La fin des années 1990 et le début des années 2000 ont marqué une période de transformation profonde pour Advanced Micro Devices, alors que l'entreprise cherchait à dépasser son rôle d'alternative compatible et à s'établir en tant qu'innovateur architectural. Pendant une grande partie de son histoire précoce, les offres de CPU x86 d'AMD, telles que l'Am486 et le K5, étaient souvent perçues comme des alternatives à coût réduit et de performance adéquate aux séries Pentium dominantes d'Intel. Ces premiers produits s'appuyaient fréquemment sur des processus de fabrication plus anciens ou des compromis architecturaux qui limitaient leur compétitivité. Le processeur K5, introduit en 1996 après des retards significatifs, avait du mal à surpasser de manière significative les puces Pentium contemporaines d'Intel. Par la suite, la série K6 (1997-1998), basée sur une technologie acquise de NexGen, offrait des performances améliorées mais se mesurait principalement dans les limites de l'ancienne plateforme Socket 7, ce qui restreignait sa capacité à se différencier véritablement. Pendant cette période, la part de marché d'AMD dans le segment des processeurs x86 stagnait dans les faibles chiffres à un chiffre, rendant son existence perpétuellement difficile face aux immenses ressources de recherche et développement d'Intel et à son budget marketing redoutable.
Le véritable tournant est arrivé en 1999 avec le lancement du processeur Athlon, doté de l'architecture micro K7. Ce produit représentait un départ significatif par rapport aux conceptions précédentes, incarnant la nouvelle capacité d'AMD à développer des architectures x86 propriétaires à haute performance qui pouvaient véritablement défier la domination d'Intel sur le marché. L'Athlon, initialement lancé sur une cartouche Slot A, exploitait le bus système EV6 plus efficace (dérivé de la technologie DEC Alpha) et incorporait un pipeline d'exécution plus profond et plus large. Ces innovations lui permettaient de rivaliser fréquemment, voire de dépasser, les processeurs Pentium III et les premiers Pentium 4 d'Intel dans des benchmarks de performance critiques. De manière critique, les processeurs Athlon d'AMD ont commencé à recevoir des éloges significatifs, notamment pour leur forte performance en virgule flottante et leur proposition de valeur convaincante. Cela a conduit à une augmentation notable de la part de marché d'AMD dans le segment des PC de bureau, passant d'environ 10-15 % en 1999 à environ 20 % d'ici 2001. Cette augmentation de la pénétration du marché s'est traduite directement par une croissance substantielle des revenus et une amélioration très attendue de la santé financière de l'entreprise après des années de lutte.
S'appuyant sur le succès de l'Athlon, AMD a introduit les processeurs Opteron et Athlon 64 en 2003. Ces produits étaient révolutionnaires, car ils étaient les premiers processeurs compatibles x86 à intégrer des capacités de calcul 64 bits, connues sous le nom de x86-64 (ou AMD64). Cette innovation a précédé l'implémentation similaire d'Intel, EM64T, de plus d'un an et a établi une nouvelle norme industrielle pour l'informatique grand public. La conceptualisation et l'implémentation de l'AMD64 répondaient à un besoin émergent critique pour les serveurs et les stations de travail haut de gamme d'accéder à des quantités plus importantes de RAM, dépassant la limite de mémoire de 4 Go des systèmes 32 bits, une limitation devenant de plus en plus prohibitive pour les applications professionnelles complexes et d'entreprise. L'Opteron, conçu spécifiquement pour les serveurs et les stations de travail, a également introduit un contrôleur de mémoire intégré (IMC) directement sur la puce CPU. Ce saut architectural a considérablement réduit la latence de la mémoire et amélioré les performances globales du système en permettant au CPU d'accéder directement à la RAM, plutôt que de router les demandes par le biais d'un chipset northbridge séparé et plus lent. Cela a donné à AMD un avantage technologique temporaire mais profond, forçant Intel à accélérer sa propre feuille de route 64 bits et à adopter finalement des principes architecturaux similaires, validant ainsi la vision d'AMD pour l'avenir de l'informatique x86. Les rapports de l'industrie de cette période indiquaient un changement notable dans la perception du marché, AMD étant souvent considéré comme l'innovateur principal dans la conception des CPU, avec une part de marché dans le segment des bureaux atteignant près de 25 % d'ici 2006, et l'Opteron réalisant des avancées significatives sur le marché des serveurs historiquement dominé par Intel.
Cependant, cette période d'innovation a également été caractérisée par des changements stratégiques et des défis significatifs dans un paysage informatique en évolution. En 2006, AMD a fait un mouvement audacieux en acquérant ATI Technologies Inc., un concepteur de premier plan d'unités de traitement graphique (GPU), pour environ 5,4 milliards de dollars – une transaction financée par une combinaison de liquidités et d'actions. Cette acquisition visait à permettre à AMD d'offrir une solution combinée CPU-GPU, prévoyant un avenir où les processeurs discrets convergeraient en une seule unité de calcul plus puissante – l'Unité de Traitement Accéléré (APU). Le raisonnement stratégique visait également à mieux rivaliser avec Intel, qui intégrait de plus en plus des capacités graphiques dans ses chipsets et processeurs, et à s'intégrer verticalement sur le marché des GPU discrets en pleine expansion. Bien que conceptuellement prémonitoire concernant l'avenir de l'informatique hétérogène, l'intégration d'ATI s'est révélée difficile tant sur le plan financier qu'opérationnel. L'acquisition a accablé AMD d'une dette substantielle, totalisant près de 6 milliards de dollars, et de frais d'intérêt significatifs, ce qui a gravement érodé la rentabilité. Les synergies envisagées, en particulier l'intégration transparente des architectures CPU et GPU, ont mis plus de temps à se matérialiser que prévu, contribuant à des difficultés financières significatives et à des périodes de pertes nettes pour AMD dans les années qui ont suivi.
