Jak se Intel stal největším výrobcem čipů na světě: Evoluce designu čipů a výrobní technologie

Intel je nadnárodní korporace, která po desetiletí dominuje na trhu s návrhem a výrobou čipů. Jako lídr v oboru si společnost zajistila významné obchody a partnerství s velkými společnostmi zabývajícími se výrobou a montáží počítačových systémů. Proč se ale Intel stal dominantním hráčem v oblasti designu čipových sad a co společnosti ve stejném sektoru? Proč Intel postrádá konkurenci a co drželo jeho předního konkurenta ARM v nevědomosti, přestože má velký trh? Podívejme se, proč Intel získal jeho současný silný postoj a proč by jeho nejnovější oznámení o budoucích počinech znamenala další úspěch společnosti.

První krok k evoluci: Intel uvádí na trh 4004

Pokud bychom se měli začít zabývat tím, jak vznikly procesory, jak je známe, museli bychom se vrátit věky zpět v čase k objevu křemíku. Procesory se zpočátku vyvinuly v čip v průběhu času ze spínačů a hradel, jak navrhl Nikola Tesla a tranzistory vynalezené v Bellových laboratořích ve čtyřicátých letech. Zatímco evoluce může být datována zpět, ale pro moderní generaci byly procesory vždy definovány jménem Intel.

Zdroj obrázku: Intel

Po svém založení v roce 1968 se Intel zabýval vývojem procesorů na zakázku pro velké korporace a jedna taková zakázka byla od japonské společnosti Busicom Corp., která požádala Intel, aby jim sestavil dodávku zakázkového mikroprocesoru, který byl plně integrován do jednoho malého čip. Intel to dokázal s pomocí fyzika Federica Faggina. Protože nový Intel 4004 fungoval v testovacích prostředích s plnou funkčností, Intel jej konečně uvedl na trh jako komerčně dostupnou technologii. To znamenalo nejen vpád společnosti Intel do výroby čipů pro jednotlivé počítače, ale také zahájil řadu výzkumů a experimentů s cílem změnit a nakonec ovládnout osobní počítačovou zkušenost uživatelů.

Architektura x86: Nadvláda Intelu nad výrobou a designem čipů

Intel 4004 byl následován svými vlastními nástupci až do roku 1981. Ještě předtím ale Intel zaregistroval nový úspěch v architektuře návrhu čipů, o které si v té době nikdo nemyslel, že se stane základem budoucnosti designu čipů a výrobní technologie nejen pro Intel, ale i další potenciální konkurenti v tomto odvětví.

Zdroj obrázku: Tech Radar

Každý CPU je navržen podle specifického ISA, což je zkratka pro Instruction Set Architecture , která v podstatě říká CPU, aby dělal svou práci. Tyto instrukce, které jsou napsány v jazyce symbolických instrukcí, spouštějí matematické kódy CPU, a proto řídí porozumění, zpracování a konečné provedení příkazů CPU. Architektura x86 byla podobnou sadou instrukcí, které si do toho všeho poprvé našly cestu prostřednictvím procesorů Intel 8086 v roce 1978. Architektura x86 se odborně nazývá architektura CISC (Complex Instruction Set Computing).Jednoduše řečeno, CISC je vytvořen pro provádění složitých příkazů na počítači tím, že procesory jsou dostatečně schopné pojmout více operačních instrukcí jako jeden datový slot. To umožňuje počítačovému systému spouštět aplikace a software, které ke svému běhu vyžadují více paměti.

Úspěch architektury x86: Intel porazil Motorolu a stal se průmyslovým standardem

Zdroj obrázku: Wccftech

Název „x86“ byl odvozen od původní řady procesorů, které Intel uvedl na trh s příponou „86“, jako je 8086, 80186 a 80286. Intelu pak na trhu konkurovala řada procesorů Motorola 68000 , které byly vybrány pro Apple Macintosh. . Zpětná kompatibilita x86 pro starší a novější zařízení však Intelu usnadnila udržení na trhu. Selhání Macintoshe navíc mělo za následek neschopnost Motoroly poskytovat své procesory ve velkém množství tehdejšímu lídrovi IBM , který se později rozhodl pokračovat v podnikání s Intelem. A to je místo, kde se x86 stalo průmyslovým standardem a nutí ostatní, aby na tomtéž založili svou klonovanou sadu architektury čipů a instrukcí.

