho de 2000, o Athlon Thunderbird apareceu - a CPU, que muitos elogiaram por seu overclock; tinha suporte embutido para módulos de RAM DDR e um cache de nível 2 totalmente funcional no chip.





2 gigahertz de potência do processador de 64 bits. Imagem: Wikipedia



Thunderbird e seus sucessores (Palomino, Thoroughbred, Barton e Thorton) lutaram contra o Pentium 4 nos primeiros cinco anos do milênio, geralmente a um preço mais baixo, mas sempre com melhor desempenho. Em setembro de 2003, o Athlon foi atualizado com o lançamento do K8 (codinome ClawHammer), mais conhecido como Athlon 64 , porque esse processador adicionou uma extensão de 64 bits ao conjunto de instruções x86.



Este episódio é considerado por muitos como o momento decisivo para a AMD: o desejo de alcançar megahertz a qualquer custo transformou a arquitetura Netburst da Intel em um exemplo clássico de um impasse no desenvolvimento.



Tanto o lucro quanto o lucro operacional foram excelentes para uma empresa relativamente pequena. Embora seus níveis de receita tenham ficado aquém dos da Intel, a AMD se orgulhava de seu sucesso e ansiava por mais. Mas quando você está no topo das montanhas mais altas, você tem que fazer todos os esforços para ficar lá, caso contrário, você tem apenas um caminho.

Paraíso Perdido

Não havia razão específica para a AMD cair de sua posição alta. A crise econômica global, erros de gestão interna, previsões financeiras ruins, tontura por seus próprios sucessos, sorte e negligência da Intel - todos eles tiveram um papel de uma maneira ou de outra.



Mas vamos ver como a situação se desenvolveu no início de 2006. O mercado de CPU estava saturado com os produtos AMD e Intel, mas o primeiro possuía processadores como a excelente série Athlon 64 FX baseada em K8. O FX-60 é um processador dual-core de 2,6 GHz, enquanto o FX-57 é um processador single-core rodando a 2,8 GHz.



Ambos os processadores ultrapassaram todos os outros produtos no mercado, como pode ser visto nas análises da época.. Eles eram muito caros - o FX-60 vendido no varejo por mais de mil dólares, mas o processador Intel mais poderoso - o Pentium Extreme Edition 955 de 3,46 GHz - tinha o mesmo preço . A AMD parecia também ter uma vantagem no mercado de estações de trabalho / servidores - os chips Opteron superaram os processadores Intel Xeon.



O problema da Intel era a arquitetura Netburst, uma estrutura de tubulação ultra profunda que precisava de velocidades de clock muito altas para competir, o que, por sua vez, aumentava o consumo de energia e a dissipação de calor. A arquitetura atingiu seu limite e não podia mais fornecer o nível necessário; portanto, a Intel encerrou seu desenvolvimento e voltou-se para a arquitetura antiga dos processadores Pentium Pro / Pentium M para criar o sucessor do Pentium 4.





O programa primeiro projetou a Yonah para plataformas móveis e, em agosto de 2006, a arquitetura dual-core de Conroe para desktops. A Intel estava tão ansiosa para salvar a cara que deixou o nome Pentium apenas para modelos de baixo custo, substituindo-o pelo Core - 13 anos de domínio da marca terminaram em um instante.



A mudança para um chip de alto desempenho e baixo consumo de energia coincidiu perfeitamente com o surgimento de vários mercados, e quase instantaneamente a Intel recuperou sua coroa , assumindo a liderança em desempenho no setor principal e de alta potência. No final de 2006, a AMD foi levada ao pico de desempenho máximo, mas o motivo desse declínio foram as decisões desastrosas da gerência.



Três dias antes do lançamento do Intel Core 2 Duo, a AMD divulgou uma declaração totalmente endossada pelo CEO Hector Ruiz (Sanders se aposentou quatro anos antes). Em 24 de julho de 2006, a AMD anunciou que pretende adquirir a fabricante de placas gráficas ATI Technologies . O acordo valia US $ 5,4 bilhões (US $ 4,3 bilhões em dinheiro e empréstimos, US $ 1,1 bilhão com a venda de 58 milhões de ações). Essa transação representava um grande risco financeiro, seu valor representava 50% da capitalização de mercado da AMD e, embora essa compra fizesse sentido, o preço não a justificava.



