为何XBOXONE和PS4架构相似?业界专家来解答
E3之后，PS4和XBOX ONE的竞争已经白热化。两个主机的核心硬件是非常相近的，这一点我们在之前就已经充分了解到。那么为什么他们会那么相似，在功能上他们还能有多大区别?游戏行业的专家后藤弘茂有以下解释。
开发芯片的费用高涨
次时代两个主机的硬件规格是非常接近的。CPU都是AMD的低功耗Jaguar 8核心，GPU是AMD最新的GCN架构。两个硬件规格相似并不是偶然。因为游戏机能选择的范围已经很窄。PS3和XBOX360的90纳米世代，在设计和制造方面已经和现在的28纳米世代完全不一样了。在上一个世代，半导体芯片设计还能有各种选择。在这一代选择就收窄了许多，要生产目的相近的芯片，就有更高的可能使用同样的架构。
根源的问题就是芯片开发费用高涨。游戏机平台商从零开始设计芯片已经近乎不可能。PS3世代曾经有过的“就算花费巨额的开发费，通过让游戏机出货量大幅提升最后清偿负债”的思路。但是PS3并没有获得原本期待的那种成功。出于成本考虑，次时代已经不得不采取向芯片供应商定制游戏机芯片的办法。
游戏机芯片的制造和设计，在能够选择的供应商和生产工厂两方面都存在制约。
首先，GPU的设计需要考虑和PC图形技术的亲和性。高性能GPU核心能选的，只有AMD，NVIDIA，再算上英特尔。着色器图像技术已经高度发达，家用游戏机选择完全不一样的技术并非上策。
还有一个冒险的选择项，就是选择比PC着色器图形技术更先进，同时又能运行当前图像的架构，就是英特尔的Larrabee。但随着英特尔将这个众核设计转投到超级计算机领域，这条路没走通。
为了控制成本，选择整合GPU和CPU的APU
出于控制成本的考虑，整合CPU和GPU的APU是次时代的最佳选择。本世代无法做到一开始就整合两者。微软为了整合CPU和GPU花费了不必要的开发费用; PS3因为不能整合两者无法降低制造费用。所以次时代必须APU化。
最初采取单芯片的设计，就能够通过制程进步缩减芯片规模，这是将来削减成本的捷径。APU还有统一内存和减少耗电的优势。基于PC图像技术考虑，选择支就只有AMD和英特尔。
NVIDIA直到丹佛计划统一64位ARM CPU完成，都无法提供游戏机需要的APU。NVIDIA也不愿意单独出卖GPU核心的授权(现在已经开放)，所以也不能将NVIDIA的GPU和其他CPU整合。
使用AMD的GPU，和IBM的CPU进行组合也是一种选择。不过现在的IBM没有性能和耗电合适的CPU。如果全定制从零开始，需要花费大量的设计成本和时间。想实现SCE和微软要求的高性能CPU核心是很困难的。
现世代的PS3和XBOX360都是从零开发的定制CPU，XBOX360是转用了CELL的基本设计，缩短开发周期完成的。也就是说，即便是现世代，转用CPU核心也是有必要的。
所以，同时拥有CPU和GPU的AMD和英特尔最有可能。基于开发自由度考虑，AMD比英特尔更容易打交道。AMD在PC市场上处于劣势，有参与自定义芯片业务的意愿，而英特尔就不那么积极。
SCE一开始有和英特尔合作开发(Haswell+Larrabee3)的计划，后来转向了AMD。在游戏机生产商看来，不习惯自定义芯片业务的英特尔不能提供合适的定制化处理器。而且，英特尔后来放弃了Larrabee的图像处理路线
受工厂生产工艺的制约
当前，能开发游戏机芯片的芯片供应者是很有限的。此上，还有工厂和生产工艺的限制。
与PS3和360启动时的90nm工艺相比，现在的28nm工艺能选择的工厂极端有限。90nm往下，要越过技术障碍越来越困难。日本半导体供应者在内的大多数工厂已经落伍了。
现在的AMD，高性能CPU核心是委托GLOBALFOUNDRIES，低耗电CPU核心是委托TSMC生产。低耗电CPU核心是可合成的，在不同工厂不同的工艺之间迁移会比较容易。想要做的话可以转移到GLOBALFOUNDRIES和TSMC之外的供应商去生产。当然，能使用28nm工艺的工厂非常稀少。
一方面，高性能CPU核心有自定义回路设计，迁移会非常困难。转向其他工厂会消耗大量时间和费用。所以事实上，CPU核心和工厂会形成固定的关系。GLOBALFOUNDRIES是以IBM为中心的生产工艺技术共同体Common Platform的成员，所以能转向Common Platform其他的工厂的可能性也存在。
从GLOBALFOUNDRIES转向TSMC
当前，AMD的CPU核心与工厂、生产工艺的关系是一定程度固定的。至少在当初，游戏机供应者选择的是在GLOBALFOUNDRIES生产的CPU核心之上进行自定义的路子。
据推测，SCE开始是计划让PS4使用压路机核心。压路机是推土机强化单线程性能的28nm核心。SCE当初希望使用单线程性能高的CPU，于是AMD选择使用高性能CPU，AMD的Kaveri就是使用GLOBALFOUNDRIES的28nm Bulk工艺制造，所以一开始的压路机版PS4预定是GLOBALFOUNDRIES来制造。
