Как Intel стана най-големият производител на чипове в света: еволюция на дизайна и технологията за производство на чипове

Intel е мултинационална корпорация, която доминира на пазара за проектиране и производство на чипове от десетилетия. Като лидер в индустрията, компанията е осигурила високопрофилни сделки и партньорства с големи корпорации, участващи в производството и монтажа на компютърни системи. Но защо Intel се превърна в доминиращ играч в бизнеса с дизайн на чипсети и какво да кажем за компаниите в същия сектор? Защо Intel няма конкуренция и какво държи в неведение холдингите на ARM на неговия изтъкнат конкурент, въпреки че има голям пазар? Нека видим какво донесе на Intel сегашната мощна позиция и защо последните му съобщения за бъдещи начинания ще отбележат още един успех за компанията.

Първа стъпка към еволюция: Intel пуска 4004

Ако трябва да започнем да се замисляме как процесорите, каквито ги познаваме, да се зародят, ще трябва да се върнем много назад във времето до откриването на силиция. Процесорите първоначално се превърнаха в чип с течение на времето от ключове и порти, както беше предложено от Никола Тесла и транзисторите, изобретени в Bell Labs през четиридесетте. Макар че еволюцията може да е отпреди, но за съвременното поколение процесорите винаги са се определяли с името Intel.

Източник на изображението: Intel

След основаването си през 1968 г. Intel се занимаваше с разработването на процесори на базата на поръчки за големи корпорации и една такава поръчка беше от японската Busicom Corp., която поиска от Intel да им изгради пратка от персонализиран микропроцесор, който беше напълно интегриран в един малък чип. Intel направи това с помощта на физика Федерико Фагин. Тъй като новият Intel 4004 работеше с пълна функционалност в тестови среди, Intel най-накрая го пусна като търговско достъпна технология. Това отбеляза не само набегът на Intel в производството на чипове за отделни компютри, но също така постави началото на поредица от изследвания и експерименти за промяна и в крайна сметка доминиране на личния компютърен опит на потребителите.

Архитектурата x86: Доминацията на Intel над производството и дизайна на чипове

Intel 4004 беше последван от негови наследници до 1981 г. Но преди това Intel регистрира нов успех в архитектурата на дизайна на чипове, която по това време никой не смяташе, че ще се превърне в основа за бъдещето на дизайна на чипове и технологията за производство не само за Intel, но и другите потенциални конкуренти в тази индустрия.

Източник на изображението: Tech Radar

Всеки процесор е проектиран според специфична ISA, което означава архитектура на набора от инструкции , която основно казва на процесора да върши работата си. Тези инструкции, които са написани на асемблер, изпълняват математическите кодове на процесора, като следователно контролират разбирането, обработката и окончателното изпълнение на командите на процесора. Архитектурата x86 беше подобен набор от инструкции, който за първи път намери своя път във всичко това чрез процесорите на Intel 8086 през 1978 г. Архитектурата x86 се нарича технически CISC архитектура (Complex Instruction Set Computing).С прости думи, CISC е създаден за изпълнение на сложни команди на компютър, като прави процесорите достатъчно способни за разбиране на множество оперативни инструкции като един слот за данни. Това позволява на компютърната система да изпълнява приложения и софтуер, които изискват повече памет за работа.

Успех на x86 архитектурата: Intel побеждава Motorola, за да стане индустриален стандарт

Източник на изображението: Wccftech

Името „x86“ произлиза от първоначалната линия процесори, които Intel стартира с суфикс „86“, като 8086, 80186 и 80286. След това Intel се конкурира на пазара от серията процесори на Motorola 68000 , които бяха избрани за Apple Macintosh . Въпреки това, обратната съвместимост на x86 за по-стари и по-нови устройства улесни Intel да остане на пазара. Освен това провалът на Macintosh доведе до некомпетентността на Motorola да предостави своите процесори в големи количества на тогавашния лидер в индустрията IBM , който по-късно реши да продължи в бизнеса с Intel. И това е мястото, където x86 се превърна в индустриален стандарт, подтиквайки други да базират своя клониран набор от архитектура и инструкции на чипове на същото.

AMD: Първият конкурент

AMD, съкратено от Advanced Micro Devices Inc.е основана по същото време, когато е основана Intel. AMD, точно както Intel беше съосновател на бивши служители на същата компания, наречена Fairchild Semiconductors. AMD стартира като втори доставчик за самия Fairchild, а по-късно също се присъедини към съвместно предприятие с германския конгломерат Siemens. Но AMD направи пробив, когато Intel предостави на AMD бази данни със своята x86 архитектура. Когато IBM продължи с Intel, тя постави условие в договора, че Intel ще трябва да предостави на IBM производител от втори източник за своите x86-базирани процесори и AMD получи офертата. Това доведе до десетгодишно партньорство между AMD и Intel. През този период AMD остана втори източник за x86 процесори след Intel и през следващите пет години пусна свои собствени процесори, клонирани от x86 архитектурата, по този начин,

В настоящия сценарий AMD е единственият конкурент на Intel в индустрията за проектиране на чипове. Въпреки това Intel има вътрешен процес на производство, което му позволява да осигури по-качествен материал в своите процесори. От друга страна, AMD все още възлага производство на аутсорсинг и се занимава с проблеми с отоплението. Въпреки това новата архитектура на чип Ryzen на AMD се оказа успешна и надмина Intel на пазара на определени нива. Но Intel все още доминира в сектора на компютрите и сървърите в индустрията на чиповете.