A ATI foi muito caro porque (como a Nvidia) não forneceu esse nível de receita. A ATI também não possuía instalações de produção, seu preço consistia quase inteiramente em propriedade intelectual.



Com o tempo, a AMD admitiu seu erro, fixando uma queda de 2,65 bilhões no preço devido ao valor supervalorizado da ATI.



Para apreciar a supervisão da gerência, compare isso com a venda da divisão de gráficos portáteis Imageon da ATI. Foi vendido à Qualcomm por apenas 65 milhões. Esta unidade agora é chamada Adreno (um anagrama da palavra "Radeon") e seu produto se tornou um componente integrante do SoC Snapdragon.



Xilleon, Um SoC de 32 bits para TVs digitais e caixas de TV a cabo, vendido pela Broadcom por 192,8 milhões.





Além do desperdício de dinheiro, os consumidores ficaram muito decepcionados com a resposta da AMD à arquitetura renovada da Intel. Duas semanas após o lançamento do Core 2, o presidente e CEO da AMD, Dirk Meyer, anunciou a conclusão do novo processador AMD K10 Barcelona . Foi uma jogada decisiva para a empresa no mercado de servidores, porque o dispositivo era um poderoso processador quad-core. A Intel na época produzia apenas chips Xeon de núcleo duplo.



O novo chip Opteron apareceu com barulho em setembro de 2007, mas não conseguiu roubar fama da Intel: a empresa concluiu oficialmente a produção do processador, detectando um bug, o que, em casos raros, pode levar a interrupções quando entradas aninhadas no cache. Apesar da raridade da ocorrência, o bug do TLB pôs fim à produção do AMD K10; com o tempo, foi lançado um patch do BIOS que corrigia o problema nos processadores lançados, embora com o custo de perder cerca de 10% do desempenho. Quando os processadores lançaram a nova versão do “B3 stepping” após 6 meses, o dano já estava feito, tanto monetário quanto de reputação.



Um ano depois, no final de 2007, a AMD introduziu o K10 quad-core no mercado de desktops. Naquela época, a Intel assumiu a liderança e lançou o agora famoso Core 2 Quad Q6600... Teoricamente, o K10 tinha um design mais avançado - todos os quatro núcleos estavam no mesmo cristal, ao contrário do Q6600, que usava dois cristais separados. No entanto, a AMD teve dificuldade em atingir as velocidades de clock declaradas, e a melhor versão do novo CPU teve clock de apenas 2,3 GHz. O processador era mais lento que o Q6600, embora a 100 MHz, mas acabou sendo um pouco mais caro que ele.





No entanto, o aspecto mais misterioso de tudo isso foi a decisão da AMD de criar um novo nome de modelo: Phenom . A Intel mudou para o Core porque o Pentium se tornou sinônimo de preço e consumo de energia extremamente altos, enquanto apresentava desempenho bastante ruim. Por outro lado, o nome Athlon era bem conhecido por todos os entusiastas da computação e estava associado à velocidade. A primeira versão do Phenom não foi tão ruim , acabou por não ser tão boa quanto o Core 2 Quad Q6600 já disponível no mercado; Além disso, a Intel já possui produtos mais rápidos.



Parecia estranho, mas a AMD parece ter deliberadamente se afastado da publicidade. Além disso, a empresa não participou da parte do software do negócio; uma maneira muito interessante de fazer negócios, sem mencionar a concorrência na indústria de semicondutores. Uma visão geral dessa era na história da AMD seria incompleta sem mencionar as medidas anticompetitivas da Intel. Nesta fase, a AMD teve que lutar não apenas com os chips da Intel, mas também com as ações desta empresa para promover o monopólio, incluindo os OEMs da placa com fundos enormes (no valor de bilhões de dólares) para se opor ativamente ao uso dos processadores AMD em novos computadores. A Intel pagou à Dell US $ 723 milhões no



primeiro trimestre de 2007permanecer como o único fornecedor de processadores e chipsets, respondendo por 76% da receita operacional total da empresa, de 949 milhões. Mais tarde, a AMD ganhou 1,25 bilhão em um acordo; parece que isso é surpreendentemente pouco, mas, provavelmente, o fator foi levado em consideração que, quando a Intel se envolveu em suas intrigas, a própria AMD não conseguiu vender um número suficiente de processadores para seus clientes.



