Ascenso, caída y renacimiento de AMD

AMD es uno de los fabricantes de microprocesadores convencionales más antiguos, y ha sido un tema candente de controversia entre los fanáticos de la tecnología durante casi cincuenta años. La historia de la compañía se ha convertido en una narrativa apasionante llena de éxitos heroicos, errores desesperados y casi ruina. Mientras que otras compañías de semiconductores han ido y venido, AMD ha resistido muchas tormentas y librado muchas batallas en salas de juntas, tribunales y en las tiendas.



En este artículo, exploraremos el pasado de la compañía, exploraremos sus sinuosos caminos hacia el estado actual y predeciremos qué sigue para este veterano de Silicon Valley.

La caminata por la fama y la fortuna.

Para comenzar nuestra historia, necesitamos retroceder en el tiempo y viajar a Estados Unidos a fines de la década de 1950. El país, que floreció después de los difíciles años de la Segunda Guerra Mundial, se ha convertido en un sitio de innovación tecnológica de vanguardia.



Empresas como Bell Laboratories, Texas Instruments y Fairchild Semiconductor contrataron a los mejores ingenieros y, uno por uno, produjeron productos que se convirtieron en los primeros en su campo: transistor bipolar, circuito integrado, MOSFET (MOSFET).





Fairchild Engineers, alrededor de 1960: dejó Gordon Moore, centro de primer plano Robert Noyce.



Estos jóvenes profesionales querían investigar y desarrollar productos aún más sorprendentes, pero debido a una alta gerencia prudente que recordaba una época en que el mundo era temeroso e inestable. , los ingenieros tenían el deseo de probar suerte ellos mismos.



Por lo tanto, en 1968, dos ingenieros de Fairchild Semiconductor, Robert Neuss y Gordon Moore, abandonaron la empresa y siguieron su propio camino. Ese verano llegó NM Electronics, que pasó a llamarse Integrated Electronics , o Intel para abreviar , solo una semana después .



Otros lo siguieron, y menos de un año después, ocho personas más abandonaron Fairchild, organizando juntas su propia empresa de desarrollo y fabricación de productos electrónicos: Advanced Micro Devices (por supuesto, era AMD).



El grupo fue dirigido por el ex director de marketing de Fairchild, Jerry Sanders. Comenzaron rediseñando los productos Fairchild y National Semiconductor, sin tratar de competir directamente con compañías como Intel, Motorola e IBM (que gastaron sumas significativas en investigación y desarrollo de nuevos circuitos integrados).



Desde un comienzo humilde, en solo unos meses, AMD, que se mudó de Santa Clara a Sunnyvale, comenzó a construir productos que contaban con una mayor eficiencia, tolerancia al estrés y velocidad. Estos microchips fueron diseñados para cumplir con los estándares de calidad de las Fuerzas Armadas de los EE. UU., Lo que proporcionó a la compañía una ventaja significativa en la industria de la computación aún joven, donde la confiabilidad y la estabilidad de la producción variaron mucho.





El primer procesador AMD es el Am9080. Imagen: Wikipedia



Cuando Intel lanzó el primer microprocesador de 8 bits (8008) en 1974, AMD ya era una sociedad anónima abierta con una cartera de más de 200 productos, una cuarta parte de los cuales eran sus propios diseños, incluidos chips de RAM, contadores lógicos y Registros de desplazamiento. Al año siguiente, aparecieron muchos modelos nuevos: la propia familia de circuitos integrados (IC) Am2900 y el procesador Am9080 de 8 bits de 2MHz , un clon del descendiente de Intel 8008, obtenido mediante ingeniería inversa. Este último era una colección de componentes que ahora están completamente integrados en la CPU y la GPU, pero hace 35 años, las unidades lógicas aritméticas y los controladores de memoria seguían siendo chips separados.



El evidente plagio de la arquitectura de Intel según los estándares actuales puede parecer bastante impactante, pero fue bastante consistente con la era del nacimiento de los microchips. El procesador clon pasó a llamarse 8080A más tarde porque AMD e Intel firmaron un acuerdo de licencia cruzada en 1976. Se podría suponer que valía un centavo, pero su precio ascendió a 325 mil dólares (1,65 millones a precios actuales).



El acuerdo permitió a AMD e Intel inundar el mercado con chips terriblemente rentables que se vendieron por poco más de $ 350 (el doble del precio de los modelos de grado militar). En 1977, apareció el procesador 8085 (3 MHz), que pronto fue seguido por 8086 (8 MHz). Las mejoras en el diseño y la fabricación dieron como resultado el 8088 de 1979 (5 a 10 MHz); Ese mismo año, la producción comenzó en AMD en Austin, Texas.



Cuando IBM comenzó el cambio de 1982 de mainframes a lo que llamó "computadoras personales" (PC), la compañía decidió externalizar la creación de los dispositivos en lugar de fabricarlos internamente. Para esto, se eligió el primer procesador x86 de Intel llamado 8086 .; sin embargo, se acordó que AMD sería un proveedor secundario para garantizar la continuidad del suministro de procesadores para IBM PC / AT.





El comprador puede elegir cualquier color siempre que sea beige. Muestra de PC IBM 5150 de 1981



En febrero del mismo año, se firmó un contrato entre AMD e Intel, según el cual el primero recibió el derecho de crear procesadores 8086, 8088, 80186 y 80188, no solo para IBM, sino también para muchos clones de IBM (uno de ellos fue Compaq). A finales de 1982, AMD también comenzó a fabricar un Intel 80286 de 16 bits, designado Am286 .



Más tarde, se convertirá en el primer procesador verdaderamente significativo para PC de escritorio, y aunque los modelos Intel generalmente tenían una frecuencia de 6 a 10 MHz, AMD comenzó a 8 MHz y alcanzó hasta 20 MHz. Sin duda, esto marcó el comienzo de la batalla por el dominio en el mercado de CPU entre dos fuerzas poderosas en Silicon Valley: lo que Intel estaba desarrollando, AMD estaba tratando de mejorar.



