Kuidas Intelist sai maailma suurim kiibitootja: kiibi disaini ja tootmistehnoloogia areng

Intel on rahvusvaheline korporatsioon, mis on aastakümneid domineerinud kiipide disaini ja tootmise turul. Olles tööstusharu liider, on ettevõte saavutanud kõrgetasemelisi tehinguid ja partnerlussuhteid suuremate arvutisüsteemide tootmise ja kokkupanemisega tegelevate ettevõtetega. Kuid miks on Intelist saanud kiibistiku disainiäris domineeriv tegija ja kuidas on lood sama sektori ettevõtetega? Miks Intelil puudub konkurents ja mis on hoidnud tema silmapaistva konkurendi ARM-i osalusi teadmatuses, hoolimata laiaulatuslikust turust? Vaatame, mis sai Inteli praeguse võimsa positsiooni ja miks tema viimased teadaanded tulevaste ettevõtmiste kohta tähistaksid ettevõtte jaoks uut edu.

Esimene samm evolutsiooni suunas: Intel toob turule 4004

Kui hakkaksime uurima, kuidas protsessorid, nagu me neid teame, tekivad, peaksime räni avastamiseni ajas tagasi minema. Protsessorid arenesid lülititest ja väravatest aja jooksul algselt kiibiks, nagu pakkusid välja Nikola Tesla ja neljakümnendatel Bell Labsi leiutatud transistorid. Kuigi areng võib olla dateeritud, kuid kaasaegse põlvkonna jaoks on protsessoreid alati määratletud Inteli nimega.

Pildi allikas: Intel

Pärast asutamist 1968. aastal hakkas Intel suurettevõtetele protsessoreid tellimuste alusel arendama ja üks selline tellimus pärines Jaapani ettevõttelt Busicom Corp., kes oli palunud Intelil ehitada neile kohandatud mikroprotsessor, mis integreeriti täielikult ühte väikesesse protsessorisse. kiip. Intel tegi seda füüsik Federico Faggini abiga. Kuna uus Intel 4004 töötas testkeskkondades täisfunktsionaalsusega, tõi Intel selle lõpuks turule kui kaubanduslikult saadaolevat tehnikat. See ei tähistanud mitte ainult Inteli ettevõtmist üksikute arvutite kiipide tootmisesse, vaid alustas ka mitmeid uuringuid ja katsetusi, et muuta ja lõpuks domineerida kasutajate personaalarvutite kasutuskogemuses.

x86 arhitektuur: Inteli domineerimine kiipide valmistamise ja disaini üle

Intel 4004-le järgnesid tema enda järeltulijad kuni 1981. aastani. Enne seda saavutas Intel aga uue edu kiibidisaini arhitektuuris, millest tol ajal ei uskunud keegi, et sellest saab mitte ainult kiibidisaini ja tootmistehnoloogia tuleviku alus. Intel, aga ka teised potentsiaalsed konkurendid selles valdkonnas.

Pildi allikas: Tech Radar

Iga CPU on loodud konkreetse ISA järgi, mis tähistab käskude komplekti arhitektuuri , mis põhimõtteliselt käsib protsessoril oma tööd teha. Need koostekeeles kirjutatud juhised käitavad CPU matemaatilisi koode, kontrollides seega CPU käskude mõistmist, töötlemist ja lõplikku täitmist. x86 arhitektuur oli sarnane juhiste kogum, mis jõudis sellesse esimest korda Inteli 8086 protsessorite kaudu aastal 1978. Tehniliselt nimetatakse x86 arhitektuuri CISC arhitektuuriks (Complex Instruction Set Computing).Lihtsamalt öeldes on CISC loodud keerukate käskude täitmiseks arvutis, muutes protsessorid piisavalt võimekaks mitme töökäsu mõistmiseks ühe andmepesana. See võimaldab arvutisüsteemil käitada rakendusi ja tarkvara, mille käitamiseks on vaja rohkem mälu.

x86 arhitektuuri edu: Intel võidab Motorola, et saada tööstusstandardiks

Pildi allikas: Wccftech

Nimi "x86" tuletati Inteli algsest protsessorite reast, mille Intel turule tõi järelliidetega "86", nagu 8086, 80186 ja 80286. Seejärel konkureeris Intel turul Motorola 68000- seeria protsessoritega, mis valiti Apple Macintoshi jaoks. . Kuid x86 tagasiühilduvus vanemate ja uuemate seadmetega muutis Intelil turul püsimise lihtsamaks. Veelgi enam, Macintoshi ebaõnnestumine põhjustas Motorola ebakompetentsuse pakkuda oma protsessoreid suurtes kogustes tolleaegsele tööstusharu liidrile IBM-ile , kes otsustas hiljem Inteliga äri teha. Ja siin sai x86-st tööstusstandard, mis sundis teisi oma kloonitud kiibiarhitektuuri ja -juhiste komplekti rajama samale.

