Hogyan lett az Intel a világ legnagyobb chipgyártója: a chiptervezés és a gyártástechnológia fejlődése

Az Intel egy multinacionális vállalat, amely évtizedek óta uralja a chiptervezési és -gyártási piacot. Iparági vezető lévén a vállalat magas szintű ügyleteket és partnerkapcsolatokat kötött a számítógépes rendszerek gyártásában és összeszerelésében részt vevő nagyvállalatokkal. De miért vált az Intel domináns szereplővé a lapkakészlet-tervezési üzletágban, és mi a helyzet az ugyanabban a szektorban működő vállalatokkal? Miért hiányzik az Intel versenytársa, és mi tartotta homályban prominens versenytársát, az ARM-állományt annak ellenére, hogy nagy piaca van? Lássuk, mi váltotta ki az Intel jelenlegi erőteljes álláspontját, és hogy a jövőbeli vállalkozásokról szóló legújabb bejelentései miért jelentenek újabb sikert a vállalat számára.

Első lépés az evolúció felé: Az Intel piacra dobja a 4004-et

Ha elkezdenénk foglalkozni azzal, hogy az általunk ismert processzorok hogyan jönnek létre, akkor korokat vissza kellene mennünk a szilícium felfedezéséig. A processzorok kezdetben chipekké fejlődtek idővel a kapcsolókból és kapukból, ahogy azt Nikola Tesla javasolta, valamint a Bell Labsnál a negyvenes években feltalált tranzisztorokat. Bár az evolúció talán visszanyúlik, de a modern generáció számára a processzorokat mindig az Intel név határozta meg.

Kép forrása: Intel

Az 1968-as megalakulása után az Intel nagyvállalatok számára rendelésre fejleszt processzorokat, és az egyik ilyen megrendelés a japán Busicom Corp.-tól érkezett, amely arra kérte az Intelt, hogy készítsen nekik egy szállítmányt egyedi mikroprocesszorból, amelyet teljes mértékben egyetlen kisméretű processzorba integráltak. Forgács. Az Intel ezt Federico Faggin fizikus segítségével tette meg. Mivel az új Intel 4004 teljes funkcionalitással működött tesztkörnyezetekben, az Intel végül kereskedelmi forgalomban kapható technológiaként dobta piacra. Ez nemcsak az Intel előretörését jelentette az egyes számítógépek chipgyártásában, hanem egy sor kutatásba és kísérletbe is kezdett annak érdekében, hogy megváltoztassák és végső soron uralják a felhasználók személyi számítástechnikai élményét.

Az x86 architektúra: az Intel uralma a chipgyártás és -tervezés felett

Az Intel 4004-et 1981-ig követték saját utódai. De ezt megelőzően az Intel új sikert könyvelhetett el a chiptervező architektúrában, amelyről akkor még senki sem gondolta, hogy a chiptervezés és gyártástechnológia jövőjének alapja lesz nem csak Az Intel, hanem a többi potenciális versenytárs is ebben az iparágban.

Kép forrása: Tech Radar

Minden CPU-t egy adott ISA szerint terveztek, ami az Instruction Set Architecture rövidítése , amely alapvetően azt mondja a CPU-nak, hogy végezze el a feladatát. Ezek az assembly nyelven írt utasítások a CPU matematikai kódjait futtatják, így vezérlik a CPU parancsok megértését, feldolgozását és végső végrehajtását. Az x86 architektúra egy hasonló utasításkészlet volt, amely az Intel 8086-os processzorain keresztül jutott el először 1978-ban mindehhez. Az x86 architektúrát technikailag CISC architektúrának (Complex Instruction Set Computing) hívják .Egyszerűen fogalmazva, a CISC bonyolult parancsok számítógépen való végrehajtására készült, mivel a processzorokat eléggé képessé teszi több műveleti utasítás egyetlen adathelyként történő megértésére. Ez lehetővé teszi a számítógépes rendszer számára olyan alkalmazások és szoftverek futtatását, amelyek futtatásához több memória szükséges.

Az x86 architektúra sikere: Az Intel legyőzte a Motorolát, és iparági szabvány lett

Kép forrása: Wccftech

Az „x86” név az Intel által a „86” utótaggal piacra dobott processzorok kezdeti sorából származik, mint például a 8086, 80186 és 80286. Az Intel ezután a Motorola 68000-es sorozatú processzoraival versenyzett a piacon , amelyeket az Apple Macintosh számára választottak. . Az x86 régebbi és újabb eszközökkel való visszamenőleges kompatibilitása azonban megkönnyítette az Intel számára a piacon maradást. Sőt, a Macintosh kudarca azt eredményezte, hogy a Motorola nem tudta nagy mennyiségben biztosítani processzorait az akkori iparágvezető IBM-nek , aki később úgy döntött, hogy az Intellel folytatja az üzletet. És itt vált az x86 iparági szabvánnyá, és arra késztetett másokat, hogy a klónozott chip architektúrájukat és utasításaikat ugyanerre alapozzák.