Durante este período, hubo un gran crecimiento en el joven mercado de PC, por lo que al darse cuenta de que AMD estaba ofreciendo el Am286 a una velocidad significativamente más rápida que el 80286, Intel trató de detener a AMD. Lo logró al negarle una licencia para la próxima generación de procesadores 386.



AMD presentó una demanda, pero tardó cuatro años y medio en completar los procedimientos. Aunque el tribunal dictaminó que Intel no estaba obligado a transferir cada nuevo producto a AMD, se decidió que Intel violaría la presunción de buena fe.



Intel se negó a otorgar una licencia en un período crítico, justo en el momento en que el mercado de PC de IBM aumentó del 55% al ​​84%. Sin acceso a las especificaciones de los nuevos procesadores, AMD pasó más de cinco años realizando ingeniería inversa del 80386 para lanzarlo bajo el nombre de Am386 . Después del lanzamiento del procesador, demostró nuevamente que era superior al modelo Intel. El 386 original se lanzó en 1985 a solo 12 MHz y luego alcanzó los 33 MHz, mientras que la versión más potente, el Am386DX, llegó en 1989 a 40 MHz.





El éxito del Am386 fue seguido en 1993 por el lanzamiento del atractivo Am486 a 40 MHz, que proporcionó aproximadamente un 20% más de rendimiento que el Intel i486 a 33 MHz, al mismo precio. La situación se repitió para toda la línea 486: el 486DX de Intel alcanzó su punto máximo a 100 MHz, pero AMD ofreció una alternativa más rápida de 120 MHz. Para ilustrar mejor el éxito de AMD durante este período, digamos que los ingresos de la compañía se duplicaron, de $ 1 mil millones en 1990 a más de dos mil millones en 1994.



En 1995, AMD lanzó el procesador Am5x86como el heredero del 486, posicionándolo como una actualización para computadoras viejas. El Am5x86 P75 + contaba con 150 MHz, y la designación P75 significaba que era comparable en rendimiento al Intel Pentium 75. El signo + significaba que el chip AMD era ligeramente más rápido en matemáticas enteras que su competidor.



En respuesta, Intel cambió el etiquetado de sus productos para distanciarse de sus competidores y otros fabricantes. El Am5x86 proporcionó a AMD importantes ingresos tanto en nuevas ventas como en actualizaciones para máquinas 486. Al igual que con el Am286, 386 y 486, AMD continuó expandiendo su participación de mercado al posicionarlo como sistemas integrados.



En marzo de 1996, se lanzó el primer procesador completamente desarrollado por ingenieros de AMD: 5k86luego renombrado a K5. El chip tenía que competir con Intel Pentium y Cyrix 6x86, por lo que la implementación correcta del proyecto fue crítica para AMD: tenía que obtener un coprocesador matemático mucho más poderoso para procesar números de coma flotante que Cyrix, que tenía aproximadamente el mismo rendimiento que el coprocesador Pentium 100, en mientras que el rendimiento entero debería haber alcanzado el nivel del Pentium 200.





Una imagen en falso color de un cristal K5. Imagen: Wikipedia



En última instancia, la oportunidad se perdió porque el proyecto sufrió problemas arquitectónicos y de fabricación. Como resultado de esto, los procesadores no lograron las frecuencias y el rendimiento requeridos, ya que aparecieron en el mercado más tarde, debido a que recibieron bajos volúmenes de ventas.



Para entonces, AMD había gastado $ 857 millones en NexGen , una pequeña empresa de diseño de chips sin instalaciones de fabricación propias. Los procesadores de esta empresa fueron fabricados por IBM. El AMD K5 y el K6 en desarrollo tenían problemas para escalar a frecuencias de reloj más altas (de 150 MHz y más), y el NexGen Nx686 ya demostró una velocidad central de 180 MHz. Después de comprar la compañía, el procesador Nx686 se convirtió en AMD K6, y el proyecto para desarrollar el chip original fue al depósito de chatarra.





El K6-2 presenta el conjunto de instrucciones AMD 3DNow!, Basado en el principio SIMD (instrucción única, datos múltiples).



El crecimiento de AMD se reflejó en el declive de Intel, que comenzó con el advenimiento de la arquitectura K6, que compitió con Intel Pentium, Pentium II y Pentium III. K6 acelera el impulso de AMD hacia el éxito; Por esto, debemos rendir homenaje a la inteligencia y el talento del ex empleado de Intel Vinod Dham ("padre del Pentium"), que dejó Intel en 1995 para ir a NexGen.



Cuando el K6 llegó a las tiendas en 1997, era una alternativa viable al Pentium MMX. El K6 pasó de victoria en victoria: de 233 MHz en el primer modelo a 300 MHz en la revisión Little Foot de enero de 1998, seguido de 350 MHz en el Chomper K6-2(Mayo de 1998) y una sorprendente revisión de 550 MHz de Chomper Extended (septiembre de 1998).





El K6-2 introdujo un conjunto de instrucciones AMD 3DNow !, basado en el principio de SIMD. En esencia, era lo mismo que Intel SSE, pero proporcionaba un acceso más fácil a la función de punto flotante del procesador; La desventaja de esto fue que los programadores tuvieron que incrustar un nuevo comando en cada nuevo código; Además, los parches y compiladores tuvieron que ser reescritos para usar esta función.



Al igual que el primer K6, el procesador K6-2 fue una compra mucho mejor que el competidor y a menudo costaba la mitad del precio de los chips Intel Pentium. La última versión del K6, llamada K6-III , era un procesador más sofisticado, que aumentó la cantidad de transistores a 21.4 millones (en el primer K6 - 8.8 millones, en el K6-II - 9.4 millones).



