Kuinka Intelistä tuli maailman suurin siruvalmistaja: sirusuunnittelun ja valmistustekniikan kehitys

Intel on monikansallinen yritys, joka on hallinnut sirujen suunnittelu- ja valmistusmarkkinoita vuosikymmeniä. Alan johtavana yrityksenä yhtiö on solminut korkean profiilin sopimuksia ja kumppanuuksia suurten tietokonejärjestelmien valmistukseen ja kokoonpanoon osallistuvien yritysten kanssa. Mutta miksi Intelistä on tullut hallitseva toimija piirisarjan suunnittelussa ja entä saman alan yritykset? Miksi Inteliltä puuttuu kilpailu ja mikä on pitänyt sen merkittävän kilpailijan ARM-omistuksensa hämärässä, vaikka sillä on laajat markkinat? Katsotaanpa, mikä sai Intelin nykyisen voimakkaan asenteen ja miksi sen viimeisimmät ilmoitukset tulevista hankkeista merkitsivät uutta menestystä yritykselle.

Ensimmäinen askel kohti kehitystä: Intel lanseeraa 4004:n

Jos alkaisimme pohtia prosessorien syntymistä sellaisina kuin ne tunnemme, meidän pitäisi palata ajassa taaksepäin Piin löytämiseen. Prosessorit kehittyivät alun perin siruksi ajan kuluessa kytkimistä ja porteista, kuten Nikola Tesla ja Bell Labsissa 40-luvulla keksityt transistorit ehdottivat. Vaikka evoluutio saattaa olla peräisin, mutta nykyaikaiselle sukupolvelle prosessorit on aina määritelty nimellä Intel.

Kuvan lähde: Intel

Perustamisestaan ​​vuonna 1968 Intel ryhtyi kehittämään prosessoreita tilausperusteisesti suurille yrityksille, ja yksi tällainen tilaus tuli japanilaiselta Busicom Corp.:lta, joka oli pyytänyt Inteliä rakentamaan heille räätälöidyn mikroprosessorin, joka oli integroitu täysin yhdeksi pieneksi. siru. Intel teki sen fyysikko Federico Fagginin avulla. Kun uusi Intel 4004 toimi täydellä toiminnallaan testiympäristöissä, Intel julkaisi sen lopulta kaupallisesti saatavilla olevana teknologiana. Tämä ei merkinnyt vain Intelin tutkimusta yksittäisten tietokoneiden sirujen valmistukseen, vaan aloitti myös sarjan tutkimusta ja kokeilua muuttaakseen ja viime kädessä hallitsevan käyttäjien henkilökohtaista tietojenkäsittelykokemusta.

x86-arkkitehtuuri: Intelin ylivalta sirujen valmistuksessa ja suunnittelussa

Intel 4004:ää seurasivat omat seuraajansa vuoteen 1981 asti. Mutta ennen sitä Intel rekisteröi uuden menestyksen sirusuunnitteluarkkitehtuurissa, josta kukaan ei tuolloin uskonut olevan tulevaisuuden sirusuunnittelun ja valmistustekniikan perusta. Intel vaan myös muut mahdolliset kilpailijat tällä alalla.

Kuvan lähde: Tech Radar

Jokainen CPU on suunniteltu tietyn ISA:n mukaan, joka on lyhenne sanoista Instruction Set Architecture , joka pohjimmiltaan käskee CPU:ta tekemään työnsä. Nämä kokoonpanokielellä kirjoitetut ohjeet suorittavat CPU:n matemaattisia koodeja ja ohjaavat siten CPU:n komentojen ymmärtämistä, käsittelyä ja lopullista suoritusta. x86-arkkitehtuuri oli samanlainen ohjesarja, joka löysi tiensä tähän kaikkeen ensimmäisen kerran Intelin 8086-prosessorien kautta vuonna 1978. x86-arkkitehtuuria kutsutaan teknisesti CISC-arkkitehtuuriksi (Complex Instruction Set Computing).Yksinkertaisesti sanottuna CISC on tehty monimutkaisten komentojen suorittamiseen tietokoneella tekemällä prosessoreista riittävän kykeneviä ymmärtämään useita toimintakäskyjä yhtenä tietopaikkana. Näin tietokonejärjestelmä voi suorittaa sovelluksia ja ohjelmistoja, jotka vaativat enemmän muistia.

x86-arkkitehtuurin menestys: Intel päihitti Motorolan tullakseen teollisuusstandardiksi

Kuvan lähde: Wccftech

Nimi "x86" on johdettu Intelin lanseeraamasta alkuperäisestä prosessorista 86-liitteellä, kuten 8086, 80186 ja 80286. Sen jälkeen Intel kilpaili markkinoilla Motorolan 68000- sarjan prosessoreilla, jotka valittiin Apple Macintoshille. . Kuitenkin x86:n taaksepäin yhteensopivuus vanhemmille ja uudemmille laitteille helpotti Intelin pysymistä markkinoilla. Lisäksi Macintoshin epäonnistuminen johti Motorolan epäpätevyyteen toimittaa suuria määriä prosessoreitaan silloiselle alan johtavalle IBM:lle , joka myöhemmin päätti jatkaa liiketoimintaa Intelin kanssa. Ja siinä x86:sta tuli alan standardi, joka pakotti muut perustamaan kloonatun siruarkkitehtuurinsa ja ohjeensa samaan.

