史上最強筆記型電腦CPU AMDRyzen4000架構解析：7nm Zen2浴火重生

• 2020 年 3 月 16 日
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從2017年3月到現在，AMD重返高性能X86市場已經三年了。

在此期間，AMD推出了3代Ryzen處理器、2代霄龍處理器，開始對桌面、筆記型電腦、數據中心等三大主要市場發起攻擊，其中桌面市場最為成功，其次是數據中心市場，筆記型電腦市場最為艱難。

為何筆記型電腦電腦這塊骨頭最難啃？因為筆記型電腦市場佔了全球PC出貨量的7成，體量超大不說，而且對CPU的要求高多了——因為要考慮到續航、散熱，筆記型電腦CPU不是性能或者性價比就能解決的，需要一攬子方案，各方面都要做好。

現在AMD終於有強力的筆記型電腦處理器上市了，這就是今年CES展會上推出的Ryzen4000系列處理器，使用了7nm Zen2架構，這是Zen2家族中來的最晚的一款產品，但也是最受期待的。

有關Ryzen4000系列筆記型電腦處理器的產品介紹我們之前已經發過文章了，本文的重點是架構，我們來看看它們的架構解析，深入了解一下AMD都做了哪些改變才讓Ryzen筆記型電腦成為真香選擇的。

一切的起點：7nm Zen2包打低功耗到高性能全部市場

AMD的Zen2處理器去年就發布了，大部分參數大家都耳熟能詳了，它是首款7nm製程的X86處理器，並且在CPU微內核上做了大量提升，包括2倍的OP快取、2倍的L1數據快取、2倍的L3快取等等。

詳細的Zen2架構我們之前做過介紹，可以參考這篇文章——AMD Zen2架構深度揭秘：100％翻新 單核性能完美。簡單總結就是Zen2的IPC性能提升了15%（實測提升21%），浮點性能翻倍，多核數量翻倍，桌面輕鬆做到了16核32執行緒，伺服器做到了64核128執行緒。

此外，AMD在這代處理器上是本著“一個架構打天下”的思路做的，就是用一款架構去覆蓋低功耗的移動市場到桌面、HEDT發燒級平台，再到伺服器平台的。

AMD的這種設計思路很好很強大，一個CPU架構囊括多種市場可以有效減少開發難度，節約時間，降低開發成本。

如果仔細看AMD官方的資料，大家會發現其實這個架構也是分為兩種類別的，桌面、HEDT、伺服器三者基本是一樣的，只有規模大小的不同，而代號Renior（雷諾阿）的行動版Ryzen4000系列其實就不一樣了，它沒有使用chiplets小晶片設計，而是回歸傳統思路，做了一顆高集成度的SoC處理器。

至於為什麼，AMD發布的ISSCC論文其實解釋過了，因為在8核及以內的CPU中，使用小晶片的收益越來越小，成本降低的有限，而筆記型電腦處理器對晶片的發熱、功耗及封裝體積更加敏感。

總之，在Ryzen4000筆記型電腦處理器上，AMD實際上是把7nm Zen2核心重構了一遍，跟其他產品的架構有所不同，目的就是滿足筆記型電腦市場特殊的需求。

7nmRyzen4000處理器：2倍電晶體密度 體積還小了25%

AMD之前表示Ryzen4000系列處理器開發了至少三年，這大概也是它來得比做桌面版至少玩半年的原因吧，好在AMD交出的答卷是讓人滿意的，沒白等這段時間。

首先來看整體效果，7nmRyzen4000 APU處理器在7nm製程下的塞進了98億電晶體，密度翻倍，核心面積156mm2，但封裝體積只有25x35x1.38mm，比上代的Ryzen3000系列APU處理器還小了25%。

在這樣的條件下，Ryzen4000系列APU處理器集成了最多8個7nm CPU核心、7nm Vega GPU核心、Infinity Fabric匯流排、LPDDR4X/DDR4主控，還有各種NVMe、PCIe、SATA、USBC、USB 3.1等IO介面。

最後出來的結果就是這樣一款超高集成度的Ryzen4000處理器，不論CPU、GPU性能、功能還是IO介面，亦或者是安全性，該有的都有了。

Ryzen4000筆記型電腦處理器：CPU IPC性能提升15% L3快取有精簡

在Ryzen4000系列APU處理器上，CPU微內核跟桌面版的Zen2是一樣的，IPC性能大約也提升了15%，這裡就不詳細介紹了，之前的文章中已經詳細闡述了。

此外，Ryzen4000的APU也針對功耗做了優化。

不過筆記型電腦的Ryzen4000還是有一些區別的，比如CCX單元的L3快取，桌面版/伺服器版是16MB，而筆記型電腦減少到了4MB，主要原因在於L3快取太占空間了，筆記型電腦還是要考慮體積的，同時也有利於降低功耗。