AMD PowerNow! Fue incorporado en él, cambiando dinámicamente la velocidad de acuerdo con la carga. El K6-III, que finalmente alcanzó 570 MHz, era bastante costoso de fabricar y tenía una vida útil bastante corta, reducida por la llegada del K7, que era más adecuado para competir con el Pentium III y los modelos posteriores.





1999 fue el cenit de la edad de oro de AMD: la aparición del procesador K7 de la marca Athlon mostró que sus productos ya no eran una alternativa clonada más barata.



Los procesadores Athlon a partir de 500 MHz se instalaron en la nueva ranura A (EV6) y utilizaron un nuevo bus de sistema interno con licencia de DEC. Funcionó a una frecuencia de 200 MHz, superando significativamente el bus de 133 MHz que utilizaba Intel. En junio de 2000 se presentó Athlon Thunderbird , una CPU que muchos elogiaron por su overclockability; Tenía soporte incorporado para módulos DDR RAM y un caché de nivel 2 completamente funcional en el chip.





Potencia de procesamiento de 2 gigahercios de 64 bits. Imagen: Wikipedia



Thunderbird y sus herederos (Palomino, Thoroughbred, Barton y Thorton) lucharon contra Pentium 4 durante los primeros cinco años del nuevo milenio, generalmente a un costo más bajo pero siempre un rendimiento más alto. En septiembre de 2003, Athlon se actualizó con el lanzamiento de K8 (nombre en clave ClawHammer), más conocido como Athlon 64 , porque este procesador agregó una extensión de 64 bits al conjunto de instrucciones x86.



Muchos consideran que este episodio es un momento decisivo para AMD: la búsqueda de megahercios a toda costa ha convertido la arquitectura Netburst de Intel en un ejemplo clásico de un punto muerto de desarrollo.



Tanto las ganancias como los ingresos operativos fueron excelentes para una empresa tan pequeña. Aunque sus niveles de ingresos no alcanzaron a los de Intel, AMD se enorgullecía de su éxito y anhelaba más. Pero cuando estás en la cima de la montaña más alta, tienes que hacer todo lo posible para permanecer allí, de lo contrario, solo tienes un camino.

Cielo perdido

No había razón específica para que AMD cayera de su posición alta. La crisis económica mundial, los errores de gestión interna, las malas previsiones financieras, los mareos de los propios éxitos de Intel, la suerte y la supervisión, todos ellos desempeñaron un papel de una manera u otra.



Pero veamos cómo se desarrolló la situación a principios de 2006. El mercado de CPU estaba saturado con productos AMD e Intel, pero el primero tenía procesadores como la sobresaliente serie Athlon 64 FX basada en K8. El FX-60 es un procesador de doble núcleo de 2.6 GHz, mientras que el FX-57 es un procesador de un solo núcleo que funciona a 2.8 GHz.



Ambos procesadores superaron a todos los demás productos en el mercado, como se puede ver en las revisiones de esa época.... Eran muy caros: el FX-60 se vendía por más de $ 1,000, pero el procesador más potente de Intel, el Pentium Extreme Edition 955 de 3.46 GHz , tenía el mismo precio . AMD también parecía tener una ventaja en el mercado de estaciones de trabajo / servidores: los chips Opteron superaron a los procesadores Intel Xeon.



El problema de Intel era la arquitectura Netburst, una estructura de tubería ultra profunda que requería velocidades de reloj muy altas para ser competitivos, lo que a su vez aumentaba el consumo de energía y la disipación de calor. La arquitectura alcanzó su límite y ya no pudo proporcionar el nivel requerido, por lo que Intel cerró su desarrollo y recurrió a su antigua arquitectura de procesadores Pentium Pro / Pentium M para crear el sucesor del Pentium 4.





El programa primero diseñó Yonah para plataformas móviles y luego, en agosto de 2006, la arquitectura de doble núcleo de Conroe para computadoras de escritorio. Intel estaba tan ansioso por salvar la cara que dejó el nombre de Pentium solo a los modelos de bajo presupuesto, reemplazándolo por Core : 13 años de dominio de la marca terminaron en un instante.



El cambio a un chip de alto rendimiento y baja potencia coincidió perfectamente con la aparición de muchos mercados, y casi instantáneamente Intel recuperó su corona , adelantando el rendimiento en el sector de sistemas convencionales y potentes. A finales de 2006, AMD fue llevado a su máximo rendimiento máximo, pero la razón de su declive fueron las desastrosas decisiones de la gerencia.



Tres días antes del lanzamiento de Intel Core 2 Duo, AMD emitió una declaración respaldada por el CEO Hector Ruiz (Sanders se retiró cuatro años antes). El 24 de julio de 2006, AMD anunció que tiene la intención de adquirir el fabricante de tarjetas gráficas ATI Technologies . El acuerdo valía $ 5.4 mil millones (4.3 mil millones en efectivo y préstamos, se recibieron 1.100 millones por la venta de 58 millones de acciones). El acuerdo era un gran riesgo financiero, valía el 50% de la capitalización de mercado de AMD y, aunque tenía sentido, el precio no lo justificaba en absoluto.



ATI era demasiado caro porque (como Nvidia) no proporcionaba ese nivel de ingresos en absoluto. ATI tampoco tenía instalaciones de producción, su precio consistía casi en su totalidad en propiedad intelectual.



Con el tiempo, AMD admitió su error, arreglando una caída de 2.650 millones en su precio debido al valor sobrevalorado de ATI.



Para evaluar la supervisión del manual, comparamos esta situación con la venta de la división ATI bajo el nombre de Imageon, que se dedicaba a gráficos para dispositivos portátiles. Fue vendido a Qualcomm por solo 65 millones. Esta unidad ahora se llama Adreno (un anagrama de la palabra "Radeon") y su producto se ha convertido en un componente integral del SoC Snapdragon.



