Sự trỗi dậy của AMD: CPU Ryzen dần dần giành lấy ngôi vương của Intel như thế nào?

Ngày 25 tháng 11 năm ngoái được coi là một cột mốc lịch sử, đánh dấu một kỷ nguyên mới cho thị trường CPU máy tính. Trình làng cùng thời điểm, cùng nhắm vào phân khúc người dùng cá nhân cao cấp nhưng CPU "khủng bố" Threadripper 3970X, đầu bảng của AMD đã hoàn toàn vượt trội đối thủ cùng hạng của mình đến từ Intel, Core i9-10980XE. Điều này cũng không có gì là bất ngờ cho lắm khi nhìn vào số nhân vượt trội, 32 so với 18, gần như gấp đôi. Sự chênh lệch hiệu năng khủng khiếp này như là phát súng kết liễu và là lời khẳng định chắc nịch về sự trở lại mạnh mẽ của AMD trên thị trường CPU. Sự thật này đã dần le lói từ khi thế hệ Ryzen đầu tiên ra đời cách đây 3 năm nhưng giờ đã được coi là điều hiển nhiên.

Lần đầu tiên sau khi kỉ nguyên vi kiến trúc Intel Core kết thúc sự thống trị của Athlon 64, CPU của AMD thực sự kiểm soát được thị trường CPU máy bàn. Trong 15 năm vật lộn, bao gồm chút cố gắng với Bulldozer, AMD gần như không có khả năng cạnh tranh với Intel trên mặt trận máy bàn cũng như máy tính xách tay. Thừa thắng xông lên, dòng CPU Ryzen 4000 cho laptop được giới thiệu hồi cuối tháng 3 vừa qua tiếp tục đánh rung lên hồi chuông cảnh tỉnh cho Intel với hiệu năng vượt trội đồng thời xóa bỏ định kiến "AMD là nóng và tốn điện".

Sự thành công của AMD có sự đóng góp quan trọng của thiết kế nhiều đế silicon trên một vi xử lý thay vì một đế duy nhất như Intel. Nhờ vậy, việc nhồi nhét thêm nhân trên một vi xử lý trở nên dễ dàng với giá thành rẻ hơn rất nhiều so với Intel.

Đã có lúc, người ta tưởng rằng thiết kế một đế silicon trên một CPU của Intel là đỉnh cao. Ngủ quên trên chiến thắng trong 10 năm nhờ vị trí gần như độc tôn trên thị trường, việc duy nhất Intel cải thiện trên dòng CPU Core của họ là hiệu năng đơn nhân mà bỏ quên hiệu năng đa nhân. Từ năm 2008 đến 2017, CPU Core i7 cao cấp nhất của đội xanh cũng chỉ có 4 nhân 8 luồng. Mãi tới năm 2016, khi tin đồn về Ryzen rộ lên, Intel mới trình làng dòng CPU Broadwell-E với CPU cao cấp nhất, i7-6950X mang trong mình tới 10 nhân. Tuy nhiên, giá bán của nó không dễ chịu một chút nào, ở mức 1723 USD, gấp gần 5 lần một chiếc CPU i7-6700K lúc bấy giờ và đắt hơn 700 USD so với i7-6900K với 8 nhân.

Xuôi thời gian tới tháng 3 năm 2017, trong khi một chiếc CPU 8 nhân của Intel có giá tới 1089 USD, AMD trình làng thế hệ Ryzen đầu tiên, làm tràn ngập thị trường với nhân và luồng. Một chiếc Ryzen 7 1800X với 8 nhân 16 luồng, cao cấp nhất của AMD có giá chỉ 499 USD. Thậm chí, người dùng có thể lựa chọn một phiên bản tiết kiệm hơn là Ryzen 7 1700 với giá chỉ 330 USD mà vẫn có đc 8 nhân 16 luồng. Nhờ vậy mà lần đầu tiên sau 10 năm Intel mới bắt đầu tăng số nhân trên CPU phổ thông của mình, bắt đầu từ Kaby Lake 8xxx.

Tất nhiên, cái gì cũng có giá của nó. Vi kiến trúc Zen thế hệ đầu tiên của AMD không thể một bước trở thành hoàn hảo. Thế hệ Ryzen đầu tiên, 1xxx dù có thể mang lại hiệu năng đa nhân vượt trội nhờ số nhân gấp đôi, xung nhịp và IPC của Ryzen 1xxx thua khá xa so với đối thủ bên kia chiến tuyến. Vì vậy, những ứng dụng yêu cầu hiệu năng đơn nhân khi chạy trên Ryzen thua kém hoàn toàn so với Intel Core i thế hệ thứ 7.

Biết mình biết ta, AMD tiếp tục nỗ lực để cải tiến các vấn đề tồn đọng với vi kiến trúc Zen . Thế hệ thứ 2 của Ryzen ra mắt với Ryzen 7 2700X là CPU đầu bảng có giá chỉ 330 USD mà vẫn có tới 8 nhân 16 luồng. Hiệu năng chung của dòng CPU này cũng được cải thiện rõ rệt với xung nhịp cao hơn, độ trễ từ bộ nhớ đệm thấp hơn. Tất nhiên, hiệu năng chơi game hay đơn nhân của Ryzen 2xxx vẫn thua kém Intel nhưng khoảng cách đã được thu hẹp hơn rất nhiều.