Une autre transformation a eu lieu en 2009 lorsque AMD a scindé ses opérations de fabrication en une nouvelle entité, GlobalFoundries, dans laquelle AMD a initialement conservé une participation minoritaire (se désengageant complètement d'ici 2012). Cette décision stratégique a marqué la transition d'AMD vers une entreprise de semi-conducteurs sans usine, se concentrant uniquement sur la conception de puces tout en externalisant la fabrication à des fonderies spécialisées. Le mouvement, surnommé "Asset Smart", était principalement motivé par les dépenses d'investissement prohibitives nécessaires pour maintenir des installations de fabrication à la pointe de la technologie ; construire et équiper une nouvelle fonderie de semi-conducteurs de pointe pouvait coûter plusieurs milliards de dollars, un investissement qu'AMD ne pouvait guère se permettre compte tenu de son état financier post-ATI. La scission visait à réduire les dépenses d'investissement, à améliorer l'efficacité des coûts en tirant parti de l'expertise des fonderies externes, et à permettre à AMD de concentrer ses précieuses ressources sur la recherche et le développement pour la conception de puces de base. Bien que cela ait répondu à des pressions financières immédiates et permis à AMD de se séparer d'environ 3 000 employés de fabrication, cela signifiait également qu'AMD renonçait au contrôle direct de ses processus de fabrication. Cette décision, bien que nécessaire pour la survie financière, affectait potentiellement sa capacité à optimiser les performances au niveau du silicium et à garantir un accès rapide aux nœuds de processus de pointe, un défi qui deviendrait de plus en plus apparent dans les années suivantes à mesure que les complexités de fabrication augmentaient.
La période suivant l'acquisition d'ATI et la scission de GlobalFoundries a été particulièrement difficile pour AMD, coïncidant avec un ralentissement économique mondial et une concurrence intense. L'entreprise a eu du mal à intégrer efficacement ses technologies CPU et GPU, et sa feuille de route de processeurs, en particulier pour ses CPU de bureau et de serveur, a considérablement pris du retard par rapport aux microarchitectures Core très réussies d'Intel (par exemple, Sandy Bridge, Ivy Bridge). Cela a conduit à une érosion significative de la part de marché dans tous les segments. La direction a également connu plusieurs changements, reflétant les luttes de l'entreprise : Hector Ruiz, qui avait soutenu l'acquisition d'ATI, a démissionné en tant que PDG en 2008, suivi de Dirk Meyer en 2011, et Rory Read en 2014. Chaque nouveau leader a dû relever la tâche décourageante de redresser l'entreprise au milieu d'une concurrence intense, de pertes financières croissantes et d'un déficit d'innovation perçu. Les microarchitectures Piledriver et Bulldozer, lancées au début des années 2010, ont été des échecs critiques, ne parvenant pas à répondre aux attentes du marché en matière de performance (en particulier pour les charges de travail à thread unique) et d'efficacité énergétique par rapport aux offres d'Intel. Cet écart de performance a encore exacerbé la position concurrentielle d'AMD, sa part de marché x86 tombant en dessous de 20 % dans le segment des bureaux et se réduisant à des chiffres à un chiffre dans le segment des serveurs crucial et à forte marge d'ici 2013-2014. Le chiffre d'affaires annuel d'AMD, qui avait atteint environ 6,5 milliards de dollars en 2006, a considérablement diminué pour atteindre environ 4,2 milliards de dollars d'ici 2012, soulignant la pression financière sévère.
Au milieu des années 2010, AMD faisait face à des défis existentiels. Son prix de l'action avait chuté de plus de 40 dollars en 2006 à moins de 2 dollars par action d'ici 2015, et sa capitalisation boursière reflétait ce déclin, entraînant de sérieuses préoccupations de solvabilité parmi les analystes et les investisseurs. La dépendance de l'entreprise à l'égard du marché des PC de bureau de plus en plus compétitif et en déclin, couplée à ses luttes persistantes dans le segment des serveurs à forte marge, signifiait qu'elle était continuellement sous une pression financière et concurrentielle intense. Malgré l'obtention de contrats de conception cruciaux pour les graphiques et les APU personnalisés au sein des consoles de jeux PlayStation 4 et Xbox One (toutes deux lancées en 2013), ces contrats à volume élevé et à faible marge, bien qu'ils fournissent un revenu de base nécessaire, n'ont pas entièrement compensé les pertes significatives sur les marchés des PC et des serveurs. L'entreprise a enregistré des pertes nettes constantes, y compris une perte de 398 millions de dollars en 2012 et une perte de 83 millions de dollars en 2014, reflétant son état financier précaire. Cependant, au milieu de ces difficultés, une nouvelle stratégie architecturale prenait lentement forme sous la direction de Dr. Lisa Su, qui est devenue PDG en octobre 2014. Cette stratégie, dirigée par l'architecte réembauché Jim Keller, se concentrait sur une refonte complète de son architecture x86 de base, nommée "Zen". L'objectif était de livrer un produit véritablement compétitif et performant qui pourrait inverser la fortune de l'entreprise et établir une nouvelle ère de produits compétitifs, posant les bases d'une autre transformation fondamentale ancrée dans une innovation architecturale renouvelée.