Xilleon, Un SoC de 32 bits para televisores digitales y decodificadores de cable, vendido por Broadcom por 192.8 millones.





Además del desperdicio de dinero, los consumidores estaban muy decepcionados por la respuesta de AMD a la arquitectura renovada de Intel. Dos semanas después del lanzamiento de Core 2, el presidente y CEO de AMD, Dirk Meyer, anunció la finalización del nuevo procesador AMD K10 Barcelona . Este fue un movimiento decisivo para la compañía en el mercado de servidores, porque el dispositivo era un potente procesador de cuatro núcleos. Intel en ese momento solo producía chips Xeon de doble núcleo.



El nuevo chip Opteron apareció con ruido en septiembre de 2007, pero no pudo robarle la gloria a Intel: la compañía finalizó oficialmente la producción del procesador, al descubrir un error, que en casos excepcionales podría provocar bloqueos cuando las entradas anidadas en la memoria caché. A pesar de su rareza, el error TLB finalizó la producción de AMD K10; Con el tiempo, se lanzó un parche de BIOS que solucionó el problema en los procesadores lanzados, aunque a costa de perder aproximadamente el 10% del rendimiento. Cuando se lanzaron los procesadores de la nueva versión "B3 stepping" después de 6 meses, el daño ya estaba hecho, tanto monetario como reputacional.



Un año después, más cerca de finales de 2007, AMD trajo el K10 quad-core al mercado de computadoras de escritorio. Para entonces, Intel había tomado la delantera y lanzó el ahora famoso Core 2 Quad Q6600. Teóricamente, K10 tenía un diseño más avanzado: los cuatro núcleos estaban en el mismo cristal, a diferencia del Q6600, que usaba dos cristales separados. Sin embargo, AMD tuvo dificultades para alcanzar las velocidades de reloj establecidas, y la mejor versión de la nueva CPU se registró a solo 2,3 GHz. El procesador era más lento que el Q6600, aunque en 100 MHz, pero resultó ser un poco más caro.





Sin embargo, el aspecto más misterioso de todo esto fue la decisión de AMD de crear un nuevo nombre de modelo: Phenom . Intel cambió a Core porque el Pentium se convirtió en sinónimo de un precio y consumo de energía extremadamente altos, mientras que tenía un rendimiento bastante bajo. Por otro lado, el nombre Athlon era bien conocido por todos los entusiastas de la informática, y estaba asociado con la velocidad. La primera versión de Phenom no fue tan mala , simplemente resultó no ser tan buena como la Core 2 Quad Q6600, que ya estaba en el mercado; Además, Intel ya tiene productos más rápidos.



Parecía extraño, pero AMD parece haberse alejado deliberadamente de la publicidad. Además, la compañía no participó en la parte de software del negocio; Una forma muy interesante de hacer negocios, sin mencionar la competencia en el campo de los semiconductores. Una visión general de esta era en la historia de AMD estaría incompleta sin mencionar los movimientos anticompetitivos de Intel. En esta etapa, AMD tuvo que luchar no solo con los chips Intel, sino también con las acciones de esta compañía para promover el monopolio, incluidos los OEM de la junta con grandes fondos (en la cantidad de miles de millones de dólares) para oponerse activamente al uso de procesadores AMD en las nuevas computadoras. Intel pagó a Dell $ 723 millones en el



primer trimestre de 2007seguir siendo el único proveedor de procesadores y conjuntos de chips, lo que representa el 76% de los ingresos operativos totales de la compañía de 949 millones. AMD luego ganó $ 1.25 mil millones en un acuerdo amistoso; Parece que esto es sorprendentemente pequeño, pero probablemente se tuvo en cuenta el factor de que cuando Intel estaba involucrado en sus intrigas, AMD no podía vender un número suficiente de procesadores a sus clientes.



Esto no quiere decir que Intel tuvo que hacer todo esto. A diferencia de AMD, la compañía tenía objetivos rígidamente definidos y una variedad más amplia de productos y propiedad intelectual. También poseía reservas de efectivo incomparables: a fines de la primera década del siglo, Intel había logrado más de 40 mil millones en ingresos y 15 mil millones en ingresos operativos. Esto nos permitió asignar enormes presupuestos para marketing, investigación y desarrollo de software, así como para la producción, perfectamente adaptados a nuestros propios productos y horarios de la empresa. Estos factores por sí solos aseguraron que AMD tendría que luchar por su cuota de mercado.



El sobrepago multimillonario para ATI y el interés correspondiente sobre el préstamo, el sucesor fallido del K8 y los problemas para llevar las fichas al mercado fueron duros golpes. Pero la situación estaba a punto de empeorar pronto.

Un paso adelante, uno de lado y unos pocos atrás

En 2010, la economía global continuó lidiando con las secuelas de la crisis financiera de 2008 . Unos años antes, AMD abandonó su división de memoria flash junto con todas las fábricas de chips; finalmente se convirtieron en GlobalFoundries , que AMD todavía utiliza para algunos de sus productos. Alrededor del 10% de los empleados fueron despedidos, y debido a todos estos ahorros e inversiones, AMD tuvo que moderar sus ambiciones y concentrarse por completo en el diseño de procesadores.



En lugar de refinar el diseño del K10, AMD se embarcó en un nuevo proyecto y se lanzó una nueva arquitectura Bulldozer a finales de 2011.. El K8 y el K10 eran procesadores multiproceso (SMT) simultáneos verdaderos, y el nuevo diseño se clasificó como "multihilo de clúster".





