Kako je Intel postal največji proizvajalec čipov na svetu: razvoj načrtovanja in tehnologije izdelave čipov

Intel je večnacionalna korporacija, ki že desetletja obvladuje trg oblikovanja in proizvodnje čipov. Kot vodilni v panogi je podjetje sklenilo odmevne posle in partnerstva z velikimi korporacijami, ki se ukvarjajo s proizvodnjo in montažo računalniških sistemov. Toda zakaj je Intel postal prevladujoči igralec pri oblikovanju čipov in kaj pa podjetja v istem sektorju? Zakaj Intelu primanjkuje konkurence in kaj je imelo njegovega pomembnega konkurenta ARM v temi, kljub temu, da ima velik trg? Poglejmo, kaj je Intelu prineslo trenutno močno stališče in zakaj bi njegove zadnje objave o prihodnjih podvigih pomenile nov uspeh za podjetje.

Prvi korak k evoluciji: Intel lansira 4004

Če bi se začeli ukvarjati s tem, kako nastanejo procesorji, kot jih poznamo, bi se morali vrniti v preteklost do odkritja silicija. Procesorji so se sprva razvili v čip skozi čas iz stikal in vrat, kot je predlagal Nikola Tesla in tranzistorjev, ki so jih izumili v Bell Labs v štiridesetih letih. Čeprav je evolucija morda segala v preteklost, so bili za sodobno generacijo procesorji vedno opredeljeni z imenom Intel.

Vir slike: Intel

Po ustanovitvi leta 1968 se je Intel ukvarjal z razvojem procesorjev na podlagi naročila za velike korporacije in eno od takšnih naročil je bilo od japonskega Busicom Corp., ki je od Intela zahteval, da jim izdela pošiljko mikroprocesorja po meri, ki je bil v celoti integriran v en sam majhen čip. Intel je to storil s pomočjo fizika Federica Faggina. Ker je novi Intel 4004 deloval s polno funkcionalnostjo v testnih okoljih, ga je Intel končno predstavil kot komercialno dostopen kos tehnologije. To ni zaznamovalo le Intelovega prodora v proizvodnjo čipov za posamezne računalnike, ampak je tudi začelo vrsto raziskav in eksperimentiranja za spremembo in končno prevlado nad osebno računalniško izkušnjo uporabnikov.

Arhitektura x86: Intelova prevlada nad proizvodnjo in oblikovanjem čipov

Intelu 4004 so sledili njegovi nasledniki vse do leta 1981. Toda pred tem je Intel zabeležil nov uspeh v arhitekturi oblikovanja čipov, za katero si takrat nihče ni mislil, da bo postala osnova za prihodnost oblikovanja čipov in proizvodne tehnologije za ne samo Intel, pa tudi drugi potencialni konkurenti v tej panogi.

Vir slike: Tech Radar

Vsak CPU je zasnovan v skladu s posebnim ISA, kar pomeni arhitektura nabora navodil , ki v bistvu pove, da CPU opravi svoje delo. Ta navodila, ki so napisana v zbirnem jeziku, poganjajo matematične kode CPE-ja, zato nadzorujejo CPE-jevo razumevanje ukazov, obdelavo in končno izvedbo. Arhitektura x86 je bila podoben nabor navodil, ki se je prvič znašla v vsem tem prek Intelovih procesorjev 8086 leta 1978. Arhitektura x86 se tehnično imenuje arhitektura CISC (Complex Instruction Set Computing).Preprosto povedano, CISC je narejen za izvajanje zapletenih ukazov na računalniku, tako da je procesor dovolj sposoben za razumevanje več operativnih navodil kot ene podatkovne reže. To računalniškemu sistemu omogoča zagon aplikacij in programske opreme, ki za delovanje potrebuje več pomnilnika.

Uspeh arhitekture x86: Intel je premagal Motorola in postal industrijski standard

Vir slike: Wccftech

Ime "x86" je izhajalo iz začetne linije procesorjev, ki jih je Intel lansiral s pripono "86", kot so 8086, 80186 in 80286. Intelu je nato na trgu konkurirala Motorola serija 68000 procesorjev, ki so bili izbrani za Apple Macintosh . Vendar je združljivost x86 za starejše in novejše naprave Intelu olajšala obstanek na trgu. Poleg tega je neuspeh Macintosha povzročil nesposobnost Motorola, da bi svoje procesorje v velikih količinah zagotovila takratnemu vodilnemu v panogi IBM-u , ki se je kasneje odločil nadaljevati poslovanje z Intelom. In tu je x86 postal industrijski standard, ki je prisilil druge, da na istem temeljijo svoj klonirani niz arhitekture in navodil za čip.