Isso não quer dizer que a Intel tenha feito tudo isso. Ao contrário da AMD, a empresa tinha objetivos definidos rigidamente e uma variedade mais ampla de produtos e propriedade intelectual. Também possuía reservas de caixa incomparáveis: até o final da primeira década do século, a Intel conseguiu obter receitas de mais de 40 bilhões e 15 bilhões de receita operacional. Isso nos permitiu alocar grandes orçamentos para marketing, pesquisa e desenvolvimento de software, bem como para produção, perfeitamente adaptados aos nossos próprios produtos e horários da empresa. Somente esses fatores garantiram que a AMD teria que lutar por sua participação de mercado.



O pagamento em excesso de bilhões de dólares da ATI e os juros que o acompanham, o sucessor mal sucedido do K8 e os problemas com a colocação dos chips no mercado foram duros. Mas logo a situação se tornaria ainda pior.

Um passo à frente, um de lado e alguns para trás

Em 2010, a economia global continuou a lidar com as consequências da crise financeira de 2008 . Alguns anos antes, a AMD abandonou sua divisão de memória flash junto com todas as fábricas de chips - elas finalmente se tornaram a GlobalFoundries , que a AMD ainda usa para alguns de seus produtos. Com cerca de 10% de seus funcionários demitidos, todas essas economias e investimentos deixaram a AMD para moderar sua ambição e se concentrar inteiramente no design do processador.



Em vez de refinar o design do K10, a AMD embarcou em um novo projeto e uma nova arquitetura Bulldozer foi lançada no final de 2011.. O K8 e o K10 eram verdadeiramente processadores com vários núcleos com multithread simultâneo (SMT), e o novo circuito foi classificado como "multithreading de cluster".





Estrutura de escavadeira de quatro módulos. Imagem: Wikipedia



No desenvolvimento do Bulldozer, a AMD decidiu usar uma abordagem modular - cada cluster (ou módulo) continha dois kernels inteiros, mas não eram verdadeiramente independentes. Eles tinham caches comuns L1 (equipes) e L2 (dados), um dispositivo para receber / decodificar comandos e uma unidade de processamento para números de ponto flutuante. A AMD chegou ao ponto de abandonar o nome Phenom e retornar aos dias de glória do Athlon FX, dando aos primeiros processadores Bulldozer o nome simples AMD FX .



A lógica por trás de todas essas mudanças foi reduzir o tamanho geral dos chips e melhorar sua eficiência energética. À medida que a área da matriz diminui, o número de chips fabricados aumenta, o que leva a maiores lucros e a eficiência energética aumenta a velocidade do relógio. Além disso, devido à sua escalabilidade, a arquitetura deve ser adequada para mais nichos de mercado.



O melhor modelo no momento do lançamento em outubro de 2011 FX-8510poderia se gabar de quatro clusters, mas no marketing foi posicionado como um processador de 8 núcleos e 8 fluxos. Naquela época, os processadores tinham várias velocidades de clock: a frequência base do FX-8150 era de 3,6 GHz e a frequência turbo era de 4,2 GHz. No entanto, o chip tinha uma área de 315 milímetros quadrados e um consumo máximo de energia de mais de 125 watts. A Intel já lançou o Core i7-2600K: uma CPU tradicional de quatro núcleos e 8 threads, com clock de até 3,8 GHz. Era significativamente menor que o novo chip AMD, apenas 216 milímetros quadrados, e consumia 30 watts a menos.



Teoricamente, o novo FX deveria dominar, mas seu desempenho foi bastante decepcionante- às vezes, mostrava sua capacidade de processar simultaneamente vários threads, mas o desempenho de thread único geralmente não era melhor que a linha Phenom, apesar das velocidades de clock mais altas.