Estructura de cuatro módulos de la excavadora. Imagen: Wikipedia



Al desarrollar Bulldozer, AMD decidió adoptar un enfoque modular: cada grupo (o módulo) contenía dos núcleos enteros, pero no eran realmente independientes. Habían compartido cachés L1 (instrucciones) y L2 (datos), un dispositivo para recibir / decodificar instrucciones y un bloque para procesar números de coma flotante. AMD ha ido tan lejos como para deshacerse del nombre Phenom y volver a los días de gloria de Athlon FX, dando a los primeros procesadores Bulldozer el nombre simple AMD FX .



El significado de todos estos cambios fue reducir el tamaño total de los chips y aumentar su eficiencia energética. A medida que disminuye el área del dado, aumenta el número de chips fabricados, lo que conduce a mayores ganancias, y la eficiencia energética aumenta las velocidades del reloj. Además, debido a su escalabilidad, la arquitectura debería ser adecuada para más nichos de mercado.



Mejor modelo en octubre de 2011 Lanzado FX-8510se jactó de cuatro grupos, pero se comercializó como un procesador de 8 núcleos y 8 hilos. En ese momento, los procesadores tenían múltiples velocidades de reloj: la frecuencia base del FX-8150 era 3.6 GHz, y la frecuencia turbo era 4.2 GHz. Sin embargo, el chip tenía un área de 315 milímetros cuadrados y un consumo de energía máximo de más de 125 vatios. Intel ya lanzó el Core i7-2600K: una CPU tradicional de cuatro núcleos y 8 hilos, con velocidad de hasta 3.8 GHz. Era significativamente más pequeño que el nuevo chip AMD, con solo 216 milímetros cuadrados, y consumía 30 vatios menos.



Teóricamente, se suponía que el nuevo FX debía dominar, pero su rendimiento fue bastante decepcionante.- a veces mostró su capacidad de procesar simultáneamente múltiples hilos, pero el rendimiento de un solo hilo a menudo no era mejor que la línea Phenom, a pesar de las velocidades de reloj más altas.



AMD, que había invertido millones de dólares en investigación y desarrollo en Bulldozer, no iba a abandonar esta arquitectura, y en este punto, la compra de ATI comenzó a dar sus frutos. En la década anterior, el primer proyecto combinado de CPU / GPU de AMD en el mismo paquete llamado Fusion llegó demasiado tarde al mercado y demostró ser muy débil. Pero este proyecto permitió a AMD expandirse a otros mercados. A principios de 2011, se lanzó otra nueva arquitectura llamada Bobcat .





Chip AMD con CPU + GPU combinadas en PlayStation 4. Imagen: Wikipedia



Esta arquitectura estaba dirigida a dispositivos de baja potencia: sistemas integrados, tabletas y computadoras portátiles; su estructura era diametralmente opuesta a la de Bulldozer: solo unos pocos transportadores y nada más. Unos años más tarde, Bobcat recibió una actualización muy esperada, evolucionando hacia la arquitectura Jaguar que Microsoft y Sony eligieron en 2013 para su uso en Xbox One y PlayStation 4.



Aunque los márgenes deberían haber sido relativamente pequeños porque las consolas generalmente se construyen con el precio más bajo posible en mente. Ambas plataformas han vendido millones de unidades, destacando la capacidad de AMD para construir SoC personalizados.



En los años siguientes, AMD continuó mejorando la arquitectura de Bulldozer: el primer proyecto fue Piledriver, que nos dio el FX-9550 (un monstruo con una frecuencia de 5 GHz y un consumo de energía de 220 vatios), pero Steamroller y la última versión, Excavator (cuyo desarrollo comenzó en 2011, y el lanzamiento) cuatro años después) estaban más preocupados por reducir el consumo de energía que por darse cuenta de nuevas oportunidades.



Para entonces, la estructura de nombres de los procesadores se había vuelto bastante confusa, por decir lo menos. Phenom se ha convertido en historia desde hace mucho tiempo, y FX tenía muy mala reputación. AMD dejó caer todos estos nombres y simplemente se llama las excavadoras de la serie A los procesadores de escritorio .



El departamento de gráficos de la compañía para productos Radeon ha tenido altibajos. AMD mantuvo la marca ATI hasta 2010, luego la reemplazó por la suya. Además, a fines de 2011, la compañía reescribió por completo la arquitectura de GPU de ATI con el lanzamiento de Graphics Core Next (GCN). Esta arquitectura continuó evolucionando durante otros ocho años, encontrando su lugar en consolas, computadoras de escritorio, estaciones de trabajo y servidores; todavía se usa hoy como GPU integradas en los llamados procesadores APU de la compañía.





La primera implementación de Graphics Core Next, los



procesadores GCN Radeon HD 7970 han evolucionado con un rendimiento impresionante, pero su diseño dificultó sacar el máximo provecho con facilidad. La versión más potente creada por AMD, la GPU Vega 20 en la tarjeta Radeon VII contaba con 13.4 TFLOPS de potencia de procesamiento y ancho de banda de 1024 GB / s, pero en los juegos simplemente no podía alcanzar las mismas alturas que las mejores tarjetas Nvidia.



Los productos Radeon a menudo se han ganado la reputación de ser calurosos, ruidosos y muy intensivos en energía. Primera iteración de GCN ejecutándose en HD 7970, requería mucho más de 200 W de potencia a plena carga, pero se produjo utilizando una tecnología de proceso de 28 nanómetros bastante grande de TSMC. Cuando GCN alcanzó la madurez en el chip Vega 10, los procesadores ya se estaban produciendo en GlobalFoundries utilizando una tecnología de proceso de 14 nanómetros, pero el consumo de energía no era mejor que las tarjetas como la Radeon RX Vega 64, que consumía un máximo de aproximadamente 300 vatios.



A pesar de que AMD tenía una buena selección de productos, la compañía no pudo lograr un alto rendimiento o ganar suficiente dinero.





