Hvordan Intel blev verdens største chip-producent: udvikling af chipdesign og produktionsteknologi

Intel er et multinationalt selskab, som har domineret markedet for chipdesign og -fremstilling i årtier. Da virksomheden er førende i branchen, har virksomheden sikret sig højprofilerede aftaler og partnerskaber med store virksomheder, der er involveret i fremstilling og montage af computersystemer. Men hvorfor er Intel blevet en dominerende spiller inden for chipsetdesignbranchen, og hvad med virksomheder i samme sektor? Hvorfor Intel mangler konkurrence, og hvad har holdt dens fremtrædende konkurrent ARM-beholdning i mørket på trods af at have et stort marked? Lad os se, hvad der fik Intel til dens nuværende stærke holdning, og hvorfor dens seneste meddelelser om fremtidige ventures ville markere endnu en succes for virksomheden.

Første skridt mod udvikling: Intel lancerer 4004

Hvis vi skulle begynde at dvæle i, hvordan processorer, som vi kender dem, kommer til at eksistere, ville vi skulle gå evigheder tilbage i tiden til opdagelsen af ​​silicium. Processorer udviklede sig oprindeligt til en chip gennem et tidsforløb fra switches og porte, som foreslået af Nikola Tesla og transistorer opfundet på Bell Labs i fyrrerne. Selvom udviklingen kan dateres tilbage, men for den moderne generation har processorer altid været defineret af navnet Intel.

Billedkilde: Intel

Efter sin grundlæggelse i 1968 var Intel i gang med at udvikle processorer på ordrebasis til store virksomheder, og en sådan ordre var fra Japans Busicom Corp., som havde bedt Intel om at bygge dem en sending af en brugerdefineret mikroprocessor, som var fuldt integreret i en enkelt lille chip. Intel gjorde det med hjælp fra fysikeren Federico Faggin. Da den nye Intel 4004 fungerede med fuld funktionalitet i testmiljøer, lancerede Intel den endelig som et kommercielt tilgængeligt stykke teknologi. Dette markerede ikke kun Intels indtog i chipfremstilling til individuelle computere, men indledte også en række forskning og eksperimenter for at ændre og i sidste ende dominere brugernes personlige computeroplevelse.

x86-arkitekturen: Intels dominans over chipfremstilling og design

Intel 4004 blev efterfulgt af sine egne efterfølgere indtil 1981. Men før det registrerede Intel en ny succes inden for chipdesignarkitektur, som på det tidspunkt ingen troede ville blive basen for fremtiden for chipdesign og produktionsteknologi for ikke kun Intel, men også de andre potentielle konkurrenter i denne branche.

Billedkilde: Tech Radar

Hver CPU er designet i henhold til en specifik ISA, som står for Instruction Set Architecture , som grundlæggende fortæller CPU'en at gøre sit arbejde. Disse instruktioner, som er skrevet i assemblersprog, kører CPU'ens matematiske koder, og kontrollerer derfor CPU's kommandoforståelse, behandling og endelige udførelse. x86-arkitekturen var et lignende sæt instruktioner, som først fandt vej til alt dette gennem Intels 8086-processorer i 1978. x86-arkitekturen kaldes teknisk set CISC-arkitektur (Complex Instruction Set Computing).Med enkle ord er CISC lavet til at udføre komplekse kommandoer på en computer ved at gøre processorer i stand nok til at forstå flere operationelle instruktioner som en enkelt dataslot. Dette gør det muligt for computersystemet at køre apps og software, der kræver mere hukommelse for at køre.

Succes med x86-arkitektur: Intel slår Motorola for at blive industristandard

Billedkilde: Wccftech

Navnet "x86" blev afledt af den indledende linje af processorer, som Intel lancerede med et "86"-suffiks såsom 8086, 80186 og 80286. Intel blev derefter konkurreret på markedet af Motorolas 68000- serie af processorer, som blev valgt til Apple Macintosh . Men x86's bagudkompatibilitet for ældre og nyere enheder gjorde det lettere for Intel at forblive på markedet. Desuden resulterede Macintoshs fiasko i Motorolas inkompetence til at levere deres processorer i store mængder til daværende industrileder IBM , som senere besluttede at gå videre i forretninger med Intel. Og det var her x86 blev en industristandard, der skubbede andre til at basere deres klonede sæt af chiparkitektur og instruktioner på det samme.

