淺談IPC和微架構 IPC數值越高CPU實際性能就越強嗎

消費者對性能的需求是無止境的，因此無論X86陣營的英特爾和AMD，還是ARM領域的高通、三星、聯發科、海思，都在想盡辦法提升旗下處理器的性能。

業內用于計算處理器性能的公式是：CPU性能=時鐘頻率（MHz或GHz）×IPC（CPU每一時鐘周期內所執行的指令多少），相同核心數量和主頻的處理器之間之所以會存在性能差異，就是IPC在背后“搗鬼”。

主要晶圓代工廠的技術迭代時間表

未來3nm工藝需要從FinFET（鰭式場效應晶體管）升級到GAAFET（環繞式柵極技術），MBCFET（多橋通道FET）則是三星的專利，屬于GAAFET的變體

其中，CPU能運行在多高的頻率，主要取決于它的生產工藝，在相同功耗和發熱的前提下，用5nm制造的芯片肯定比7nm能穩定運行在更高主頻上。

如果你對制程工藝感興趣，可以參考以下兩篇文章：

“芯”希望來自新工藝！EUV和GAAFET技術是個什么鬼？

制程工藝哪家強？英特爾：額......你猜猜？

既然始終頻率取決于工藝，那IPC又是受誰影響呢？

沒錯，決定IPC的就是“微架構”，也就是CPU的內核，手機SoC的IPC性能提升全靠ARM Cortex-A微架構的迭代（詳見《Cortex-A78、X1、Mali-G78發布！ARM三劍客全解析》），而X86 CPU就要靠英特爾和AMD自身的努力了。

在這里還要夸一下AMD，在過去的很長一段時間，AMD旗下移動處理器的表現非常差，很多高端型號的性能也就是同期英特爾酷睿i3的水平。

AMD APU家族發展路線圖

2017年底問世的Ryzen銳龍之所以備受關注，就是因為它采用了最新的Zen CPU微架構，實現了震驚世界的52%的IPC性能提升，直接獲得了與英特爾最新第八代酷睿處理器競爭的本錢。

第二代銳龍采用了升級版的Zen+微架構，雖然其IPC性能只提升了3%，但AMD依舊通過改用12nm工藝和提升主頻的方式，換來了大約10%的實測性能提升和更低的功耗表現。

AMD移動銳龍4000系列成員

最新上市的第三代銳龍采用了最新的Zen 2微架構，IPC性能較Zen+再度提升了15%，并憑借7nm工藝在保持功耗不變的基礎上增加了額外的核心數量且提升了主頻，最終幫助AMD摘得當前筆記本領域的性能桂冠（多核性能）。

相對于AMD，英特爾近幾年在CPU微架構層面總在“原地踏步”。

從第六代酷睿開始，第七、第八、第九和第十代酷睿（14nm Comet Lake平臺）使用的微架構都是基于“Skylake”的縫縫補補（主要是功能層面增強，比如支持LPDDR4X和更高頻率的內存，引入英特爾Adaptix動態調優等技術），每次迭代時IPC幾乎都沒有提升。

還好，英特爾對14nm工藝的優化也變得愈加爐火純青，每一代酷睿處理器平臺的主頻都有著顯著的提升，核心數量也得以緩步增加。比如，第六代酷睿i7-6700HQ還是4核8線程（2.6GHz~3.5GHz），第九代酷睿i7-9750H則進化到了6核12線程（2.6GHz~4.5GHz），第十代酷睿i7-10875H更是升級到了8核16線程，最高主頻也突破了5GHz大關。

得益于更多核心和更高主頻，英特爾從第六代酷睿開始，U系列每一代都有著大約10%的性能提升

增加的核心數量和更高的睿頻加速頻率，足以彌補IPC提升乏力的缺陷。

英特爾從第十代酷睿（10nm Ice Lake平臺）才開始引入全新的Sunny Cove微架構，IPC性能最高可提升18%（相較Skylake微架構）。將在2020年秋季發布的第十一代酷睿Tiger Lake會升級到更新的Willow Cove微架構，據說其IPC性能較上代Sunny Cove微架構還會再提升18%，從而有望阻止AMD第三代銳龍的攻勢，并幫助英特爾重新奪回輕薄本領域的優勢地位。

英特爾未來移動平臺CPU微架構發展計劃

那么，IPC數值越高，CPU的實際性能就一定越強嗎？

答案自然沒那么簡單，更先進的工藝和更優秀的微架構只能影響CPU的底蘊，它的實際性能還會受到物理核心數量、是否支持超線程、TDP功耗、緩存、指令集等其他因素的制約。