A finales de 2016, el balance de la compañía registró una pérdida por cuarto año consecutivo (la situación financiera se deterioró en 700 millones en 2012 debido a la separación final de GlobalFoundries). La deuda aún era alta, incluso con fábricas y otras filiales, e incluso el éxito con Xbox y PlayStation no proporcionó suficiente ayuda.



En general, AMD estaba en gran dificultad.

Nuevas estrellas

No había nada más que vender, y no había grandes inversiones en el horizonte que pudieran salvar a la compañía. Solo había una cosa que AMD podía hacer: redoblar sus esfuerzos y reestructurarse. En 2012, la compañía contrató a dos personas que desempeñarán un papel vital en su reactivación.



El ex arquitecto principal de K8 Jim Keller regresó de una ausencia de 13 años para liderar dos proyectos: arquitectura basada en ARM para mercados de servidores y arquitectura estándar x86, con Mike Clark (diseñador principal de Bulldozer) convirtiéndose en arquitecto principal.



A ellos se unió Lisa Su, ex vicepresidenta senior y gerente general de Freescale Semiconductors. En AMD, ella tomó la misma posición; En general, se reconoce que fue ella, junto con el presidente de la compañía, Rory Reed, quien se convirtió en la razón de la transición a otros mercados además de la PC, especialmente al mercado de consolas.





Lisa Su (centro) y Jim Keller (derecha)



Dos años después del regreso de Keller a I + D, el CEO Rory Reid dejó la empresa y Lisa Su fue promovida. Con su doctorado en electrónica del MIT y su experiencia en la investigación de MOSFET utilizando tecnología de silicio sobre aislante (SOI ), Su tenía tanto el conocimiento científico como la experiencia de fabricación necesarios para recuperar AMD Su fama. Sin embargo, en el mundo de los procesadores de alto volumen, nada sucede de la noche a la mañana: el diseño del chip lleva años en el mejor de los casos. Hasta que tales planes den fruto, AMD tendrá que capear la tormenta.



Mientras AMD luchaba por sobrevivir, Intel fue de victoria en victoria. La arquitectura Core y los procesos de fabricación mejoraron gradualmente, y para fines de 2016, la compañía reportó casi $ 60 mil millones en ingresos. Durante varios años, utilizado en el desarrollo del circuito de procesamiento " tick-tock ", "tick" - es una nueva arquitectura, y " así " - la mejora de la producción, generalmente toma la forma de reducción de la tecnología de proceso.



Sin embargo, a pesar de los enormes ingresos y el dominio casi completo del mercado, detrás de escena no todo fue tan optimista. En 2012, se esperaba que Intel dentro de tres años comenzara a lanzar procesadores con una avanzada tecnología de proceso de 10 nanómetros. Este "me gusta " nunca llegó, de hecho, y " marca"tampoco lo fue. La primera CPU de 14 nanómetros, basada en la arquitectura Broadwell , apareció en 2015, después de lo cual la tecnología de proceso y la estructura fundamental permanecieron sin cambios durante cinco años.



Los ingenieros de fabricación se enfrentaban constantemente a problemas de producción de 10 nm, lo que obligó a Intel a mejorar la tecnología y la arquitectura de los procesos antiguos cada año. Las velocidades de reloj y el consumo de energía aumentaban, pero no se esperaban nuevas arquitecturas; Probablemente se hizo eco de la era de Netburst. Los usuarios de PC tenían una opción desagradable: comprar productos de la potente línea Core a un precio decente o comprar una serie FX / A más débil y más barata.



Sin embargo, AMD estaba recogiendo silenciosamente una combinación ganadora de cartas, jugando su mano en febrero de 2016 en la feria anual E3. Usando el anuncio del tan esperado reinicio de Doom como plataforma, la compañía anunció una arquitectura Zen completamente nueva .





Además de las frases generales de "subprocesamiento múltiple concurrente", "caché de ancho de banda alto" y "diseño finFET de eficiencia energética", se ha dicho poco sobre la nueva arquitectura. Se revelaron más detalles en Computex 2016, incluida la ambición de superar el rendimiento del Excavator en un 40%.



Llamar a tales declaraciones "ambiciosas" sería un eufemismo, especialmente a la luz del hecho de que en cada nueva versión de la arquitectura Bulldozer, la compañía, en el mejor de los casos, proporcionó un aumento de un modesto 10%.



Todavía quedaban doce meses para esperar el chip, pero después de su lanzamiento, el plan a largo plazo de AMD finalmente se hizo evidente.





La venta de cualquier hardware nuevo requiere el software adecuado, pero las CPU multiproceso han librado una batalla desigual. A pesar de que las consolas podían presumir de procesadores de 8 núcleos, la mayoría de los juegos eran suficientes para solo cuatro. Las principales razones de esto fueron el dominio del mercado de Intel y la arquitectura de chips de AMD en Xbox One y PlayStation 4. Intel lanzó su primera CPU de 6 núcleos en 2010, pero era muy costosa (casi $ 1,100). Pronto, aparecieron otros, pero un procesador Intel de seis núcleos realmente económico solo se pudo presentar después de siete años. Era un Core i5-8400 por menos de $ 200.



El problema con los procesadores de consola era que el circuito de la CPU consistía en dos CPU de cuatro núcleos en un solo dado, y había una alta latencia entre las dos partes del chip. Por lo tanto, los desarrolladores de juegos tenían como objetivo ejecutar subprocesos del motor en una de las partes y usar la otra solo para procesos generales en segundo plano. Solo en el mundo de las estaciones de trabajo y los servidores había una necesidad de procesadores con multiprocesamiento serio, hasta que AMD decidió lo contrario.