另一方面，有情报说Microsoft当初也是选择IBM/GLOBALFOUNDRIES进行制造，他们选择Common Platform系成员来生产的可能性是存在的。传闻样品是40nm，所以有观点认为是TSMC,可麻烦的是GLOBALFOUNDRIES也有40nm生产线(非高性能工艺)。Microsoft也有生产XCGPU(XBOX360的芯片)32nm版“Oban”的计划，于是这个曾经一段时间被外界和XBOX ONE的芯片混同起来。XCGPU使用的是Common Platform的SOI工艺。考虑到XBOX ONE的芯片有32MB的eSRAM，所以XBOX ONE的芯片据推测应该是一开始就打算使用28nm工艺量产。
游戏机芯片预计是会用Common Platform系的工艺来生产。可因为90nm以下开发难度提高，量产遭遇问题的情况很多。TSMC在28nm工艺上出现了产能不足的问题，而GLOBALFOUNDRIES则是28nm迟迟不能启动。GLOBALFOUNDRIES的28nm还有高性能，低耗电多种工艺，据CPU业内人士声称，GLOBALFOUNDRIES的高性能工艺就遇上了困难。
对于游戏机来说，发售的时候需要大量出货，这就形成了问题。游戏机必须在发售之前就生产大量的芯片。也就是说到2013年年中，必须确保芯片的稳定生产。业内人士说，GLOBALFOUNDRIES的28nm高性能工艺就算从2012年初到2013年末也无法生产出足够的芯片。如此一来计划就要跳过2013年。为了避免这样，SCE选择了TSMC来进行28nm量产。
2011年夏到2012年初，AMD在进行高层大换血。负责包括自定义业务在内的全球业务的人员是Lisa Su，他是2012年1月才加入AMD。Su上任第一件重要的事情就是PS4的工厂转换，相当的仓促。
改变工厂就要改变架构
PS4在2012年初，将工厂由GLOBALFOUNDRIES转变为TSMC。于是CPU核心也从只能在GLOBALFOUNDRIES生产的压路机转化成了TSMC已经上马的Jaguar核心。也就是CPU部分从2模块4核心的压路机变成了2CU8核心的Jaguar。工厂的转变让架构变得完全不一样。
实际上，8核心的Jaguar在面积上和4核心的压路机几乎一样，芯片整体的面积基本没变。
这种转变在单线程性能上有不利之处，但耗电量也会变低。SCE原本在自定义Jaguar核心上是没有空余时间的，好在原本PS4在CPU方面就是不加定制直接使用，所以没有形成问题。
GPU方面，因为SCE一开始就重视GPU运算，于是选择了GCN架构。PS4的GPU有8单元ACEs，最大支持64任务序列。连接CPU的内存总线Onion也扩展成了能避开GPU缓存的Onion+。GCN核心是可合成的，所以TSMC和GLOBALFOUNDRIES都可以生产。于是SCE扩展版的GCN就能顺利转移到TSMC。AMD的下一代APU“Kaveri”支持hUMA(heterogeneous Uniform Memory Access)，总线设计上和PS4的Obis芯片并不一样。反过来说，PS4并不是hUMA。
Microsoft在工厂方面最终如何选择尚不清楚。根据GLOBALFOUNDRIES的28nm Kaveri直到年底前都不能推出的现状，Microsoft想通过GLOBALFOUNDRIES生产上百万的芯片可能性很低。微软要确保生产线的话，AMD就无法生产PC芯片，这种可能性也不是没有。
Microsoft的芯片也是低耗电CPU，所以TSMC制造的可能性很高。GLOBALFOUNDRIES和TSMC都能制造Jaguar，Microsoft要选择TSMC，就只能选择Jaguar。
既然是28nm，最合适的GPU核心自然是GCN，AMD 28nm的GPU核心授权就是GCN的，物理设计可以直接使用。
两家的游戏机芯片最后都是选择的AMD。AMD的28nm就只有GLOBALFOUNDRIES和TSMC。于是两者的芯片构成也就变得那么相似。
游戏机供应商越来越困难的芯片差异化
游戏机供应商在芯片的设计制造上，选择支是越来越少了。此时回顾，从PS3和XBOX360的90nm工艺为分歧点，状况发生了急剧的变化。PS3开发时，SCE的社长久多良木健的构想是，通过游戏机芯片，让索尼成为垂直整合型设备生产商(就是现在的三星)。在当时这个构想还有实现的可能性。随着工艺开发越来越困难，建立工厂的成本攀升，这样的想法已经变得不现实。
在工艺和处理器技术受到极大限制的今天，在芯片上体现差异化会更加困难。PS4和Xbox One在芯片设计这个层面依然有若干的不同。即便是在这种情况下，工程师们的设想和努力依然创造者各具特色的硬件。
原文来自：
http://pc.watch.impress.co.jp/do ... 0130618_604107.html