AMD: esimene konkurent

AMD, lühend sõnadest Advanced Micro Devices Inc.asutati samal ajal kui Intel asutati. AMD, nagu ka Inteli, asutasid sama firma Fairchild Semiconductors endised töötajad. AMD alustas Fairchildi enda teise tarnijana ja asus hiljem ka ühisettevõttesse Saksa konglomeraadi Siemensiga. Kuid AMD tegi läbimurde, kui Intel andis AMD-le oma x86 arhitektuuri andmebaasid. Kui IBM Inteliga edasi liikus, seadis ta lepingusse tingimuse, et Intel peab pakkuma IBM-ile oma x86-põhiste protsessorite jaoks teise allika tootja ja AMD sai pakkumise. Selle tulemuseks oli kümneaastane partnerlus AMD ja Inteli vahel. Sel perioodil jäi AMD pärast Intelit x86 protsessorite teise allika tarnijaks ja järgmise viie aasta jooksul tõi turule oma protsessorid, mis klooniti välja x86 arhitektuurist, seega

Praeguse stsenaariumi kohaselt on AMD ainuke Inteli konkurent kiibidisaini tööstuses. Intelil on aga majasisene tootmisprotsess, mis võimaldab tagada oma protsessorites kvaliteetsema materjali. Teisest küljest tellib AMD endiselt tootmist väljast ja tegeleb kütteprobleemidega. AMD uus Ryzeni kiibiarhitektuur on aga osutunud edukaks ja on Inteli turul teatud tasemetel edestanud. Kuid Intel domineerib endiselt kiibitööstuse personaalarvutite ja serverite sektsiooni.

ARM Holdings: uus avastus

ARM Holdingsit nimetati varem Acorn Computersiks, kus mõned Cambridge'i insenerid avastasid energiatõhusa protsessorikiibi. Erinevus seisnes selles, et see kiip oli kujundatud täiesti erineval arhitektuuril, mille nimeks oli RISC (vähendatud juhiste määramine andmetöötluseks). Erinevalt CISC-st oli see arhitektuur võimeline töötlema kõiki protsessori arvutusi üksikute andmepakettidena, võimaldades arvutil lahendada ka põhiprobleeme salvestamisel. Aga seal on konks. Kuigi RISC-põhised kiibid suudavad kõikvõimalikke salvestusseadmes olevaid CPU-käske eraldi võtta, ei suudaks selline arhitektuur teha suuremahulisi arvutisüsteemi ülesandeid ja ei suudaks käivitada rohkem mälu vajavat tarkvara. Seda seetõttu, et käskude andmed tarbiksid mälu suhteliselt suures koguses. Isegi kui kiip on loodud suutma käitada suurema mälumahuga serverit või süsteemi, ei oleks see kulutõhus ja võib isegi silmitsi seista tõsiste viivituste ning kuumuse ja kahjustustega.

Pildi allikas: Macmint

Kuid oli üks eelis. Uued RISC-kiibid suutsid töötada väiksema võimsusega ja olid isegi võimelised kasutama lähedalasuvate jääkkomponentide energiat. See muutis need kiibid kaasaskantavate seadmete jaoks parimaks eduvõimaluseks ning see viis Acorni ja Apple'i vahel kokkuleppele Apple'i Newtoni seadmete osas. Newton ebaõnnestus, kuid kuuldus, et on olemas protsessor, mis suudab töötada kaasaskantavates seadmetes. Nimi ARMasutati 1998. aastal ettevõtte IPO ja sellest ajast alates on ARM omandanud üle kahekümne ettevõtte, mis on seotud mis tahes pooljuhtide uurimis- ja arendustegevusega. Ettevõte on sellest ajast alates investeerinud palju teadusuuringutesse ja sellest on saanud mitmesuguste protsessorite arhitektuuri allikas, mis käitavad selliste kaubamärkide nagu Samsung ja Apple tänapäevaseid nutitelefone. Seega, kui kuulete alati Qualcommi või Cortexi, teadke, et ARM on taustal kaasatud.

Niisiis, miks pole keegi ARMist kunagi kuulnud?