A AMD, que investiu milhões de dólares em pesquisa e desenvolvimento no Bulldozer, não estava prestes a abandonar essa arquitetura e, nesse ponto, a compra da ATI começou a dar frutos. Na década anterior, o primeiro projeto da AMD de uma CPU e GPU combinadas em um pacote chamado Fusion apareceu no mercado tarde demais e acabou sendo muito fraco. Mas esse projeto permitiu que a AMD se expandisse para outros mercados. No início de 2011, outra nova arquitetura foi lançada chamada Bobcat .





Chip AMD com CPU + GPU combinada no PlayStation 4. Imagem: Wikipedia



Essa arquitetura foi projetada para dispositivos de baixa potência: sistemas embarcados, tablets e laptops; sua estrutura era diametralmente oposta à do bulldozer: apenas alguns transportadores e nada mais. Alguns anos depois, o Bobcat recebeu uma atualização há muito esperada, evoluindo para a arquitetura Jaguar que a Microsoft e a Sony escolheram em 2013 para uso no Xbox One e PlayStation 4.



Embora as margens devam ter sido relativamente pequenas porque os consoles geralmente são construídos com o menor preço possível em mente. Ambas as plataformas venderam milhões de cópias, e isso enfatizou a capacidade da AMD de criar SoCs personalizados.



Nos anos seguintes, a AMD continuou a melhorar a arquitetura do Bulldozer - o primeiro projeto foi o Piledriver, que nos deu o FX-9550 (um monstro com uma frequência de 5 GHz e um consumo de 220 W); no entanto, o Steamroller e a versão mais recente, Excavator (cujo desenvolvimento começou em 2011 e foi lançado - quatro anos depois) estavam mais preocupados em reduzir o consumo de energia do que em realizar novas oportunidades.



Naquela época, a estrutura dos nomes dos processadores havia se tornado bastante confusa, para dizer o mínimo. O Phenom se tornou história e o FX tinha uma reputação muito ruim. A AMD retirou todos esses nomes e simplesmente chamou os processadores de desktop Excavator A-series .



O departamento de gráficos da empresa para produtos Radeon teve altos e baixos. A AMD manteve a marca ATI até 2010 e a substituiu por sua própria. Além disso, no final de 2011, a empresa reescreveu completamente a arquitetura de GPU da ATI com o lançamento do Graphics Core Next (GCN). Essa arquitetura continuou a evoluir por mais oito anos, chegando a consoles, desktops, estações de trabalho e servidores; ainda é usado hoje como GPUs integradas nos chamados processadores de APU da empresa.





A primeira implementação do Graphics Core Next, os



processadores Radeon HD 7970 GCN evoluíram com um desempenho impressionante, mas seu design dificultava o aproveitamento máximo da mesma com facilidade. A versão mais poderosa que a AMD criou - a GPU Vega 20 da placa Radeon VII, possuía 13,4 TFLOPS de poder de computação e largura de banda de 1024 GB / s, mas em jogos ela simplesmente não alcançava as mesmas alturas das melhores placas da Nvidia.



Os produtos Radeon frequentemente ganham reputação por serem quentes, barulhentos e com muita energia. Primeira iteração do GCN em execução no HD 7970, requeria muito mais de 200 W de potência em carga máxima, mas foi produzido usando uma tecnologia de processo bastante grande de 28 nanômetros da TSMC. Quando a GCN atingiu a maturidade no chip Vega 10, os processadores já eram fabricados na GlobalFoundries usando a tecnologia de processo de 14 nm, mas o consumo de energia não era melhor do que o de cartões como o Radeon RX Vega 64, que consumia no máximo cerca de 300 watts.



Embora a AMD possuísse uma seleção decente de produtos, a empresa não foi capaz de obter alto desempenho , além de ganhar dinheiro suficiente.





Até o final de 2016, o balanço da empresa registrou uma perda pelo quarto ano consecutivo (a situação financeira deteriorou-se em 700 milhões em 2012 devido à separação final da GlobalFoundries). A dívida ainda era alta, mesmo com fábricas e outras afiliadas, e mesmo o sucesso com o Xbox e o PlayStation não fornecia ajuda suficiente.



No geral, a AMD estava em grande dificuldade.