ARM Holdings: Ново откритие

ARM Holdings по-рано се наричаше Acorn Computers, където няколко инженери от Кеймбридж откриха енергийно ефективен процесорен чип. Разликата беше, че този чип е проектиран на напълно различна архитектура, наречена RISC (намалени инструкции Set Computing). За разлика от CISC, тази архитектура е в състояние да обработва всички изчисления за процесора в единични пакети данни, което позволява на компютъра да поеме и основни проблеми при съхранението. Но има уловка. Въпреки че RISC-базираните чипове могат да приемат всякакъв вид команди на процесора в паметта поотделно, такава архитектура няма да е в състояние да изпълнява широкомащабни задачи на компютърната система и няма да може да изпълнява софтуер, който изисква повече памет. Това е така, защото паметта ще бъде изразходвана от данни за инструкции в сравнително голямо количество. Дори ако чипът е проектиран така, че да може да работи със сървър или система с по-голяма памет, той не би бил рентабилен и дори би се сблъскал със сериозни забавяния и проблеми с топлина и повреди.

Източник на изображението: Macmint

Но имаше едно предимство. Новите RISC чипове можеха да работят с по-малко енергия и дори бяха способни да използват енергията на близките остатъчни компоненти. Това направи тези чипове най-добрият шанс за успех за преносими устройства и това доведе до сделка между Acorn и Apple за устройствата Newton на Apple. Нютон се провали, но се разчу, че има процесор, който може да работи на преносими устройства. Името ARMе създадена през 1998 IPO на компанията и оттогава ARM придоби над двадесет корпорации, занимаващи се с всякакъв вид научноизследователска и развойна дейност на полупроводници. Оттогава компанията инвестира сериозно в изследвания и се превърна в източник на архитектурата на различни процесори, които управляват съвременните смартфони на марки като Samsung и Apple. Така че, ако по всяко време чуете Qualcomm или Cortex, знайте, че ARM участва във фонов режим.

И така, защо никой никога не е чувал за ARM?

ARM е една от най-успешните британски корпорации. Но причината, поради която никой наистина не знае за компанията, е, че тя никога не проектира или произвежда чипове на свое име. ARM е организация, посветена на изследванията, която еволюира, надгражда и подобрява своята архитектура на чипсета. В замяна на това изследване и архитектура, ARM начислява на дизайнерите и производителите лицензионна такса за използване на своята интелектуална собственост, а също така начислява роялти за всеки чипсет, който се продава в техните смартфони. Енергийно ефективните чипсети се оказаха успешни за смартфони и се оказаха ефективни при работа с преносими устройства от висок клас, които изпълняват приложения с малък размер.

Но сега ARM е изправен пред голям проблем с конкуренцията в бъдеще. Много компании вече започнаха да произвеждат свои собствени процесори и графични процесори. Qualcomm е един такъв пример. И други се опитват да направят това. Samsung също се опитва да създаде ефективен дизайн на чипове; обаче, освен Qualcomm, никоя друга компания не е показала значителен успех. Междувременно ARM е лицензиант на други производители на смартфони като Huawei, LG, Apple и Samsung и продължава да им предоставя архитектурни дизайни.

На фона на неотдавнашните развития в уреждането на Qualcomm и Apple и последната забрана на Huawei производителите на смартфони се стремят към самодостатъчност. Ще процъфтява ли бизнес моделът на ARM в бъдеще само като зависи от авторските възнаграждения за архитектурни лицензи?

Дали ARM някога ще поеме Intel?

Intel се сблъска с определени възходи и падения в бизнеса си с дизайн на чипове, но е почти невъзможно да се свали Intel за британския си колега. Въпреки че ARM държи по-голямата част от пазара на смартфони, Intel и неговата x86 архитектура притежават настолни компютри, сървъри и друго широкомащабно комуникационно оборудване. Както беше посочено по-рано, RISC архитектурата на ARM не е близка до клониране на ефективен сървър от CISC тип. RISC винаги е бил предназначен за чипове за преносими устройства и ARM все още няма значителен напредък в лаптоп и сървърна част на чип индустрията. Освен това Intel има дългогодишна връзка с IBM, което поставя Intel в печеливша позиция в сравнение с ARM. Освен това Intel също има предимството на името на марката, което е голяма работа в маркетингово ориентирания бизнес.

Партньорските програми на Intel с други компании също ескалират. Последното ключово събитие на Intel демонстрира партньорството си с компании като HP, DELL и Acer за създаване на ефективни лаптопи за създатели на съдържание, както и партньорство с Alienware за създаване на лаптопи, съвместими с игри. Освен това Intel наскоро обяви новите си процесори Ice Lake заедно с плановете си да пусне своите визионерски лаптопи Athena.От друга страна, ARM не е подчертал или обявил мащабно развитие или диверсификация по отношение на своя раздел за проектиране на чипове. Предвид този факт, новите процесори Core 10 на Intel биха били още една вдлъбнатина в индустрията на чиповете, особено в раздела, фокусиран върху захранването на настолни компютри и сървъри. С неотдавнашното придобиване на ARM от Softbank, не е ясно докъде ще доведе бизнесът на ARM с дизайн на чипсети.

Не може да се каже, че ARM е изчезнал или че Intel има 100% успеваемост. Докато ARM все още е лидер в дизайна на чипове, базирани на смартфони, Intel се бори за устойчиви печалби. Това означава, че и двете компании са в смесени състояния по отношение на приходите и пазарния дял. Но когато говорим за цифри, мултинационалните партньорства на Intel и инвестициите в нови предприятия са причината за сравнително по-високите му приходи. Intel може да няма монопол на пазара, фокусът му върху качествените дизайни на чипсети винаги е привличал потребителите и дълготрайното име на марката вероятно ще запази това в бъдеще. Напротив, непрекъснатата зависимост на ARM от лицензионните възнаграждения трябва да се промени, за да поддържа печелившо бъдеще сред неизбежната конкуренция.