AMD: Az első versenytárs

AMD, az Advanced Micro Devices Inc. rövidítése .Az Intel megalapításával egy időben alapították. Az AMD-t, akárcsak az Intelt, ugyanannak a Fairchild Semiconductors nevű cégnek az egykori alkalmazottai alapították. Az AMD maga a Fairchild második beszállítójaként indult, majd később a német Siemens konszernnel is közös vállalkozásba kezdett. Az AMD azonban áttörést ért el, amikor az Intel x86-os architektúrájának adatbázisait biztosította az AMD-nek. Amikor az IBM előrelépett az Intellel, azt a feltételt kötötte a szerződésben, hogy az Intelnek másodlagos gyártót kell biztosítania az IBM-nek x86-alapú processzoraihoz, és az AMD megkapta az ajánlatot. Ennek eredményeként tízéves partnerség jött létre az AMD és az Intel között. Ebben az időszakban az AMD az Intel után az x86-os processzorok második forrásszállítója maradt, és a következő öt évben piacra dobta saját, az x86-os architektúrából klónozott processzorait, így

A jelenlegi forgatókönyv szerint az AMD az Intel egyetlen versenytársa a chiptervező iparágban. Az Intel azonban rendelkezik egy házon belüli gyártási eljárással, amely lehetővé teszi, hogy jobb minőségű anyagokat biztosítson a processzoraiban. Másrészt az AMD továbbra is kiszervezi a gyártást, és fűtési problémákkal foglalkozik. Az AMD új Ryzen chip architektúrája azonban sikeresnek bizonyult, és bizonyos szinteken felülmúlta az Intelt a piacon. Az Intel azonban továbbra is uralja a chipipar PC- és szerverszekcióját.

ARM Holdings: Új felfedezés

Az ARM Holdings céget korábban Acorn Computers néven hívták, ahol néhány cambridge-i mérnök energiahatékony processzorchipet fedezett fel. A különbség az volt, hogy ezt a chipet egy teljesen más architektúrára tervezték, amelyet RISC-nek (Csökkentett utasítások beállítása Számítástechnika) neveztek el .. A CISC-vel ellentétben ez az architektúra képes volt a CPU összes számítását egyetlen adatcsomagban kezelni, lehetővé téve a számítógép számára, hogy az alapvető tárolási problémákat is kezelje. De van egy fogás. Bár a RISC-alapú chipek mindenféle CPU-parancsot külön-külön felvehetnek a tárhelyen, az ilyen architektúra nem lenne képes nagyszabású számítógépes rendszerfeladatok elvégzésére, és nem tudna futtatni több memóriát igénylő szoftvert sem. Ennek az az oka, hogy a memóriát az utasításadatok viszonylag nagy mennyiségben fogyasztanák. Még ha egy chipet úgy terveztek is, hogy nagyobb memóriával rendelkező kiszolgálót vagy rendszert tudjon futtatni, akkor sem lenne költséghatékony, sőt súlyos késéseknek, valamint hő- és sérülési problémáknak is szembe kell néznie.

Kép forrása: Macmint

Volt azonban egy előnye. Az új RISC chipek kevesebb energiával tudtak működni, és még a közelben lévő maradék alkatrészek energiáját is képesek voltak felhasználni. Ez tette ezeket a chipeket a legnagyobb esélyt a sikerre a hordozható eszközök számára, és ez vezetett az Acorn és az Apple között az Apple Newton készülékeiért. Newton kudarcot vallott, de híre ment, hogy létezik olyan processzor, amely hordozható eszközökön is futhat. ARM név1998-ban alapították a cég IPO-ját, és azóta az ARM több mint húsz vállalatot vásárolt fel, amelyek bármilyen félvezető kutatás-fejlesztéssel foglalkoznak. A vállalat azóta sokat fektetett be a kutatásba, és számos olyan processzor architektúrájának forrásává vált, amelyek olyan márkák modern okostelefonjait futtatják, mint a Samsung és az Apple. Tehát, ha bármikor meghallja a Qualcomm vagy a Cortex hangját, tudd, hogy az ARM részt vesz a háttérben.

Szóval, miért nem hallott soha senki az ARM-ről?

