2021年CPU市场预测：GPU进步倒逼CPU单线程提升

还有几天，CES 2021就要拉开帷幕了，各大硬件厂商自然是不会放过此次硬件盛宴，其中以Intel和AMD这两大CPU巨头为甚。特别是近几年来Intel和AMD在CPU市场的竞争让消费者尝到了甜头，而今年这两家巨头的竞争将会聚焦于单核性能。

首先是AMD，在推出了成功的Zen 2架构CPU之后，AMD在去年正式推出了全新的Zen 3架构CPU，在单线程性能上取得了很大的进步，从而让游戏性能得到极大的提升。经过我们的测试也可以发现AMD的游戏性能已经超过了老对手Intel，尤其是在1080P以及2K分辨率下，一些游戏可以达到 10-15%的帧率领先。

过去Intel引以为傲的游戏性能也因此被AMD所超越，这让Intel感到压力巨大，毕竟如今CPU的选购很大程度上取决于游戏的性能表现，特别是AMD在核心领先的前提下还能取得单线程的领先，让游戏玩家纷纷选择AMD作为自己CPU的首选。在最新的基准测试PassMark中，AMD的CPU在全球台式机CPU市场上占据了50.8%的份额，超过了Intel 49.2%的份额。而上一次AMD取得领先的时间为15年前的2005年。

14nm早已成瓶颈

在单线程性能取得劣势后，Intel痛定思痛，似乎打算在11代酷睿处理器上扳回一城。尽管桌面版11代酷睿处理器还未正式发布，但是关于该系列处理器消息却是层出不穷。在最新曝光的跑分中，Intel下一代发烧级酷睿i7-11700K处理器的单线程性能相比较上一代提升了25%，从而带动多线程性能提升20%，显然Intel也开始专注打造单线程性能。

然而14nm制程的限制也让Intel付出了一定的代价，那就是旗舰消费级Core i9处理器的核心从10代的10核心降低至8核，考虑到单线程性能的提升，实际的多线程性能与10代酷睿i9-10900K相差无几。前几年CPU市场以核战为主，各自在小小的CPU上塞入了更多的核心，由此让多线程性能得到突飞猛进的变化，而如今两家似乎达成了协议，开始专注于单线程的提升，其原因自然是图形技术的发展让CPU成为了提升游戏速率的瓶颈。

GPU决定CPU的发展方向

对于一款游戏来说，游戏的性能表现主要取决于两大硬件，分别为CPU以及GPU，其中CPU主要负责AI的模拟运算以及游戏资源的调度，GPU是负责图形的渲染，GPU将渲染完毕后的图像通过CPU分配给其他的硬件，从而最终输出成为我们熟悉的画面，而每秒能够输出多少图片则决定了游戏的流畅与否，而游戏性能又和CPU的单线程性能息息相关。

在过去很长一段时间内，由于显卡性能的提升跟不上游戏画面的进步，因此实际游戏帧率近年来也没有太大的提升。比如说英伟达显卡从10系更新至20系，然而在4K分辨率下，游戏帧率仍然保持在60帧上下，自然CPU处理起GPU所渲染的图片没有太大的压力，这就让玩家感受到即使购买了i9级别的CPU，游戏实际帧率也与同代的i5不相上下，此时便是显卡的图形性能成为提升游戏帧率的瓶颈所在。而CPU厂商也更加愿意维持单线程性能不变的前提下通过增加核心的方式提升多核性能，从而达到宣传的作用。

然而到了英伟达RTX 30系显卡以及AMD RX 6000系显卡的时代，传统的光栅化特效已经到达了极限，传统游戏对于图形的压力碰到了一个天花板，而类似于DLSS等特效的存在又可以大幅降低图形处理器的渲染压力，游戏帧率也随之不断提升。这就导致了一个问题，那就是CPU所拥有的资源无法在一定的时间内处理完毕显卡所渲染的图片，这就是为什么在2K以及1080P分辨率下，RTX 3090的性能与RTX 3070相差没有理论来得大，最大的原因就是CPU成为了瓶颈。

比如说在《古墓丽影：暗影》1440P的测试中，GPU的渲染帧率可以达到160帧，但是CPU的处理帧率只能达到150帧，再考虑到中间传输的损耗，最终呈现给用户便是平均140帧的游戏速率。既然CPU已经成为提升游戏的瓶颈所在，那么打破这种瓶颈也很简单，那就是提升CPU的性能，具体来说就是提升CPU的单线程性能，这也是AMD格外强调Zen 3架构CPU拥有19%单线程性能的提升的原因。而坐拥台积电先进7nm制程的AMD能够轻松地克服CPU单线程提升带来发热严重的问题，并没有在核心数量上进行妥协。

对于Intel来说，想要提升CPU的单线程势必要对架构进行重新设计，由此带来的便是功耗和温度的上升，正常情况下这种劣势需要通过制程的进步加以改善，但是10nm迟迟不量产也让Intel不得不继续使用压榨到极致的14nm制程工艺进行桌面CPU的生产，在晶体管密度达到极限的情况下，Intel选择的策略便是减少核心数量，以降低CPU全速运行时的发热。这也就是为什么11代酷睿桌面处理器没有10核心的原因，不是Intel不想做，实在是14nm不给力。

作为影响游戏表现的两个最重要的硬件，CPU与GPU之间其实是相辅相成的，对于CPU来说，正因为图形处理器的飞速发展，让CPU的性能出现了瓶颈，才倒逼CPU在单线程性能上取得不断进步。如果GPU提升幅度不尽如人意，那么CPU的单线程性能同样是挤牙膏。

两大CPU巨头决定打核战还是修炼内功，主要取决于图形市场的发展，以及自身研发水平。就像这一次的11代酷睿处理器，为了让处理器的单线程性能追上AMD的锐龙5000系产品，Intel在i9处理器上祭出了减核大法，这正是由于14nm制程的局限所在。好在根据已有的消息，无论是AMD还是Intel，它们对于下一代处理器的设计思路都有了很大的变化，AMD也即将进化到5nm，Intel的10nm也将在不久之后真正成熟，届时我们应该可以看到的是下一代CPU在单线程与多线程性能上的共同提升。