Sự trỗi dậy của AMD cũng đồng thời là lúc Intel bắt đầu cho thấy họ đang gặp khó khăn thế nào để mang tới những cải tiến cho dòng CPU phổ thông của mình. Trong khi AMD liên tục thu nhỏ kích thước bóng bán dẫn của mình xuống 12nm với Ryzen 2xxx rồi sau đó là 7nm với Ryzen 3xxx, Intel vẫn bám trụ với tiến trình 14nm ra mắt từ 2015 của mình. Chỉ là mỗi năm họ lại thêm một dấu đằng sau 14nm. Thậm chí, thế hệ CPU Comet Lake đang được đồn đoán sẽ ra mắt vào cuối tháng này vẫn tiếp tục mang bóng bán dẫn kích thước 14nm.

Cũng trong thời gian trên, hàng loạt những lỗ hổng bảo mật như Spectre và Meltdown đã khiến Intel phải đưa ra những bản cập nhật phần mềm để kìm hãm sức mạnh các dòng CPU của mình. Thậm chí, Core i thế hệ 9 còn bị cắt bỏ tính tăng siêu luồng Hyper-Threading trên các dòng CPU i5 và i7. Đồng thời, chính những nhà máy của Intel cũng gặp khó khăn với việc đạt sản lượng đủ với nhu cầu của thị trường.

Cuối Quý III 2019, AMD lại nổ thêm một phát súng nữa. Trong khi Intel đang dừng ở 14nm thì AMD đã có thêm một bước tiến xa hơn với dòng Ryzen 3xxx sản xuất trên tiến trình 7nm, mang trong mình vi kiến trúc Zen 2 hoàn toàn mới, cải thiện rõ rệt hiệu năng tính toán, IPC và xung nhịp. Đây cũng là dòng CPU đầu tiên trên thế giới hỗ trợ giao thức PCIe 4.0. Nhờ những cải tiến về vi kiến trúc và thiết kế, lần đầu tiên các CPU phổ thông chạm ngưỡng 16 nhân trên Ryzen 9 3950X, gấp đôi đối thủ trực tiếp Core i9-9900K. Mọi khoảng cách về hiệu năng gần như bị xóa nhòa, nhất là khi các ứng dụng hay games được phát triển mới đều có khả năng tận dụng tốt số lượng nhân vượt trội mà các CPU Ryzen mang lại. Giờ đây chẳng còn mấy lý do để mua Intel Core i9 thay vì Ryzen 9 3xxx, kể cả khi i9-9900KS vẫn giữ ngôi quán quân về xung nhịp, lên tới 5GHz.

Ryzen 9 3900X đóng vai trò quan trọng, làm thay đổi thị trường như cách mà AMD K7 Athlon là CPU đầu tiên chạm ngưỡng 1GHz hay Athlon 64 làm trùm về điện toán 64-bit. Ở một số bài thử, Ryzen 9 3950X với chỉ 16 nhân giá 500 USD thậm chí còn đánh bại được CPU 18 nhân Core i9-10980XE giá 979 USD của Intel. Không cần nói hẳn ai cũng biết Threadripper 3970X rồi 3990X với lần lượt 32 và 64 nhân của AMD vượt trội thế nào so với đối thủ từ Intel.

Ở thời điểm này, Ryzen mới là lựa chọn tối ưu cho mọi chiếc PC, trừ khi bạn cần đến Intel Quick Sync để hỗ trợ một số ứng dụng chỉnh sửa video nhất định, dùng các công cụ của Adobe như Photoshop, cần chơi game với số lượng FPS cực cao hay cần xử lý những tác vụ liên quan tới deep learning hoặc tập lệnh AVX-512. Trước 2019, bạn sẽ cần lý do để chọn Ryzen thì giờ ngược lại, bạn sẽ cần lý do để chọn Intel.

Dù AMD trỗi dậy thế nào đi chăng nữa thì chúng ta cũng không nên coi thường Intel. Thị phần CPU cho desktop của Intel vẫn là phần lớn. Thị phần CPU cho laptop vẫn là của Intel dù Ryzen 4000 vừa ra mắt. Hãy nhớ một điều rằng, lần cuối Intel gặp cảnh khó khăn này, họ đã trình làng Conroe và vi kiến trúc Core để ngự trị trên đỉnh thị trường CPU trong vòng 15 năm. Không phải tự dưng mà người ta vẫn gọi Intel là người khổng lồ trong làng chip. Cho đến lúc đó, AMD và Ryzen vẫn xứng đáng được nhận mọi lời ngợi khen bởi những gì họ đã làm trong 3 năm qua. Nếu không có đội đỏ thì có lẽ phần lớn người dùng máy bàn vẫn đang tiếp tục phải trả 4-500 USD cho một chiếc CPU 4 nhân 8 luồng.