AMD: Ensimmäinen kilpailija

AMD, lyhenne sanoista Advanced Micro Devices Inc.perustettiin samaan aikaan kuin Intel perustettiin. AMD:n, aivan kuten Intelin, perustivat saman Fairchild Semiconductors -nimisen yrityksen entiset työntekijät. AMD aloitti Fairchildin toisena toimittajana ja aloitti myöhemmin myös yhteisyrityksen saksalaisen Siemensin kanssa. Mutta AMD teki läpimurron, kun Intel toimitti AMD:lle x86-arkkitehtuurinsa tietokannat. Kun IBM siirtyi Intelin kanssa eteenpäin, se asetti sopimukseen ehdon, että Intelin on tarjottava IBM:lle toisen lähteen valmistaja x86-pohjaisille prosessoreilleen, ja AMD sai tarjouksen. Tämä johti kymmenen vuoden kumppanuuteen AMD:n ja Intelin välillä. Tänä aikana AMD pysyi toisena lähdetoimittajana x86-prosessoreille Intelin jälkeen, ja seuraavan viiden vuoden aikana lanseerasi omat x86-arkkitehtuurista kloonatut prosessorit, joten

Nykyisessä skenaariossa AMD on Intelin ainoa kilpailija sirusuunnitteluteollisuudessa. Intelillä on kuitenkin oma valmistusprosessi, jonka avulla se voi varmistaa prosessoreihinsa laadukkaamman materiaalin. Toisaalta AMD ulkoistaa edelleen valmistusta ja käsittelee lämmitysongelmia. AMD:n uusi Ryzen-siruarkkitehtuuri on kuitenkin osoittautunut menestyksekkääksi ja on ylittänyt Intelin markkinoilla tietyillä tasoilla. Intel hallitsee kuitenkin edelleen siruteollisuuden PC- ja palvelinosaa.

ARM Holdings: Uusi löytö

ARM Holdingsia kutsuttiin aiemmin nimellä Acorn Computers, jossa muutamat Cambridgen insinöörit löysivät tehoa säästävän prosessorisirun. Erona oli, että tämä siru suunniteltiin täysin erilaiselle arkkitehtuurille nimeltä RISC (Reduced directions Set Computing). Toisin kuin CISC, tämä arkkitehtuuri kykeni käsittelemään kaiken suorittimen laskennan yksittäisinä datapaketteina, jolloin tietokone pystyi käsittelemään myös perusongelmat tallennustilassa. Mutta siinä on saalis. Vaikka RISC-pohjaiset sirut voivat ottaa kaikenlaisia ​​CPU-komentoja muistissa erikseen, tällainen arkkitehtuuri ei pystyisi suorittamaan suuria tietokonejärjestelmän tehtäviä, eikä se pystyisi ajamaan enemmän muistia vaativia ohjelmistoja. Tämä johtuu siitä, että käskydata kuluttaisi muistia suhteellisen paljon. Vaikka siru on suunniteltu kestämään suuremman muistin palvelinta tai järjestelmää, se ei olisi kustannustehokasta ja kohdata jopa vakavia viiveitä sekä kuumuuden ja vaurioiden aiheuttamia ongelmia.

Kuvan lähde: Macmint

Mutta siinä oli yksi etu. Uudet RISC-sirut pystyivät käymään pienemmällä teholla ja pystyivät jopa käyttämään lähellä olevien jäännöskomponenttien energiaa. Tämä teki näistä siruista parhaan mahdollisuuden menestyä kannettaville laitteille, ja tämä johti Acornin ja Applen väliseen sopimukseen Applen Newton-laitteista. Newton epäonnistui, mutta tieto siitä, että on olemassa prosessori, joka voi toimia kannettavissa laitteissa. Nimi ARMperustettiin vuonna 1998, ja sen jälkeen ARM on ostanut yli kaksikymmentä yritystä, jotka osallistuvat kaikenlaiseen puolijohteiden tutkimus- ja kehitystoimintaan. Yritys on sen jälkeen investoinut voimakkaasti tutkimukseen, ja siitä on tullut useiden erilaisten prosessorien arkkitehtuurin lähde, jotka käyttävät Samsungin ja Applen kaltaisten brändien nykyaikaisia ​​älypuhelimia. Joten jos kuulet Qualcommin tai Cortexin, tiedä, että ARM on mukana taustalla.

Joten miksi kukaan ei ole koskaan kuullut ARM:sta?