AMD: Den første konkurrent

AMD, forkortelse for Advanced Micro Devices Inc.blev grundlagt på samme tid som Intel blev grundlagt. AMD, ligesom Intel blev medstiftet af de tidligere ansatte i det samme firma kaldet Fairchild Semiconductors. AMD startede som anden leverandør for Fairchild selv og gik senere også på et joint venture med det tyske konglomerat Siemens. Men AMD fik et gennembrud, da Intel forsynede AMD med databaser med sin x86-arkitektur. Da IBM gik videre med Intel, satte det en betingelse i kontrakten, at Intel skulle give IBM en anden kilde til sine x86-baserede processorer, og AMD fik buddet. Dette resulterede i et ti-årigt partnerskab mellem AMD og Intel. I denne periode forblev AMD andenkildeleverandør til x86-processorer efter Intel, og i de næste fem år lancerede AMD sine egne processorer klonet ud af x86-arkitekturen, således,

I det nuværende scenarie er AMD den eneste konkurrent til Intel i chipdesignindustrien. Intel har dog en in-house fremstillingsproces, som gør det muligt at sikre et materiale af bedre kvalitet i sine processorer. På den anden side udliciterer AMD stadig fremstilling og beskæftiger sig med varmeproblemer. AMDs nye Ryzen-chiparkitektur har dog vist sig at være vellykket og har overgået Intel på markedet på visse niveauer. Men Intel dominerer stadig pc- og serverdelen af ​​chipindustrien.

ARM Holdings: En ny opdagelse

ARM Holdings blev tidligere kaldt Acorn Computers, hvor et par ingeniører fra Cambridge opdagede en strømeffektiv processorchip. Forskellen var, at denne chip blev designet på en helt anden arkitektur kaldet RISC (Reduced instruktioner Set Computing). I modsætning til CISC var denne arkitektur i stand til at håndtere al beregning for CPU'en i enkelte datapakker, hvilket gjorde det muligt for computeren også at tage grundlæggende problemer i lagringen. Men der er en fangst. Selvom RISC-baserede chips kan tage alle mulige CPU-kommandoer på lager separat, ville en sådan arkitektur ikke være i stand til at udføre store computersystemopgaver og ville ikke være i stand til at køre software, der kræver mere hukommelse. Dette skyldes, at hukommelsen ville blive forbrugt af instruktionsdata i en forholdsvis stor mængde. Selvom en chip er designet til at kunne køre en server eller et system med større hukommelse, ville den ikke være omkostningseffektiv og ville endda stå over for alvorlige forsinkelser og problemer med varme og skader.

Billedkilde: Macmint

Men der var en fordel. De nye RISC-chips var i stand til at køre på mindre strøm og var endda i stand til at bruge energien fra resterende komponenter i nærheden. Dette gjorde disse chips til den bedste chance for succes for bærbare enheder, og dette førte til en aftale mellem Acorn og Apple om Apples Newton-enheder. Newton mislykkedes, men ordet gik ud, at der er en processor, der kan køre på bærbare enheder. Navnet ARMblev etableret i 1998 IPO af virksomheden, og siden da har ARM opkøbt over tyve virksomheder, der er involveret i enhver form for halvlederforsknings- og udviklingsvirksomhed. Virksomheden har investeret kraftigt i forskning siden da og er blevet en kilde til arkitekturen for en række processorer, der kører moderne smartphones fra mærker som Samsung og Apple. Så hvis du når som helst hører Qualcomm eller Cortex, skal du vide, at ARM er involveret i baggrunden.

Så hvorfor har ingen nogensinde hørt om ARM?