AMD: Prvi tekmovalec

AMD, okrajšava za Advanced Micro Devices Inc.je bila ustanovljena v istem času, ko je bil ustanovljen Intel. AMD, tako kot so Intel soustanovili nekdanji zaposleni v istem podjetju Fairchild Semiconductors. AMD je začel kot drugi dobavitelj za sam Fairchild, kasneje pa je šel tudi v skupno podjetje z nemškim konglomeratom Siemens. Toda AMD je naredil preboj, ko je Intel zagotovil AMD-ju baze podatkov svoje arhitekture x86. Ko je IBM napredoval z Intelom, je v pogodbi postavil pogoj, da bo Intel moral IBM-u zagotoviti proizvajalca drugega vira za procesorje, ki temeljijo na x86, in AMD je dobil ponudbo. To je povzročilo desetletno partnerstvo med AMD in Intelom. V tem obdobju je AMD po Intelu ostal drugi vir za procesorje x86, v naslednjih petih letih pa je lansiral lastne procesorje, klonirane iz arhitekture x86, tako

V trenutnem scenariju je AMD edini konkurent Intelu v industriji oblikovanja čipov. Vendar ima Intel lasten postopek izdelave, ki mu omogoča, da zagotovi bolj kakovosten material v svojih procesorjih. Po drugi strani AMD še vedno oddaja proizvodnjo in se ukvarja s težavami z ogrevanjem. Vendar se je AMD-jeva nova arhitektura čipa Ryzen izkazala za uspešno in je na določenih ravneh presegla Intel na trgu. Toda Intel še vedno prevladuje na področju osebnih računalnikov in strežnikov v industriji čipov.

ARM Holdings: Novo odkritje

ARM Holdings se je prej imenoval Acorn Computers, kjer je nekaj inženirjev iz Cambridgea odkrilo energetsko učinkovit procesorski čip. Razlika je bila v tem, da je bil ta čip zasnovan na popolnoma drugačni arhitekturi, imenovani RISC (Zmanjšana navodila za nastavitev računalništva). Za razliko od CISC je bila ta arhitektura sposobna obdelati vse izračune za CPE v posameznih podatkovnih paketih, kar je računalniku omogočilo, da se spopade tudi z osnovnimi težavami pri shranjevanju. Ampak obstaja ulov. Čeprav lahko čipi, ki temeljijo na RISC, ločeno sprejmejo vse vrste ukazov CPU v pomnilniku, taka arhitektura ne bi mogla opravljati obsežnih nalog računalniškega sistema in ne bi mogla izvajati programske opreme, ki zahteva več pomnilnika. To je zato, ker bi pomnilnik porabili podatki o navodilih v sorazmerno veliki količini. Tudi če je čip zasnovan tako, da lahko poganja strežnik ali sistem z večjim pomnilnikom, ne bi bil stroškovno učinkovit in bi se celo soočil z velikimi zamiki ter težavami s toploto in poškodbami.

Vir slike: Macmint

Vendar je bila ena prednost. Novi čipi RISC so lahko delovali z manj energije in so lahko celo uporabljali energijo bližnjih preostalih komponent. Zaradi tega so ti čipi imeli najboljše možnosti za uspeh za prenosne naprave, kar je privedlo do dogovora med Acornom in Appleom za Applove naprave Newton. Newtonu ni uspelo, vendar se je slišalo, da obstaja procesor, ki lahko deluje na prenosnih napravah. Ime ARMje bilo ustanovljeno leta 1998 IPO podjetja in od takrat je ARM pridobil več kot dvajset korporacij, ki se ukvarjajo s kakršnimi koli raziskavami in razvojem polprevodnikov. Podjetje je od takrat veliko vlagalo v raziskave in je postalo vir arhitekture različnih procesorjev, ki poganjajo sodobne pametne telefone blagovnih znamk, kot sta Samsung in Apple. Torej, če kadar koli slišite Qualcomm ali Cortex, vedite, da je v ozadju vključen ARM.

Torej, zakaj nihče ni slišal za ARM?