En marzo de 2017, los usuarios habituales de escritorio pudieron actualizar y actualizar sus sistemas al elegir uno de los dos procesadores de ocho hilos y 16 hilos. La nueva arquitectura tenía que tener su propio nombre, y AMD abandonó las marcas Phenom y FX y nos dio Ryzen .



Ninguna de las CPU era particularmente barata:El Ryzen 7 1800X (3.6 GHz, después de overclocking 4 GHz) se vendió por $ 500, mientras que el 1700X más lento de 0.2 GHz se vendió por $ 100 menos. Con esto, AMD en parte quería deshacerse de ser percibido como una alternativa de presupuesto, pero básicamente este precio se debió al hecho de que Intel estaba pidiendo $ 1,000 por su procesador Core i7-6900K de ocho núcleos .







Zen tomó todo lo mejor de todas las arquitecturas anteriores y las combinó en una estructura cuya tarea era maximizar la carga de trabajo de las tuberías; y esto requirió mejoras significativas en los sistemas de tuberías y cachés. En el nuevo diseño, los desarrolladores se eliminaron de los cachés L1 / L2 compartidos utilizados por Bulldozer: cada núcleo ahora era completamente independiente, tenía más canalizaciones, mejor predicción de ramificación y un mayor rendimiento de caché.



Al igual que el chip que se ejecutaba en las consolas de Microsoft y Sony, el procesador Ryzen también era un sistema en un chip; lo único que le faltaba era la GPU (el procesador GCN apareció en los modelos Ryzen de presupuesto posterior).



El cristal se dividió en dos llamados CPU Complex (CCX), cada uno de los cuales era un módulo de cuatro núcleos y 8 flujos. También se encuentra en el chip el procesador Southbridge, una CPU que proporciona controladores y conexiones a PCI Express, SATA y USB. En teoría, esto significaba que las placas base podían fabricarse sin un puente sur, pero casi todas las placas base todavía instalaban puentes sur para ampliar el número de posibles conexiones de dispositivos.





Pero todo este esfuerzo se desperdiciaría si Ryzen no ofreciera el rendimiento que necesita, y después de años de quedarse atrás de Intel, AMD tenía mucho que demostrar. 1800X y 1700X no fueron perfectos : en áreas profesionales similares a los productos Intel, pero más lentos en los juegos.



AMD también tenía otras tarjetas en sus manos: un mes después del lanzamiento del primer procesador Ryzen en el mercado, aparecieron los modelos Ryzen 5 de seis y cuatro núcleos , seguidos de dos chips Ryzen 3 de cuatro núcleos más dos meses después . Compitieron con los productos Intel de la misma manera que sus homólogos más potentes, pero eran mucho más asequibles.



Y luego aparecieron ases en la mesa: un Ryzen Threadripper 1950X de 16 núcleos y 32 hilos(con un precio inicial de $ 1,000) y un procesador de servidor EPYC de 32 núcleos y 64 secuencias. Estos monstruos, respectivamente, consistían en dos y cuatro chips Ryzen 7 1800X en un paquete y usaban el nuevo sistema de interconexión Infinity Fabric para transferir datos entre los chips.





A lo largo de los seis meses, AMD ha demostrado que esencialmente se dirige a cada nicho posible en el mercado de computadoras de escritorio x86 con una arquitectura de procesador único.



Un año después, la arquitectura se actualizó a Zen +; Las mejoras consistieron en cambios en el sistema de caché y un cambio del proceso GlobalFoundries 14LPP, co-creado con Samsung, a un sistema 12LP más pequeño y actualizado. El tamaño de los cristales de los procesadores permaneció igual, sin embargo, un nuevo proceso de fabricación permitió que los procesadores funcionaran a velocidades de reloj más altas.



12 meses después, en el verano de 2019, AMD lanzó Zen 2 . Esta vez los cambios se hicieron más significativos y el término chiplet se puso de moda .... En lugar de utilizar un diseño monolítico, en el que cada parte de la CPU son las mismas piezas de silicio (como lo era en Zen y Zen +), los ingenieros separaron los módulos Core Complex del sistema de conexión.



Los módulos Core Complex fueron fabricados por TSMC utilizando la tecnología de proceso N7 y se convirtieron en cristales completos, de ahí el nombre Core Complex Die (CCD). La estructura de entrada / salida fue producida por GlobalFoundries, los modelos de escritorio Ryzen usaron el chip 12LP, y Threadripper y EPYC usaron versiones más grandes con 14 nanómetros.





Imágenes infrarrojas de Zen 2 Ryzen y EPYC. Es notable que los chiplets CCD están separados del chip de E / S. Imagen: Fritzchens Fritz



El diseño del conjunto de chips se ha conservado y mejorado en Zen 3, cuyo lanzamiento está programado para finales de 2020. Lo más probable es que los CCD no aporten nada nuevo a la estructura de 8 núcleos y 16 hilos de Zen 2, sino que las mejoras serán en el estilo Zen + (es decir, mejoras en caché, eficiencia energética y velocidades de reloj).



Vale la pena resumir lo que AMD pudo lograr con Zen. En 8 años, la arquitectura pasó de ser una pizarra en blanco a una cartera de productos expansiva con propuestas de presupuesto de 4 núcleos y 8 hilos por $ 99 y CPU de servidor de 128 hilos y 64 núcleos por más de $ 4,000.



La posición financiera de AMD también ha cambiado significativamente: en el pasado, sus pérdidas y deudas alcanzaron miles de millones de dólares; AMD ahora se dirige hacia el alivio de la deuda y reporta ingresos operativos de $ 600 millones el próximo año. Si bien el Zen no fue la única razón del renacimiento financiero de la compañía, ha contribuido en gran medida.





La división de gráficos de AMD también sufrió un destino similar: en 2015 se le otorgó la independencia total y el nombre de Radeon Technologies Group (RTG). El logro más significativo de sus ingenieros fue RDNA, un GCN muy rediseñado. Los cambios en la estructura de la memoria caché, así como las mejoras en el tamaño y la agrupación de las unidades informáticas, acercaron la arquitectura al uso en los juegos.