Novas estrelas

Não havia mais nada para vender e não havia grandes investimentos no horizonte que pudessem salvar a empresa. Só havia uma coisa que a AMD poderia fazer: redobrar seus esforços e se reestruturar. Em 2012, a empresa contratou duas pessoas que desempenharão um papel vital em seu renascimento.



O ex-arquiteto da formação do K8, Jim Keller, retornou após 13 anos de ausência e assumiu o gerenciamento de dois projetos: arquitetura baseada em ARM para mercados de servidores e arquitetura x86 padrão, enquanto Mike Clark (designer-chefe do Bulldozer) se tornou o arquiteto principal.



A eles se juntaram Lisa Su, ex-vice-presidente sênior e gerente geral da Freescale Semiconductors. Na AMD, ela assumiu a mesma posição; é geralmente aceito que foi ela, juntamente com o presidente da empresa Rory Reed, que causou a transição para outros mercados além do PC, especialmente para o mercado de console.





Lisa Su (centro) e Jim Keller (direita)



Dois anos após o retorno de Keller à pesquisa e desenvolvimento, o CEO Rory Reid deixou a empresa e Lisa Su foi promovida. Com seu doutorado em eletrônica pelo MIT e experiência em pesquisar MOSFETs usando a tecnologia SOI ( silício sobre isolador ), Su tinha o conhecimento científico e a experiência de fabricação necessários para trazer a AMD de volta. a glória dela. No entanto, no mundo dos processadores de grande escala, nada acontece instantaneamente - projetar chips, na melhor das hipóteses, leva vários anos. Até que esses planos dêem frutos, a AMD terá que enfrentar a tempestade.



Enquanto a AMD lutava para sobreviver, a Intel passou de vitória em vitória. A arquitetura Core e os processos de fabricação melhoraram gradualmente e, até o final de 2016, a empresa registrou uma receita de quase US $ 60 bilhões. Por vários anos, ela usou o esquema tick-to-tack no desenvolvimento de processadores , o tick é a nova arquitetura e o tak é a melhoria da produção, que geralmente assumia a forma de reduzir a tecnologia do processo.



No entanto, apesar das enormes receitas e do domínio quase completo do mercado, as coisas não eram tão boas nos bastidores. Em 2012, a Intel deveria começar a produzir processadores com uma avançada tecnologia de processo de 10 nm em três anos. Esse " like " nunca veio - na verdade, e " tick"Também não estava lá. O primeiro CPU de 14nm baseado na arquitetura Broadwell apareceu em 2015, após o qual a tecnologia do processo e a estrutura fundamental permaneceram inalteradas por cinco anos.



Os engenheiros de fabricação enfrentavam constantemente problemas de produção de 10 nm, o que obrigava a Intel a melhorar a antiga tecnologia e arquitetura de processos a cada ano. A velocidade do relógio e o consumo de energia estavam aumentando, mas não eram esperadas novas arquiteturas; provavelmente um eco da era Netburst. Os usuários de PC têm uma escolha desagradável: compre produtos da poderosa linha Core a um preço decente ou compre a série FX / A mais fraca e barata.



No entanto, a AMD estava reunindo lentamente uma combinação vencedora de cartões, jogando seu jogo em fevereiro de 2016 na feira anual da E3. Aproveitando o anúncio da plataforma do tão esperado relançamento do Doom, a empresa anunciou uma arquitetura Zen totalmente nova .





Além das frases gerais de "multithreading simultâneo", "cache de alta largura de banda" e "design finFET com eficiência energética", pouco foi dito sobre a nova arquitetura. Mais detalhes foram revelados na Computex 2016, incluindo a ambição de exceder o desempenho da escavadeira em 40%.



Chamar essas afirmações de "ambiciosas" seria um eufemismo, principalmente porque, a cada nova versão da arquitetura Bulldozer, a empresa, na melhor das hipóteses, proporcionava um aumento modesto de 10%.



Ainda faltavam doze meses para aguardar o chip, mas após seu lançamento, o plano de longo prazo da AMD finalmente se tornou aparente.





