Технологические тренды компонентной базы ноутбуков

Дмитрий Шульгин

Процессор на сегодня определяет все составляющие компьютерной системы, ведь на одной микросхеме теперь размещаются и вычислительные блоки, и контроллеры памяти, каналов ввода/вывода и интегрированный графический процессор. Поэтому, когда мы говорим о свойствах процессоров, мы фактически говорим об основных возможностях компьютера, на которых он построен. И, говоря о платформах ноутбуков, мы фактически имеем в виду процессорные линейки.

В последнее время дальнейший прирост производительности полупроводниковой логики для ПК начал сталкиваться с проблемами уже на физическом уровне. Переход к новым технологическим процессам дается все сложнее. Разница в функциональности между очередными поколениями логики уже не та, что раньше. То есть темпы технологического прогресса, которые были характерны для микропроцессорной отрасли ранее, снизились по объективным причинам.

Кроме того, продажи ноутбуков просто как товара деградируют из года в год. Рынок ПК, и мобильных в частности, давно перестал быть точкой роста. А когда не за что бороться, пропадает стимул. И если раньше каждое новое поколение архитектуры процессоров привносило нечто новое и довольно быстро проникало в товарный ассортимент ноутбуков, то сегодня все происходит значительно медленнее.

Тем не менее изменения в ноутбучных платформах налицо, что и побудило нас сделать данный вопрос центральной темой настоящего обзора.

Учитывая, что различные процессорные линейки ориентированы на тот или иной тип мобильного ПК, целесообразно ввести хотя бы примерную сегментацию товарного ассортимента ноутбуков. В последнее время принято подразделять все ассортиментные позиции мобильных компьютеров на три базовые категории. Во-первых, это стандартные ноутбуки на основных, полнофункциональных линейках процессоров Intel Core и AMD A8/10/12/FX Pro. Во-вторых, бюджетные ноутбуки – удешевленные системы на энергосберегающих чипах Intel Bay Trail/Braswell и AMD Kabini/Beema/Carrizo-L. Ну и наконец, ультрамобильные ноутбуки - устройства на процессорах для ультракомпактных ноутбуков и планшетов, со сверхнизким энергопотреблением. Это и Intel Atom, и особая серия Core M. Более детальная дифференциация выделенных сегментов приведена во врезке, в которой дано определение и краткое описание трех базовых категорий мобильных компьютеров - стандартных, бюджетных и ультрамобильных.

Стандартные ноутбуки

За точку отсчета в данном сегменте стоит, наверное, взять 2013 г., когда появились процессоры Haswell. Платформа на этой базе именовалась Shark Bay и оказалась настолько долгоиграющей, что остатки старых моделей на этой базе продаются до сих пор!

В 2015 г. произошел переход на технологические нормы 14 нм – это были процессоры Broadwell, официально – Intel Core 5-го поколения. Но переход получился не совсем полноценным. Во-первых, изменения носили в большей мере технологический характер (фаза «тик» в старой терминологии Intel), а не системотехнический. По общей производительности блока CPU предшественника Broadwell обгонял несильно. Плюс, выпуск чипов затянулся, и при этом все знали, что уже через полгода появится следующее поколение – Skylake.

Однако значимые изменения в пятом поколении все же имелись. Самые известные касались блока GPU – встроенный графический блок Iris Pro серии 6000 в старших моделях семейства действительно сильно повысил свой уровень. Более того, в отношении графики на этом поколении Intel впервые удалось обогнать встроенную графику AMD. Это принципиальный вопрос, так как сильная встроенная графика традиционно, считалась единственным преимуществом платформы конкурента (если не брать в рассмотрение цену, конечно).

Плюс, в пятом поколении были явно выделены в отдельную обособленную линейку процессоры Core Y (серия M) для безвентиляторных устройств. О них мы поговорим в отдельном параграфе «ультрамобильные устройства».

Затем, к осени 2015 г. появляется Skylake – шестое поколение Core. Его выпуск по времени совпадает с переходом на ОС MS Windows 10. Это уже такт «так», т. е. системотехнические изменения на базе ранее введенного 14-нм техпроцесса.