Los primeros modelos en utilizar esta nueva arquitectura, la serie Radeon RX 5700 , mostraron un gran potencial de diseño. Microsoft y Sony no lo han pasado desapercibido, y ambas compañías optaron por Zen 2 y el RDNA 2 actualizado para sus nuevas consolas Xbox y PlayStation 5 .



Si bien el Grupo Radeon no ha disfrutado del mismo nivel de éxito que la división de CPU y sus tarjetas gráficas probablemente todavía se vean como una "opción de presupuesto", AMD ha vuelto a donde estaba en la era Athlon 64 en términos de Desarrollo de arquitecturas e innovaciones tecnológicas. La compañía llegó a la cima, cayó y, como criatura mítica, se levantó de las cenizas.

Mirando con cautela hacia el futuro

Tiene mucho sentido hacer una pregunta simple: ¿puede la empresa volver a los días oscuros de falla del producto y falta de fondos?



Incluso si 2020 resulta ser un año excelente para AMD (resultados financieros positivos del primer trimestre que muestran un crecimiento del 40% respecto al año anterior), 9,4 mil millones de ingresos aún lo dejan atrás Nvidia (10,7 mil millones en 2019) y a una distancia de años luz de Intel (72 mil millones). Por supuesto, la cartera de productos de este último es mucho más extensa, y también posee sus propias instalaciones de producción, pero las ganancias de Nvidia dependen casi por completo de las tarjetas gráficas.





Los más vendidos de AMD



Obviamente, tanto las ganancias como los ingresos operativos son necesarios para crecer y estabilizar completamente el futuro de AMD, pero ¿cómo se puede lograr esto? La mayor parte de los ingresos de la compañía continúa viniendo de lo que llama el segmento de Computación y Gráficos, que son las ventas de Ryzen y Radeon. Sin duda, seguirá creciendo, ya que Ryzen es altamente competitivo y la arquitectura RDNA 2 proporciona una plataforma común para juegos que se ejecutan tanto en PC como en consolas de última generación.



El poder comparativo de los nuevos procesadores de escritorio de Intel en los juegos está disminuyendo constantemente . Además, carecen de la amplitud de características proporcionadas por Zen 3. Nvidia aún mantiene su corona en el rendimiento de la GPU, pero se ha enfrentado a una fuerte resistencia.por Radeon en el segmento de rango medio. Quizás esto sea solo una coincidencia, pero aunque RTG es una división completamente independiente de AMD, sus ganancias e ingresos operativos se combinan con el sector de la CPU; de esto podemos concluir que a pesar de la popularidad de sus tarjetas gráficas, no se venden en las mismas tiradas que los productos Ryzen ...



Quizás aún más preocupante para AMD es que su segmento de productos empresariales, integrados y semipersonalizados representaba menos del 20% de sus ganancias del primer trimestre de 2020 y resultó en una pérdida operativa. Esto puede explicarse por el hecho de que, a la luz del éxito de Nintendo Switch y el próximo lanzamiento de nuevos modelos de consolas Microsoft y Sony, las ventas de la generación actual de Xbox y PlayStation se estancan. Además, el mercado corporativo está dominado por Intel y nadie que tenga un centro de datos multimillonario se deshará de él simplemente porque hay una nueva CPU increíble.





Nvidia DGX A100, equipado con dos procesadores AMD EPYC de 64 núcleos,



pero la situación puede cambiar en los próximos dos años: esto puede deberse en parte a las nuevas consolas de juegos, así como a una alianza inesperada. Nvidia ha elegido los procesadores AMD en lugar de Intel para sus grupos de computación de aprendizaje profundo / IA DGX 100 . La razón es simple: el procesador EPYC tiene más núcleos y canales de memoria, y carriles PCI Express más rápidos que los que Intel tiene para ofrecer.



Si Nvidia está más que feliz con los productos de AMD, seguramente otros lo seguirán. AMD tendrá que escalar una montaña empinada, pero hoy parece que tiene las herramientas adecuadas para esto. A medida que TSMC continúa refinando y modificando su tecnología de proceso N7, todos los chips AMD que utilizan este proceso también mejorarán.





Mirando hacia el futuro, hay varias áreas donde AMD definitivamente debería mejorar. El primero es el marketing. La frase clave y el tintineo de Intel Inside han sido omnipresentes durante 30 años, y aunque AMD gastó algo de dinero en promover Ryzen, en última instancia necesita fabricantes como Dell, HP y Lenovo para vender dispositivos que demuestren sus procesadores de la misma manera. y con las mismas especificaciones que los productos Intel.



En el campo del software, se ha trabajado mucho para crear aplicaciones que aumenten la comodidad del usuario, en particular, Ryzen Master , pero recientemente, los controladores de Radeon tuvieron grandes problemas.. El desarrollo de controladores para juegos es un proceso increíblemente complejo, pero su calidad puede crear o destruir la reputación de un producto de hardware.





Hoy AMD está en la posición más fuerte en sus 51 años de historia. Gracias al ambicioso proyecto Zen, en un futuro próximo sin límites visibles, el renacimiento de la compañía como un fénix fue un gran éxito. Sin embargo, todavía no está en la cima, y ​​probablemente sea lo mejor. Dicen que la historia se repite, pero esperemos que esto no suceda. Un AMD fuerte y competitivo, bastante capaz de competir con Intel y Nvidia, significa solo un beneficio para los usuarios.



¿Qué opinas de AMD, sus altibajos? ¿Tenías un chip K6 o quizás Athlon? ¿Cuál es tu tarjeta gráfica Radeon favorita? ¿Qué procesador Zen te impresionó más?