Para vender qualquer novo hardware, você precisa de um software adequado, mas as CPUs multiencadeadas travaram uma batalha desigual. Apesar do fato de os consoles poderem se gabar de processadores de 8 núcleos, a maioria dos jogos era suficiente com apenas quatro. As principais razões para isso foram o domínio de mercado da Intel e a arquitetura de chips da AMD no Xbox One e PlayStation 4. A Intel lançou seu primeiro CPU de 6 núcleos em 2010, mas era muito caro (quase US $ 1.100). Logo havia outros, mas a Intel conseguiu introduzir um processador de seis núcleos realmente barato apenas sete anos depois. Era um Core i5-8400 por menos de US $ 200.



O problema com os processadores de console era que o circuito da CPU consistia em duas CPUs quad-core em uma única matriz e havia uma alta latência entre as duas partes do chip. Portanto, os desenvolvedores de jogos procuraram executar threads de mecanismo em uma das partes e usar a segunda apenas para processos gerais em segundo plano. Somente no mundo das estações de trabalho e servidores, havia a necessidade de processadores com multithreading sério - até que a AMD decidisse o contrário.



Em março de 2017, os usuários regulares de desktop puderam atualizar e atualizar seus sistemas escolhendo um dos dois processadores de oito núcleos e 16 threads. A nova arquitetura tinha que ter seu próprio nome, e a AMD abandonou as marcas Phenom e FX e nos deu a Ryzen .



Nenhuma das CPUs era particularmente barata:O Ryzen 7 1800X ( 3,6 GHz , depois de 4GHz com overclock) foi vendido por US $ 500, enquanto em 0,2 GHz o 1700X mais lento foi vendido por US $ 100 a menos. Com isso, a AMD quis se livrar parcialmente de ser percebida como uma alternativa de orçamento, mas basicamente esse preço foi devido ao fato de a Intel estar solicitando US $ 1.000 pelo seu processador Core i7-6900K de oito núcleos .







O Zen tirou o melhor de todas as arquiteturas anteriores e as combinou em uma estrutura cuja tarefa era maximizar a carga de trabalho dos gasodutos; e isso exigiu melhorias significativas nos pipelines e caches. No novo design, os desenvolvedores foram removidos dos caches L1 / L2 compartilhados usados ​​pelo Bulldozer - cada núcleo agora era completamente independente, tinha mais pipelines, melhor previsão de ramificação e aumento da taxa de transferência do cache.



Como o chip que funcionava nos consoles da Microsoft e da Sony, o processador Ryzen também era um sistema baseado em chip; a única coisa que faltava era a GPU (o processador GCN apareceu nos modelos Ryzen de orçamento posterior).



O cristal foi dividido em dois chamados CPU Complex (CCX), cada um dos quais com um módulo de 8 threads e quatro núcleos. Também no chip está a CPU Southbridge, que fornece controladores e conexões PCI Express, SATA e USB. Teoricamente, isso significava que as placas-mãe podem ser fabricadas sem uma ponte sul, mas em quase todas as placas para expandir o número possível de conexões de dispositivos, pontes sul ainda estavam instaladas.





Mas todo esse esforço seria desperdiçado se a Ryzen não apresentasse o desempenho necessário e, depois de anos ficando para trás da Intel, a AMD tinha muito a provar. 1800X e 1700X não eram ideais : em áreas profissionais, eles são semelhantes aos produtos Intel, mas mais lentos nos jogos.



A AMD também tinha outras placas em suas mãos: um mês após o lançamento do primeiro processador Ryzen no mercado, os modelos Ryzen 5 de seis e quatro núcleos apareceram , seguidos por mais dois chips Ryzen 3 de quatro núcleos dois meses depois . Eles competiam com os produtos da Intel, assim como seus colegas mais poderosos, mas eram muito mais competitivos em preço.



E então ases apareceram na mesa - um Ryzen Threadripper 1950X de 16 núcleos e 32 fios(a partir de US $ 1.000) e um processador de servidor EPYC de 32 núcleos e 64 threads. Esses monstros consistiam, respectivamente, em dois e quatro chips Ryzen 7 1800X em um compartimento e usavam o novo sistema de conexão Infinity Fabric para transferir dados entre os chips.





Ao longo dos seis meses, a AMD demonstrou que visa essencialmente todos os nichos possíveis no mercado de desktops x86 com uma arquitetura de processador único.