Главное, конечно, это оптимизация тепловыделения и регулирование частоты в зависимости от реальной нагрузки. В этом смысле было внедрено множество новаций. Семейство Skylake обладает большой вариативностью по мощности и количеству ядер, от энергосберегающих Core Y с потреблением 4,5 Вт до высокопроизводительных версий Core U с потреблением до 45 Вт. (Еще более мощные десктопные и серверные варианты мы здесь, естественно не рассматриваем.) Выпускаются двухъядерные четырехпоточные (технология HyperThreading) мобильные процессоры Celeron/Pentium/Core i3/i5/i7 и четырехъядерные Core i7, а также четырехъядерные Core i5 с однопоточными ядрами. В общей сложности порядка 20 моделей, и это если не брать ультрамобильных версий.

При этом процессоры 6-го поколения оказались значительно ближе к понятию System-on-Chip (SoC), чем любые x86-чипы до того. В них была интегрирована значительная часть функционала, ранее возлагаемого на специальные адаптеры. Появилась и аппаратная акселерация обработки изображений с камер.

Окончательно интегрирован для всей линейки контроллер поддержки памяти последнего поколения DDR4, ранее использовавшийся факультативно в некоторых моделях.

Ну, а новое поколение встроенной графики в старших микросхемах семейства аж в полтора раза превысило и без того неслабые показатели Broadwell. В целом компания заявляла об улучшении обработки 3D-графики примерно на 40% по сравнению с сопоставимыми моделями процессоров предыдущих поколений. Графическое ядро также берет на себя все больше функций по обработке мультимедийного контента.

Такое усиление встроенной графики, в частности привело к тому, что использование дискретных решений класса GeForce GT920 совместно с Core теперь просто утрачивает смысл. Ноутбуки среднего класса производительности теперь становятся полностью интегрированными. Применение же дискретных графических адаптеров старшего уровня имеет смысл только в продвинутых системах, вроде игровых.

Лейтмотивом маркетинга на момент лонча Skylake стал посыл «пора обновляться». Рынок ПК продолжал стагнировать, пользователи массово довольствовались старой установленной базой. Кое-как продавались только рабочие лошадки для школьников и студентов. Выпуском нового, действительно революционного во многих отношениях чипа, вкупе с выходом Windows 10, Intel и Microsoft как бы призывали начать процесс модернизации установленного парка.

Сказать, что посыл сработал качественно, нельзя. Пожалуй, еще ни одна платформа не распространялась столь плавно в товарном ассортименте, как шестое поколение. Пенять тут, впрочем, больше приходится на уровень потребительского спроса, экономический кризис и прочие обстоятельства, к технике касательства не имеющие. Так или иначе, но только к лету 2016 г. продажи ноутбуков на Skyalake в России обогнали решения на предшествующих поколениях логики.

При этом в III квартале 2016 г. уже появилось ощущение, что рынок наконец перешел к закупке решений на полновесной обвязке: до этого более половины продаж составляли решения на базе бюджетных платформ, а сейчас между ними и стандартными устройствами достигнут хотя бы паритет.

А тем временем на рынке появляется уже и новое поколение – процессоры Kaby Lake. Между прочим, это стало первым отходом от многолетней стратегии Intel «тик-так», хотя он имеет объективное обоснование. Во-первых, у ведущего чипмейкера возникли явные трудности с переходом на следующий техпроцесс – 10 нм. И на 14 нм переходили с трудом и задержками, а дальше и того сложнее. Во-вторых, рынок явно показывает, что торопиться некуда: технологическая гонка не способна простимулировать насытившийся спрос, да и макроэкономика действует рецессивно.

Как следствие, отныне двухлетний цикл обновления заменен на трехлетний. И Kaby Lake – это просто ряд косметических улучшений все того же 14-нм Skylake. Производитель говорит об улучшении ряда параметров по декодированию видео 4K, более быстром механизме достижения максимальных частот в задачах «рывкового» типа, вроде веб-серфинга. При этом признается, что каких-либо значимых корректировок блоков CPU и GPU в 7-м поколении Core не будет. Единичные модели на этой базе только начинают появляться на полках как раз сейчас.