Ryzen4000系列處理器之GPU：Vega今又來 性能大提升

與桌面版Ryzen3000無需集成內顯不同，Ryzen4000筆記型電腦處理器需要iGPU，也就是內顯，而AMD的目標又很大，他們的內顯性能一直很強，這次更是直接塞入了7nm Vega GPU內顯，性能能頂輕薄筆電常用的25W獨顯。

略微遺憾的是Ryzen4000系列筆記型電腦處理器沒用上RDNA架構，之前AMD解釋說時間上來不及，Ryzen4000是3年前開發的了，當時只有Vega架構是最新的。

不過Vega架構GPU在7nm製程上也獲得了重生，AMD不僅改進了性能，還用各種手段提升了能效，CU單元減少的同時提升了25%的峰值頻率，頻寬也增加了77%。

最後的結果就是，在同樣的TDP功耗限制下，Ryzen4000的7nm Vega浮點性能達到了1.79TFLOPS，3DMark的DX12測試Time Spy性能比上代12nm Vega提升了59%，性能顯著提升。

在影片編碼解碼方面，Ryzen4000也升級了解碼單元，速度提升了31%，並且支援新的HDR/WCG編碼。

其他的VP9、H.264及H265/HEVC編碼中，4K 60Hz甚至4K 120Hz也不在話下了。

Ryzen4000系列之能效：同TDP下單核大漲25%

正如前面所說，Ryzen4000處理器是面向筆記型電腦的，提升CPU及GPU性能是一方面，更重要的問題在於提升性能的同時還要降低能耗，這就要求能效非常高，Ryzen4000因此成為AMD能效最好的CPU。

根據AMD所說，在同樣15W TDP的限制下，Ryzen4000處理器的CPU性能提升了25%，反過來說就是同樣的性能下，功耗也能降低25%。

AMD表示Ryzen4000處理器中每單元的能效比提升一倍，其中7nm製程帶來了1.47x的提升，IPC貢獻了1.15x的提升，設計帶來了1.17x的提升。

在多執行緒性能上，Ryzen4000處理器實現了2倍的每瓦性能比，其中25%左右的貢獻來自IPC及設計優化，75%左右都是來自7nm製程。

在Ifinity Fabric匯流排上，AMD也降低了每頻寬的能耗，先進的7nm製程、動態功耗優化實現了75%的能效提升，低功耗下頻寬提升了77%。

Ryzen4000系列之續航：OS系統級優化

除了提升能效之外，Ryzen4000系列處理器還在續航優化上下足了功夫，新增了OS系統級的低功耗狀態，還改善了各種功耗狀態的切換延遲。

在上代的筆記型電腦處理器中，ACPI中只有一種功耗狀態，Ryzen4000處理器中增加到了三種，不同狀態的切換、控制也更靈活，不再完全依賴OS調度。

針對音頻，AMD推出了ACP（Audio Controlller）功能，因為一些語音識別助手，比如微軟的Cornata、亞馬遜的Alexa，它們是需要常駐後台的，但又不能因為它們一直保持全速狀態，需要保持低功耗但又能及時響應，AMD這個功能開啟後能節省20%的功耗。

Ryzen4000處理器之IO介面：LPDDR4、NVMe、USBC全到齊了

作為一個平台，筆記型電腦不光是處理器重要，IO介面也很重要，在這一點上Ryzen4000也圓滿了，主流的介面都給配齊了，包括4xPCIe通道、NVMe及USB-C等。

記憶體方面，Ryzen4000系列集成了雙通道記憶體主控，支援LPDDR4X-4266及DDR4-3200記憶體，頻寬分別達到了68.3GB/s、512GB/s。

USB-C介面也是未來的趨勢，Ryzen4000原生支援USB-C介面，速率10Gbps，能夠支援2路4K顯示器輸出，比USB4及Thunderbolt 3還要強悍。

最後，Ryzen4000系列處理器還在安全性下了功夫，普通消費者對這個問題感知不強，但是商業用的筆記型電腦對安全性有較高的要求。

總之，在Ryzen4000系列筆記型電腦處理器上，AMD不僅僅是升級了CPU及GPU兩大核心單元，而是從整個平台的角度全面提升了Ryzen筆記型電腦的潛力，同樣的功耗下，CPU性能大漲25%，GPU性能提升60%，光這兩點就足夠讓它取代目前輕薄筆電中常見的CPU+25W GPU的組合了。

放寬功耗的話，AMD的Ryzen4000H系列也直接殺到了電競筆電市場，以往AMD在這方面有所欠缺，這次輕薄筆電、電競筆電一舉兩得了。