Um ano depois, a arquitetura foi atualizada para o Zen +; os aprimoramentos consistiram em alterações no sistema de cache e uma mudança do processo GlobalFoundries 14LPP, co-criado com a Samsung, para um sistema menor e atualizado de 12LP. O tamanho da matriz dos processadores permaneceu o mesmo, mas o novo processo de fabricação permitiu que os processadores operassem em velocidades de clock mais altas.



12 meses depois, no verão de 2019, a AMD lançou o Zen 2 . Dessa vez, as mudanças se tornaram mais significativas e o termo chiplet entrou em moda .. Em vez de usar um design monolítico, no qual cada parte da CPU é a mesma peça de silício (como era no Zen e Zen +), os engenheiros separaram os módulos Core Complex do sistema de conexão.



Os módulos Core Complex foram fabricados pela TSMC usando a tecnologia de processo N7 e tornaram-se cristais completos, daí o nome Core Complex Die (CCD). A estrutura de E / S foi produzida pela GlobalFoundries; os modelos de desktop Ryzen usavam um chip de 12LP, enquanto o Threadripper e o EPYC usavam versões maiores de 14 nm.





Imagens de infravermelho Zen 2 Ryzen e EPYC. É perceptível que os chipsets CCD são separados do chip de E / S. Imagem: Fritzchens Fritz



O design do chipset foi mantido e aprimorado no Zen 3, que está programado para ser lançado no final de 2020. Provavelmente, os CCDs não trarão nada de novo à estrutura de 8 e 16 segmentos do Zen 2; as melhorias serão no estilo Zen + (ou seja, melhorias no cache, eficiência de energia e velocidade do relógio).



Vale a pena fazer um balanço do que a AMD conseguiu alcançar com o Zen. Em 8 anos, a arquitetura passou de uma lista em branco para um amplo portfólio de produtos com propostas orçamentárias de 4 e 8 threads por US $ 99 e CPUs de servidor de 128 e 64 threads por mais de US $ 4.000.



A posição financeira da AMD também mudou significativamente: no passado, suas perdas e dívidas atingiam bilhões de dólares; A AMD está agora caminhando para o alívio da dívida e registrando receitas operacionais de US $ 600 milhões no próximo ano Embora Zen não tenha sido a única razão para o renascimento financeiro da empresa, ele contribuiu muito para isso.





A divisão de gráficos da AMD também teve um destino semelhante - em 2015, recebeu total independência e o nome Radeon Technologies Group (RTG). A conquista mais significativa de seus engenheiros foi a RDNA - uma GCN fortemente redesenhada. Alterações feitas na estrutura do cache, bem como melhorias no tamanho e agrupamento de unidades computacionais, aproximaram a arquitetura do uso em jogos.



Os primeiros modelos a usar essa nova arquitetura, a série Radeon RX 5700 , demonstraram um potencial de design significativo. Isso não passou despercebido para a Microsoft e a Sony: as duas empresas escolheram o Zen 2 e o RDNA 2 atualizado para instalação em seus novos consoles Xbox e PlayStation 5 .



Embora o Radeon Group não tenha tido o mesmo nível de sucesso que a divisão de CPU, e suas placas gráficas provavelmente ainda sejam vistas como uma "opção de orçamento", a AMD está de volta ao ponto em que estava na era Athlon 64 em termos de desenvolvimento de arquiteturas e inovações tecnológicas. A empresa chegou ao topo, caiu e, como uma criatura mítica, ressuscitou das cinzas.

Olhando para o futuro com medo

Seria bastante razoável fazer uma pergunta simples: uma empresa pode retornar ao período sombrio de produtos com falha e falta de fundos?



Mesmo que 2020 seja um excelente ano para a AMD (finanças positivas no primeiro trimestre, mostrando um crescimento de 40% em relação ao ano anterior), 9,4 bilhões de receita ainda deixam para trás a Nvidia (10,7 bilhões em 2019) e anos-luz da Intel (72 bilhões). Obviamente, o portfólio de produtos deste último é muito mais extenso e também possui suas próprias instalações de produção, mas os lucros da Nvidia dependem quase inteiramente de placas gráficas.