А что же AMD? В плане полнофункциональной платформы альтернативный чипмейкер столкнулся с сильными задержками по модернизации техпроцесса. В 2015 г. был выпущен чип шестого, по меркам AMD, поколения APU под кодовым названием Carrizo. Эти процессоры использовали 4 однопоточных ядра Excavator на базе техпроцесса 28 нм. В этом году появились чипы седьмого поколения под кодовым именем Bristol Ridge опять же на четырех ядрах все-того же Excavator. В них несколько улучшилось производительность в расчете на ватт, произошел ряд изменений по графической части и введена поддержка DDR4, вот, собственно, и все.

По своей общей функциональности старшие процессоры линейки (A12/FX) с трудом дотягивают до уровня двухъядерного и четырехпоточного Core i7 соответствующего поколения, в большинстве приложений находясь на уровне i5. Но, конечно, они дешевле…

Не в плюс AMD и то, что интегрированная графика, на предыдущих стадиях обгонявшая решения Intel, на сегодня уравнялась, если вообще не проигрывает им по скорости.

AMD готовит переход на 14-нм техпроцесс. Планируется выпуск новых ядер под кодовым именем Zen. Но появятся они только в следующем году. Ситуация в целом вообще нехорошая, потому как на сегодня в сегменте стандартных ноутбуков компания потеряла долю рынка очень основательно. Если Zen не окажется принципиальным скачком, то компании AMD придется окончательно уйти в low-end, и это на сокращающемся рынке и без того не больно-то маржинальном.

Бюджетные ноутбуки

А вот в секторе low-end ситуация у AMD до поры до времени была как раз явно лучше. Несколько лет назад компания поняла две важные вещи. Первое: стандартные ноутбуки вошли в стадию насыщения, а вот бюджетные рабочие лошадки будут продаваться всегда. Второе: бороться с Intel на рынке старших процессоров с имеющимся у AMD арсеналом будет крайне затруднительно, значит, надо идти «вниз». Так на свет появились двухъядерные процессоры Fusion A4/A6 серии 5000 на базе специальных ядер под кодовым именем Jaguar. Они имели сниженный до 15 Вт теплопакет и рабочие частоты до 2 ГГц. Естественно, как и всякий APU от AMD, чипы Kabini предлагали высокую степень интеграции – на кристалле базировалась относительно продвинутая графика. Производительность ядер CPU была не ахти, но на офисные задачи в любом случае хватало. Зато цены были крайне интересными. И это сработало: Kabini оказался интересным вариантом.

Однако Intel быстро наверстала пробел, и в 2014 г. на рынок вышла уже действительно энергоэффективная платформа Bay Trail. Собственно, это были ядра Atom Silvermont, выполненные по техпроцессу 22 нм. Изначально эта платформа разрабатывалась, скорее, для планшетов, чем для ПК. Собственно, данная модернизация Atom (изначально чипа для нетбуков, как мы помним) явилась попыткой Intel потеснить уже процессоры ARM в сфере планшетов и смартфонов. Это были двух- и четырехядерные SoC-процессоры, с теплопакетом от 4,5 до 7,5 Вт.

Более того, Intel расширяет применение этой линейки и на ПК, ловко переименовав часть процессоров линейки в более привычные здесь марки Celeron и Pentium серии N. Причем, никаких разговоров о нацеленности, как раньше, на нетбуки, т. е. компактные устройства, в этот момент не было. Решение сразу проникло в 15-дюймовый сегмент и стало отличной бюджетной платформой. На фоне кризисной эрозии спроса успех был ошеломляющим, если брать натуральные показатели. Эти системы вместе с Kabini начали агрессивно отбирать покупателя у стандартных мобильных ПК. 

Полная электронная версия этой статьи доступна только для подписчиков. Для получения полной электронной версии статьи сейчас Вы можете оформить запрос.