ARM on üks edukamaid Briti korporatsioone. Kuid põhjus, miks keegi ettevõttest tegelikult ei tea, on see, et ta ei projekteeri ega tooda kunagi oma nimel kiipe. ARM on teadusuuringutele pühendunud organisatsioon, mis on oma kiibistiku arhitektuuri arendanud, täiendanud ja täiustanud. Vastutasuks selle uurimistöö ja arhitektuuri eest küsib ARM disaineritelt ja tootjatelt litsentsitasu oma intellektuaalomandi kasutamise eest ning nõuab ka litsentsitasusid iga nende nutitelefonides müüdava kiibistiku eest. Energiatõhusad kiibistikud on osutunud edukaks nutitelefonide jaoks ja on osutunud tõhusaks väikese suurusega rakendusi töötavate tipptasemel kaasaskantavate seadmete käitamisel.

Kuid ARM seisab nüüd silmitsi suure konkurentsiprobleemiga tulevikus. Paljud ettevõtted on nüüd hakanud oma protsessoreid ja GPU-sid tootma. Qualcomm on üks selline näide. Ka teised üritavad seda teha. Samsung on ka püüdnud luua tõhusat kiibi disaini; aga peale Qualcommi pole ükski teine ​​ettevõte märkimisväärset edu näidanud. Samal ajal on ARM olnud litsentsiandja teistele nutitelefonide tootjatele, nagu Huawei, LG, Apple ja Samsung, ning jätkab neile arhitektuurikujunduste pakkumist.

Keset hiljutisi arenguid Qualcommi ja Apple'i kokkuleppes ning uusimat Huawei keeldu , on nutitelefonide tootjate eesmärgiks isemajandamine. Kas ARM-i ärimudel areneb tulevikus ainult arhitektuurilitsentside autoritasudest sõltudes?

Kas ARM võtab Inteli kunagi üle?

Intel on oma kiibidisaini äris seisnud silmitsi teatud tõusude ja mõõnadega, kuid Inteli Briti kolleegi jaoks on peaaegu võimatu maha lüüa. Kuigi ARM-il on suurem osa nutitelefonide turust, kuuluvad Intelile ja selle x86-arhitektuurile lauaarvutid, serverid ja muud suuremahulised sideseadmed. Nagu varem öeldud, pole ARM-i RISC-arhitektuur kaugeltki lähedal tõhusa CISC-tüüpi serveri kloonimisele. RISC oli alati mõeldud kaasaskantavate seadmete kiipide jaoks ja ARM-il pole kiibitööstuse sülearvutite ja serverite osas veel märkimisväärseid edusamme. Lisaks on Intelil pikaajaline suhe IBM-iga, mis asetab Inteli ARM-iga võrreldes kasumlikule positsioonile. Lisaks on Intelil ka kaubamärgi eelis, mis on turunduspõhises äris suur asi.

Samuti eskaleeruvad Inteli partnerlusprogrammid teiste ettevõtetega. Inteli uusim põhiüritus tutvustas partnerlust selliste ettevõtetega nagu HP, DELL ja Acer, et toota sisuloojatele tõhusaid sülearvuteid, ning partnerlust Alienware'iga, et teha mänguga ühilduvaid sülearvuteid. Lisaks teatas Intel hiljuti oma uutest Ice Lake'i protsessoritest ja plaanist tuua turule oma visionäärsed Athena sülearvutid.Teisest küljest ei ole ARM oma kiibi disaini osas laiaulatuslikku arendust ega mitmekesistamist esile tõstnud ega teatanud. Arvestades seda asjaolu, oleksid Inteli uued Core 10 protsessorid kiibitööstuses veel üks mõlk, eriti lauaarvutite ja serverite toitele keskenduvas osas. Kuna Softbank omandas hiljuti ARM-i, on ebaselge, kuhu ARM-i kiibistiku kujundamise äri edasi viib.

Ei saa öelda, et ARM on kadunud või Intelil on 100% eduprotsent. Kuigi ARM on endiselt nutitelefonipõhise kiibi disaini liider, on Intel võidelnud jätkusuutliku kasumi nimel. See tähendab, et mõlemad ettevõtted on tulude ja turuosa poolest segariikides. Aga kui me räägime numbritest, siis Inteli rahvusvahelised partnerlussuhted ja investeeringud uutesse ettevõtmistesse annavad selle suhteliselt suurema tulu. Intelil ei pruugi turul monopoli olla, tema keskendumine kvaliteetsele kiibistiku disainile on alati tarbijateni viinud ja kauakestev kaubamärk säilitab selle tõenäoliselt ka tulevikus. Vastupidi, ARM-i pidev sõltuvus litsentsitasudest peab muutuma, et säilitada kasumlik tulevik vältimatu konkurentsi tingimustes.