Best-sellers da AMD



Obviamente, é necessário que os lucros e as receitas operacionais cresçam para estabilizar totalmente o futuro da AMD, mas como isso pode ser alcançado? A maior parte da receita da empresa continua advindo do que chama de segmento de Computação e Gráficos, que são as vendas da Ryzen e da Radeon. Sem dúvida, continuará a crescer, pois a Ryzen é altamente competitiva e a arquitetura RDNA 2 fornece uma plataforma comum para jogos em execução em PCs e consoles de última geração.



O poder comparativo dos novos processadores para desktop Intel nos jogos está em declínio constante . Além disso, eles não têm a variedade de recursos fornecidos pelo Zen 3. A Nvidia ainda mantém sua coroa no desempenho da GPU, mas enfrentou forte resistência.pela Radeon no segmento intermediário. Talvez isso seja apenas uma coincidência, mas, embora a RTG seja uma divisão completamente independente da AMD, seus lucros e receitas operacionais são combinados com o setor de CPU - a partir disso, podemos concluir que, apesar da popularidade de suas placas gráficas, elas não são vendidas nas mesmas tiragens dos produtos Ryzen ...



Talvez ainda mais preocupante para a AMD seja que seu segmento de produtos corporativos, semi-personalizados e incorporados representem pouco menos de 20% de seus lucros no primeiro trimestre de 2020 e resultem em uma perda operacional. Isso pode ser explicado pelo fato de que, à luz do sucesso do Nintendo Switch e do próximo lançamento de novos modelos de consoles da Microsoft e da Sony, as vendas da atual geração do Xbox e do PlayStation estão estagnadas. Além disso, a Intel domina o mercado corporativo e ninguém que possui um data center multimilionário não se livra dele simplesmente porque apareceu uma nova CPU incrível.





Nvidia DGX A100, equipada com processadores AMD EPYC duplos de 64 núcleos



Mas isso pode mudar nos próximos dois anos, devido em parte a novos consoles de jogos e a uma aliança inesperada. A Nvidia escolheu os processadores AMD em vez da Intel pelos seus clusters de computação de aprendizado profundo / AI DGX 100 . O motivo é simples: o processador EPYC possui mais núcleos e canais de memória e pistas PCI Express mais rápidas do que o que a Intel tem a oferecer.



Se a Nvidia está mais do que satisfeita com os produtos AMD, outros definitivamente o seguirão. A AMD terá que escalar uma montanha íngreme, mas hoje parece que possui as ferramentas certas para isso. À medida que a TSMC continua refinando e ajustando sua tecnologia de processo N7, todos os chips AMD que usam esse processo também ficarão melhores.





Olhando para o futuro, há várias áreas em que a AMD definitivamente deve melhorar. O primeiro é o marketing. O slogan e o jingle Intel Inside são onipresentes há 30 anos e, embora a AMD tenha gasto algum dinheiro promovendo a Ryzen, ela precisa de fabricantes como Dell, HP e Lenovo para vender dispositivos que demonstrem seus processadores da mesma maneira. e com as mesmas especificações dos produtos Intel.



No espaço do software, muito trabalho foi feito para criar aplicativos que melhoram a experiência do usuário, em particular o Ryzen Master , mas, mais recentemente, os drivers da Radeon tiveram problemas generalizados.. O desenvolvimento de drivers de jogos é incrivelmente difícil, mas sua qualidade pode criar ou destruir a reputação de um produto de hardware.





Hoje, a AMD está na posição mais forte em seus 51 anos de história. Graças ao ambicioso projeto Zen, em um futuro próximo do qual não há limites visíveis, o renascimento da empresa como uma fênix foi um enorme sucesso. No entanto, ela não está no topo ainda, e provavelmente para o melhor. Eles dizem que a história se repete, mas vamos torcer para que isso não aconteça. Uma AMD forte e competitiva, capaz de competir com a Intel e a Nvidia, significa apenas benefícios para os usuários.



O que você acha da AMD, seus altos e baixos - você tinha um chip K6, ou talvez Athlon? Qual placa gráfica Radeon você mais gosta? Qual processador Zen mais impressionou você?