AMD: První konkurent

AMD, zkratka pro Advanced Micro Devices Inc.byla založena ve stejné době kolem založení společnosti Intel. AMD, stejně jako Intel, spoluzaložili bývalí zaměstnanci stejné společnosti s názvem Fairchild Semiconductors. AMD začínalo jako druhý dodavatel pro samotný Fairchild a později také přešlo na společný podnik s německým konglomerátem Siemens. AMD ale udělalo průlom, když Intel poskytl AMD databáze své architektury x86. Když IBM postoupila s Intelem, ve smlouvě si dala podmínku, že Intel bude muset poskytnout IBM výrobce druhého zdroje pro své procesory založené na x86, a AMD nabídku dostalo. Výsledkem bylo desetileté partnerství mezi AMD a Intel. V tomto období zůstalo AMD po Intelu druhým dodavatelem procesorů x86 a v následujících pěti letech uvedlo na trh své vlastní procesory klonované z architektury x86, takže

V současném scénáři je AMD jediným konkurentem Intelu v odvětví návrhu čipů. Intel má však vlastní výrobní proces, který mu umožňuje zajistit ve svých procesorech kvalitnější materiál. Na druhou stranu AMD stále outsourcuje výrobu a řeší problémy s vytápěním. Nová čipová architektura Ryzen od AMD se však osvědčila a na určitých úrovních překonala Intel na trhu. Intel však stále dominuje v segmentu počítačů a serverů v odvětví čipů.

ARM Holdings: Nový objev

ARM Holdings se dříve jmenovala Acorn Computers, kde několik inženýrů z Cambridge objevilo energeticky úsporný procesorový čip. Rozdíl byl v tom, že tento čip byl navržen na zcela jiné architektuře nazvané RISC (Reduced Installation Set Computing). Na rozdíl od CISC byla tato architektura schopna zpracovávat veškeré výpočty pro CPU v jednotlivých datových paketech, což umožňuje počítači řešit i základní problémy s úložištěm. Má to ale háček. Ačkoli čipy založené na RISC mohou přijímat všechny druhy příkazů CPU v úložišti samostatně, taková architektura by nebyla schopna provádět rozsáhlé úlohy počítačového systému a nebyla by schopna spouštět software, který vyžaduje více paměti. Je to proto, že paměť by byla spotřebována instrukčními daty v poměrně velkém množství. I když je čip navržen tak, aby byl schopen provozovat server nebo systém s větší pamětí, nebyl by nákladově efektivní a dokonce by čelil vážným zpožděním a problémům s přehříváním a poškozením.

Zdroj obrázku: Macmint

Mělo to však jednu výhodu. Nové čipy RISC byly schopny běžet na méně energie a byly dokonce schopny využívat energii blízkých zbytkových součástí. Díky tomu měly tyto čipy největší šanci na úspěch pro přenosná zařízení, což vedlo k dohodě mezi Acornem a Applem pro zařízení Apple Newton. Newton selhal, ale provalilo se, že existuje procesor, který může běžet na přenosných zařízeních. Jméno ARMbyla založena v roce 1998 IPO společnosti a od té doby ARM získala více než dvacet společností zapojených do jakéhokoli druhu podnikání v oblasti výzkumu a vývoje polovodičů. Společnost od té doby značně investovala do výzkumu a stala se zdrojem architektury různých procesorů, které provozují moderní smartphony značek jako Samsung a Apple. Takže pokud kdykoli uslyšíte Qualcomm nebo Cortex, vězte, že v pozadí je zapojen ARM.

Takže, proč nikdo nikdy neslyšel o ARM?