ARM er en af ​​de mest succesrige britiske virksomheder. Men grunden til, at ingen rigtig kender til virksomheden, er, at den aldrig designer eller fremstiller chips i eget navn. ARM er en forsknings-dedikeret organisation, som har udviklet, opgraderet og forbedret sin chipset-arkitektur. Til gengæld for denne forskning og arkitektur opkræver ARM designerne og producenterne et licensgebyr for at bruge deres intellektuelle ejendom, og opkræver også royalties for hvert chipset, der sælges i deres smartphones. De strømeffektive chipsæt har vist sig at være vellykkede til smartphones og har vist sig at være effektive til at køre avancerede bærbare enheder, som kører små applikationer.

Men ARM står nu over for et stort konkurrenceproblem i fremtiden. Mange virksomheder er nu begyndt at lave deres egne CPU'er og GPU'er. Qualcomm er et sådant eksempel. Andre forsøger også at gøre det. Samsung har også forsøgt at lave et effektivt chipdesign; Men bortset fra Qualcomm har ingen anden virksomhed vist betydelig succes. I mellemtiden har ARM været licensgiver til andre smartphone-producenter som Huawei, LG, Apple og Samsung, og det fortsætter med at give dem arkitekturdesign.

Midt i den seneste udvikling i Qualcomm- og Apple-forliget og det seneste Huawei-forbud , sigter smartphoneproducenter mod selvforsyning. Vil ARMs forretningsmodel trives i fremtiden blot ved at være afhængig af royalties på arkitektoniske licenser?

Vil ARM nogensinde overtage Intel?

Intel har stået over for visse op- og nedture i sin chipdesignvirksomhed, men det er næsten umuligt at nedlægge Intel for sin britiske modpart. Selvom ARM har fat i størstedelen af ​​smartphone-markedet, ejer Intel og dets x86-arkitektur desktops, servere og andet storstilet kommunikationsudstyr. Som tidligere nævnt er ARMs RISC-arkitektur ikke i nærheden af ​​at klone en effektiv CISC-type server. RISC har altid været beregnet til bærbare enhedschips, og ARM har endnu ingen væsentlige fremskridt inden for bærbare computere og servere i chipindustrien. Desuden har Intel et langvarigt forhold til IBM, hvilket sætter Intel i en rentabel position i forhold til ARM. Desuden har Intel også fordelen ved et varemærke, hvilket er en stor ting i den marketingdrevne forretning.

Intels partnerskabsprogrammer med andre virksomheder eskalerer også. Intels seneste keynote-begivenhed viste deres partnerskab med virksomheder som HP, DELL og Acer om at lave effektive bærbare computere til indholdsskabere, samt et partnerskab med Alienware om at lave gaming-kompatible bærbare computere. Desuden annoncerede Intel for nylig sine nye Ice Lake-processorer sammen med sine planer om at lancere sine visionære Athena-bærbare computere.På den anden side har ARM ikke fremhævet eller annonceret nogen storstilet udvikling eller diversificering med hensyn til sin chipdesignsektion. I betragtning af denne kendsgerning ville Intels nye Core 10-processorer være endnu en bule i chipindustrien, især i den sektion, der fokuserede på at drive desktop og servere. Med Softbanks nylige opkøb af ARM er det uklart, hvor ARMs chipsetdesignforretning vil føre videre.

Det kan ikke siges, at ARM er væk, eller at Intel har en succesrate på 100 %. Mens ARM stadig er førende inden for smartphone-baseret chipdesign, har Intel kæmpet for bæredygtig fortjeneste. Det betyder, at begge virksomheder er i blandede stater med hensyn til omsætning og markedsandel. Men når vi taler om tal, tegner Intels multinationale partnerskaber og investering i nye virksomheder sig for dens forholdsvis højere omsætning. Intel har måske ikke et monopol på markedet, dets fokus på kvalitetschipsætdesign har altid givet det forbrugere, og det langtidsholdbare mærke vil sandsynligvis bevare det i fremtiden. Tværtimod skal ARMs fortsatte afhængighed af licens royalties ændres for at opretholde en profitabel fremtid midt i den uundgåelige konkurrence.