ARM on yksi menestyneimmistä brittiläisistä yrityksistä. Mutta syy, miksi kukaan ei todellakaan tiedä yrityksestä, on se, että se ei koskaan suunnittele tai valmista siruja omissa nimissään. ARM on tutkimukselle omistautunut organisaatio, joka on kehittänyt, päivittänyt ja parantanut piirisarjan arkkitehtuuriaan. Vastineeksi tästä tutkimuksesta ja arkkitehtuurista ARM veloittaa suunnittelijoilta ja valmistajilta lisenssimaksun immateriaalioikeuksiensa käytöstä ja veloittaa myös rojalteja jokaisesta heidän älypuhelimissaan myytävästä piirisarjasta. Tehotehokkaat piirisarjat ovat osoittautuneet onnistuneiksi älypuhelimissa, ja ne ovat osoittautuneet tehokkaiksi huippuluokan kannettavien laitteiden käytössä, jotka suorittavat pienikokoisia sovelluksia.

Mutta ARM kohtaa nyt suuren kilpailuongelman tulevaisuudessa. Monet yritykset ovat nyt alkaneet valmistaa omia suorittimia ja GPU:ia. Qualcomm on yksi tällainen esimerkki. Muutkin yrittävät tehdä niin. Samsung on myös yrittänyt tehdä tehokkaan sirusuunnittelun; Qualcommia lukuun ottamatta mikään muu yritys ei kuitenkaan ole osoittanut merkittävää menestystä. Samaan aikaan ARM on lisensoinut muita älypuhelinvalmistajia, kuten Huawei, LG, Apple ja Samsung, ja se tarjoaa heille edelleen arkkitehtuurisuunnitelmia.

Qualcommin ja Applen ratkaisun viimeaikaisen kehityksen ja viimeisimmän Huawei-kiellon keskellä älypuhelinvalmistajat tähtäävät omavaraisuuteen. Viihtyykö ARM:n liiketoimintamalli tulevaisuudessa pelkästään arkkitehtilisenssien rojaltien varassa?

Ottaako ARM koskaan Intelin haltuunsa?

Intel on kohdannut tiettyjä ylä- ja alamäkiä sirusuunnitteluliiketoiminnassaan, mutta Inteliä on lähes mahdotonta kukistaa brittiläisen vastineensa puolesta. Vaikka ARM hallitsee suurinta osaa älypuhelinmarkkinoista, Intel ja sen x86-arkkitehtuuri omistavat pöytätietokoneita, palvelimia ja muita suuria viestintälaitteita. Kuten aiemmin todettiin, ARM:n RISC-arkkitehtuuri ei ole lähelläkään tehokkaan CISC-tyyppisen palvelimen kloonausta. RISC oli aina tarkoitettu kannettavien laitteiden siruille, eikä ARM:lla ole vielä merkittävää edistystä siruteollisuuden kannettavien ja palvelimien osassa. Lisäksi Intelillä on pitkäaikainen suhde IBM:n kanssa, mikä asettaa Intelin kannattavaan asemaan ARM:ään verrattuna. Lisäksi Intelillä on myös tuotemerkkien etu, joka on iso juttu markkinointivetoisessa liiketoiminnassa.

Intelin kumppanuusohjelmat muiden yritysten kanssa ovat myös eskaloitumassa. Intelin viimeisimmässä päätapahtumassa esiteltiin kumppanuuttaan yritysten, kuten HP:n, DELLin ja Acerin, kanssa tehokkaiden kannettavien tietokoneiden tekemiseksi sisällöntuottajille sekä kumppanuutta Alienwaren kanssa peliyhteensopivien kannettavien tietokoneiden tekemiseksi. Lisäksi Intel ilmoitti äskettäin uusista Ice Lake -prosessoreistaan ​​sekä suunnitelmistaan ​​tuoda markkinoille visionääriset Athena-kannettavat.Toisaalta ARM ei ole korostanut tai ilmoittanut laajamittaisesta kehittämisestä tai monipuolistamisesta sirusuunnitteluosuudessaan. Tämän tosiasian vuoksi Intelin uudet Core 10 -prosessorit olisivat toinen lommo siruteollisuudessa, erityisesti osiossa, joka keskittyy pöytäkoneen ja palvelimien tehoon. Kun Softbank osti äskettäin ARM:n, on epäselvää, mihin ARM:n piirisarjan suunnitteluliiketoiminta johtaa pidemmälle.

Ei voida sanoa, että ARM on poissa tai Intelin onnistumisprosentti on 100 %. Vaikka ARM on edelleen johtava älypuhelinpohjainen sirusuunnittelu, Intel on kamppaillut kestävien voittojen puolesta. Tämä tarkoittaa, että molemmat yritykset ovat sekavaltioissa tulojen ja markkinaosuuden suhteen. Mutta kun puhumme numeroista, Intelin monikansalliset kumppanuudet ja investoinnit uusiin yrityksiin aiheuttavat sen suhteellisen korkeampia tuloja. Intelillä ei ehkä ole monopoliasemaa markkinoilla, sen keskittyminen laadukkaisiin piirisarjojen suunnitteluun on aina päässyt sen kuluttajille, ja pitkäkestoinen tuotemerkki todennäköisesti säilyttää sen myös tulevaisuudessa. Päinvastoin, ARM:n jatkuvan riippuvuuden lisenssimaksuista on muututtava kannattavan tulevaisuuden ylläpitämiseksi väistämättömän kilpailun keskellä.