ARM je jednou z nejúspěšnějších britských korporací. Ale důvod, proč o společnosti vlastně nikdo neví, je ten, že nikdy nenavrhuje ani nevyrábí čipy vlastním jménem. ARM je organizace zaměřená na výzkum, která vyvinula, upgradovala a zlepšila svou architekturu čipové sady. Výměnou za tento výzkum a architekturu ARM účtuje návrhářům a výrobcům licenční poplatek za používání svého duševního vlastnictví a také účtuje licenční poplatky za každý čipset prodaný v jejich smartphonech. Energeticky úsporné čipové sady se osvědčily u chytrých telefonů a ukázaly se jako účinné při provozu špičkových přenosných zařízení, na kterých běží aplikace malé velikosti.

ARM však nyní v budoucnu čelí velkému konkurenčnímu problému. Mnoho společností nyní začalo vyrábět své vlastní CPU a GPU. Qualcomm je jedním takovým příkladem. Ostatní se o to snaží také. Samsung se také snaží vytvořit efektivní design čipu; kromě Qualcommu však žádná jiná společnost nezaznamenala výrazný úspěch. Mezitím ARM poskytla licenci dalším výrobcům smartphonů, jako je Huawei, LG, Apple a Samsung, a nadále jim poskytuje návrhy architektury.

Uprostřed nedávného vývoje ve vyrovnání společností Qualcomm a Apple a nejnovějšího zákazu společnosti Huawei se výrobci smartphonů zaměřují na soběstačnost. Bude se obchodnímu modelu ARM v budoucnu dařit jen tím, že bude závislý na honorářích z architektonických licencí?

Převezme někdy ARM Intel?

Intel čelil určitým vzestupům a pádům ve svém podnikání v oblasti návrhu čipů, ale je téměř nemožné sejmout Intel pro jeho britský protějšek. Ačkoli ARM drží většinu trhu smartphonů, Intel a jeho architektura x86 vlastní stolní počítače, servery a další rozsáhlá komunikační zařízení. Jak již bylo řečeno dříve, architektura RISC ARM se ani zdaleka neblíží klonování efektivního serveru typu CISC. RISC byl vždy určen pro čipy přenosných zařízení a ARM zatím nezaznamenal žádný významný pokrok v oblasti notebooků a serverů v čipovém průmyslu. Intel má navíc dlouhodobý vztah s IBM, díky čemuž je Intel v ziskové pozici ve srovnání s ARM. Intel má navíc výhodu značky, která je v marketingově orientovaném byznysu velkým problémem.

Partnerské programy Intelu s dalšími společnostmi také eskalují. Nejnovější klíčová událost společnosti Intel předvedla své partnerství se společnostmi jako HP, DELL a Acer při výrobě efektivních notebooků pro tvůrce obsahu a také partnerství se společností Alienware při výrobě herních notebooků. Společnost Intel navíc nedávno oznámila své nové procesory Ice Lake spolu s plány na uvedení svých vizionářských notebooků Athena.Na druhou stranu ARM nezdůraznil ani neoznámil žádný rozsáhlý vývoj nebo diverzifikaci, pokud jde o sekci návrhu čipů. Vzhledem k této skutečnosti by nové procesory Intel Core 10 byly další dírou v čipovém průmyslu, zejména v sekci zaměřené na napájení desktopů a serverů. S nedávnou akvizicí ARM společností Softbank není jasné, kam by ARM návrh čipových sad dále vedl.

Nedá se říct, že ARM je pryč nebo že Intel má 100% úspěšnost. Zatímco ARM je stále lídrem v designu čipů založených na chytrých telefonech, Intel bojuje o udržitelné zisky. To znamená, že obě společnosti jsou ve smíšených státech, pokud jde o tržby a podíl na trhu. Ale když mluvíme o číslech, nadnárodní partnerství Intelu a investice do nových podniků představují jeho srovnatelně vyšší příjmy. Intel nemusí mít na trhu monopol, jeho zaměření na kvalitní design čipových sad vždy přivedlo spotřebitele a dlouhotrvající jméno značky si to pravděpodobně zachová i v budoucnu. Naopak, neustálá závislost ARM na licenčních poplatcích se musí změnit, aby si udržela ziskovou budoucnost uprostřed nevyhnutelné konkurence.