ARM je ena najuspešnejših britanskih korporacij. Toda razlog, da nihče v resnici ne ve o podjetju, je ta, da nikoli ne načrtuje ali izdeluje čipov v svojem imenu. ARM je raziskovalna organizacija, ki je razvila, nadgradila in izboljšala svojo arhitekturo nabora čipov. V zameno za te raziskave in arhitekturo ARM zaračunava oblikovalcem in proizvajalcem licenčnino za uporabo svoje intelektualne lastnine, prav tako pa zaračuna licenčnine za vsak čipset, ki se prodaja v njihovih pametnih telefonih. Energijsko učinkoviti čipi so se izkazali za uspešne pri pametnih telefonih in so se izkazali za učinkovite pri izvajanju prenosnih naprav višjega razreda, ki izvajajo majhne aplikacije.

Toda ARM se zdaj v prihodnosti sooča z veliko težavo s konkurenco. Veliko podjetij je zdaj začelo izdelovati svoje CPU in GPU. Qualcomm je en tak primer. To poskušajo tudi drugi. Samsung je tudi poskušal izdelati učinkovit dizajn čipa; vendar razen Qualcomma nobeno drugo podjetje ni pokazalo pomembnega uspeha. Medtem je bil ARM izdajatelj licence drugim proizvajalcem pametnih telefonov, kot so Huawei, LG, Apple in Samsung, in jim še naprej zagotavlja arhitekturne zasnove.

Sredi nedavnih dogodkov v poravnavi Qualcomm in Apple ter najnovejše prepovedi Huaweija si proizvajalci pametnih telefonov prizadevajo za samozadostnost. Ali bo poslovni model ARM-a v prihodnosti uspel le odvisen od licenčnin za arhitekturne licence?

Bo ARM kdaj prevzel Intel?

Intel se je soočal z nekaterimi vzponi in padci v svojem poslovanju z oblikovanjem čipov, vendar je skoraj nemogoče odstraniti Intel zaradi njegovega britanskega kolega. Čeprav ima ARM večino trga pametnih telefonov, ima Intel in njegova arhitektura x86 lastna namizja, strežnike in drugo obsežno komunikacijsko opremo. Kot smo že omenili, arhitektura RISC ARM ni blizu kloniranju učinkovitega strežnika tipa CISC. RISC je bil vedno namenjen čipom za prenosne naprave in ARM zaenkrat še nima pomembnega napredka na področju prenosnikov in strežnikov v industriji čipov. Poleg tega ima Intel dolgoletno sodelovanje z IBM-om, zaradi česar je Intel v primerjavi z ARM-om v dobičkonosnem položaju. Poleg tega ima Intel tudi prednost blagovne znamke, ki je velik posel v trženjskem poslu.

Tudi Intelovi partnerski programi z drugimi podjetji se stopnjujejo. Intelov zadnji osrednji dogodek je predstavil svoje partnerstvo s podjetji, kot so HP, DELL in Acer, pri izdelavi učinkovitih prenosnikov za ustvarjalce vsebine, ter partnerstvo z Alienware za izdelavo prenosnikov, združljivih z igrami. Poleg tega je Intel pred kratkim napovedal svoje nove procesorje Ice Lake skupaj s svojimi načrti za lansiranje svojih vizionarskih prenosnikov Athena.Po drugi strani ARM ni poudaril ali napovedal kakršnega koli obsežnega razvoja ali diverzifikacije v zvezi s svojim odsekom za oblikovanje čipov. Glede na to dejstvo bi bili Intelovi novi procesorji Core 10 še ena luknja v industriji čipov, zlasti v razdelku, ki je osredotočen na napajanje namizja in strežnikov. Z nedavnim prevzemom ARM s strani Softbank ni jasno, kam bi ARM-jev posel oblikovanja čipov vodil naprej.

Ne moremo reči, da ARM ni več ali da ima Intel 100-odstotno uspešnost. Medtem ko je ARM še vedno vodilni pri oblikovanju čipov na osnovi pametnih telefonov, se Intel bori za trajnostni dobiček. To pomeni, da sta obe podjetji po prihodkih in tržnem deležu v ​​mešanem stanju. Ko pa govorimo o številkah, Intelova večnacionalna partnerstva in naložbe v nova podjetja predstavljajo njegove sorazmerno višje prihodke. Intel morda nima monopola na trgu, njegova osredotočenost na kakovostne dizajne čipov je vedno prinesla potrošnike in dolgotrajna blagovna znamka bo to verjetno ohranila tudi v prihodnosti. Nasprotno, stalna odvisnost ARM od licenčnin se mora spremeniti, da bi ohranila dobičkonosno prihodnost sredi neizogibne konkurence.