Az ARM az egyik legsikeresebb brit vállalat. De azért senki sem tud igazán a cégről, mert soha nem tervez vagy gyárt chipeket a saját nevében. Az ARM egy kutatással foglalkozó szervezet, amely fejlesztette, frissítette és továbbfejlesztette lapkakészlet-architektúráját. E kutatásért és architektúráért cserébe az ARM licencdíjat számít fel a tervezőknek és a gyártóknak a szellemi tulajdon használatáért, valamint jogdíjat számít fel minden okostelefonjukban eladott lapkakészletért. Az energiatakarékos lapkakészletek sikeresnek bizonyultak az okostelefonok esetében, és hatékonynak bizonyultak a kis méretű alkalmazásokat futtató, csúcskategóriás hordozható eszközökön.

Az ARM azonban most komoly versenyproblémával néz szembe a jövőben. Sok vállalat mostanra elkezdte saját CPU-k és GPU-k gyártását. A Qualcomm egy ilyen példa. Mások is ezzel próbálkoznak. A Samsung is igyekezett hatékony chiptervezést készíteni; a Qualcommon kívül azonban egyetlen másik vállalat sem ért el jelentős sikereket. Eközben az ARM más okostelefon-gyártók, például a Huawei, az LG, az Apple és a Samsung licencadója, és továbbra is építészeti terveket biztosít számukra.

A Qualcomm és az Apple egyezség közelmúltbeli fejleményei, valamint a Huawei legújabb tilalma közepette az okostelefon-gyártók az önellátásra törekednek. Vajon az ARM üzleti modellje a jövőben csak az építészeti engedélyek jogdíjától függ?

Az ARM valaha is átveszi az Intelt?

Az Intel bizonyos hullámvölgyekkel szembesült chiptervezési üzletágában, de szinte lehetetlen lenyomni az Intelt brit megfelelőjével szemben. Bár az ARM birtokolja az okostelefonok piacának nagy részét, az Intel és x86 architektúrája asztali számítógépeket, szervereket és más nagyszabású kommunikációs berendezéseket birtokol. Ahogy korábban említettük, az ARM RISC architektúrája közel sem áll egy hatékony CISC-típusú szerver klónozásához. A RISC-t mindig a hordozható eszközök chipjeinek szánták, és az ARM még nem ért el jelentős előrelépést a chipipar laptopjai és szerverei terén. Ezen túlmenően, az Intel régóta kapcsolatban áll az IBM-mel, ami az Intelt nyereséges helyzetbe hozza az ARM-mel szemben. Sőt, az Intelnek megvan a márkanév előnye is, ami nagy dolog a marketingvezérelt üzletágban.

Az Intel partnerségi programjai más vállalatokkal is fokozódnak. Az Intel legutóbbi vitaindító eseménye bemutatta a HP-vel, a DELL-lel és az Acer-hez hasonló vállalatokkal való együttműködését, hogy hatékony laptopokat készítsenek a tartalomkészítők számára, valamint az Alienware-rel való együttműködést játékkompatibilis laptopok gyártásában. Ezenkívül az Intel a közelmúltban bejelentette új Ice Lake processzorait, valamint azt a terveit, hogy piacra dobja látnoki Athena laptopjait.Másrészt az ARM nem emelt ki és nem jelentett be semmilyen nagyszabású fejlesztést vagy diverzifikációt a chip tervezési részlegét illetően. Ennek fényében az Intel új Core 10 processzorai újabb törést jelentenének a chipiparban, különösen az asztali számítógépek és szerverek tápellátására összpontosító részben. Mivel a Softbank nemrégiben felvásárolta az ARM-et, nem világos, hogy az ARM lapkakészlet-tervezési üzletága merre vezet tovább.

Nem mondható el, hogy az ARM eltűnt, vagy hogy az Intel 100%-os sikeraránnyal rendelkezik. Míg az ARM továbbra is vezető szerepet tölt be az okostelefon-alapú chiptervezésben, az Intel a fenntartható nyereségért küzd. Ez azt jelenti, hogy mindkét vállalat vegyes állapotban van a bevétel és a piaci részesedés tekintetében. De ha a számokról beszélünk, az Intel többnemzetiségű partnerségei és az új vállalkozásokba való befektetések adják az Intel viszonylag magasabb bevételét. Lehet, hogy az Intel nem rendelkezik monopóliummal a piacon, a minőségi lapkakészlet-tervezésre való összpontosítása mindig is a fogyasztókhoz juttatta, és a tartós márkanév ezt a jövőben is megőrzi. Éppen ellenkezőleg, az ARM licencjogdíjaktól való folyamatos függőségét meg kell változtatni, hogy az elkerülhetetlen verseny közepette is nyereséges jövőt tudjon fenntartani.