Hur Intel blev världens största kretstillverkare: utvecklingen av chipdesign och tillverkningsteknik

Intel är ett multinationellt företag som har dominerat marknaden för chipdesign och tillverkning i decennier. Eftersom företaget är branschledande har företaget säkrat högprofilerade affärer och partnerskap med stora företag som är involverade i tillverkning och montering av datorsystem. Men varför har Intel blivit en dominerande aktör inom chipsetdesignbranschen och hur är det med företag inom samma sektor? Varför Intel saknar konkurrens och vad har hållit dess framstående konkurrent ARM-innehav i mörkret trots att de har en storskalig marknad? Låt oss se vad som fick Intels nuvarande kraftfulla ställning och varför dess senaste tillkännagivanden om framtida satsningar skulle markera ytterligare en framgång för företaget.

Första steget mot evolution: Intel lanserar 4004

Om vi ​​skulle börja fundera på hur processorer som vi känner dem till kommer till existens, skulle vi behöva gå evigheter tillbaka i tiden till upptäckten av Silicon. Processorer utvecklades till en början till ett chip genom en tidsförlopp från switchar och grindar, som föreslogs av Nikola Tesla och transistorer som uppfanns vid Bell Labs på fyrtiotalet. Även om utvecklingen kan dateras tillbaka, men för den moderna generationen har processorer alltid definierats av namnet Intel.

Bildkälla: Intel

Efter grundandet 1968 höll Intel på att utveckla processorer på beställningsbasis för stora företag, och en sådan beställning var från Japans Busicom Corp. som hade bett Intel att bygga dem en sändning av en anpassad mikroprocessor, som var helt integrerade i en enda liten chip. Intel gjorde det med hjälp av fysikern Federico Faggin. Eftersom den nya Intel 4004 fungerade med full funktionalitet i testmiljöer, lanserade Intel den äntligen som en kommersiellt tillgänglig teknik. Detta markerade inte bara Intels satsning på chiptillverkning för enskilda datorer, utan inledde också en rad forskning och experiment för att förändra och i slutändan dominera användarnas personliga datorupplevelse.

x86-arkitekturen: Intels dominans över chiptillverkning och design

Intel 4004 följdes av sina egna efterföljare fram till 1981. Men innan dess registrerade Intel en ny framgång inom chipdesignarkitektur, som vid den tiden ingen trodde skulle bli basen för framtiden för chipdesign och tillverkningsteknologi för inte bara Intel men också de andra potentiella konkurrenterna i denna bransch.

Bildkälla: Tech Radar

Varje CPU är designad enligt en specifik ISA, som står för Instruction Set Architecture , vilket i princip säger till CPU:n att göra sitt jobb. Dessa instruktioner, som är skrivna i assemblerspråk, kör de matematiska koderna för CPU:n och kontrollerar därför CPU:s kommandoförståelse, bearbetning och slutgiltiga exekvering. x86-arkitekturen var en liknande uppsättning instruktioner, som först hittade in i allt detta genom Intels 8086-processorer 1978. x86-arkitekturen kallas tekniskt sett CISC-arkitektur (Complex Instruction Set Computing).Med enkla ord är CISC gjord för att utföra komplexa kommandon på en dator genom att göra processorer tillräckligt kapabla för att förstå flera operationsinstruktioner som en enda dataplats. Detta gör att datorsystemet kan köra appar och programvara som kräver mer minne för att köras.

Framgång med x86-arkitektur: Intel slår Motorola för att bli industristandard

Bildkälla: Wccftech

Namnet "x86" härleddes från den initiala raden av processorer som Intel lanserade med suffixet "86" såsom 8086, 80186 och 80286. Intel konkurrerade sedan ut på marknaden av Motorolas 68000- serie av processorer, som valdes för Apple Macintosh . Men x86:s bakåtkompatibilitet för äldre och nyare enheter gjorde det lättare för Intel att stanna kvar på marknaden. Dessutom resulterade Macintoshs misslyckande i Motorolas inkompetens att tillhandahålla sina processorer i stora mängder till dåvarande industriledaren IBM , som senare beslutade sig för att gå vidare i affärer med Intel. Och det var där x86 blev en industristandard, som pressade andra att basera sin klonade uppsättning av chiparkitektur och instruktioner på samma.

AMD: Den första konkurrenten

AMD, förkortning för Advanced Micro Devices Inc.grundades samtidigt som Intel grundades. AMD, precis som Intel var med och grundade av de tidigare anställda på samma företag som heter Fairchild Semiconductors. AMD började som en andra leverantör för självaste Fairchild och gick senare också i ett joint venture med det tyska konglomeratet Siemens. Men AMD fick ett genombrott när Intel försåg AMD med databaser med sin x86-arkitektur. När IBM gick vidare med Intel ställde det villkoret i kontraktet att Intel skulle behöva förse IBM med en andra källa för sina x86-baserade processorer, och AMD fick budet. Detta resulterade i ett tioårigt samarbete mellan AMD och Intel. Under denna period förblev AMD den andra leverantören av x86-processorer efter Intel, och under de kommande fem åren lanserade AMD sina egna processorer klonade ur x86-arkitekturen, alltså,

I det aktuella scenariot är AMD den enda konkurrenten till Intel inom chipdesignbranschen. Däremot har Intel en egen tillverkningsprocess, vilket gör att det kan säkerställa ett material av bättre kvalitet i sina processorer. Å andra sidan, outsourcar AMD fortfarande tillverkning och hanterar uppvärmningsproblem. AMD:s nya Ryzen-chiparkitektur har dock visat sig vara framgångsrik och har överträffat Intel på marknaden på vissa nivåer. Men Intel dominerar fortfarande PC- och serverdelen av chipindustrin.

ARM Holdings: En ny upptäckt

ARM Holdings hette tidigare Acorn Computers, där några ingenjörer från Cambridge upptäckte ett kraftsnålt processorchip. Skillnaden var att detta chip designades på en helt annan arkitektur kallad RISC (Reduced instruktioner Set Computing). Till skillnad från CISC kunde den här arkitekturen hantera all beräkning för CPU:n i enstaka datapaket, vilket gjorde att datorn kunde ta grundläggande problem i lagring också. Men det finns en hake. Även om RISC-baserade chips kan ta alla typer av CPU-kommandon i lagring separat, skulle en sådan arkitektur inte kunna utföra storskaliga datorsystemuppgifter och skulle inte kunna köra programvara som kräver mer minne. Detta beror på att minnet skulle förbrukas av instruktionsdata i jämförelsevis stor kvantitet. Även om ett chip är designat för att kunna köra en server eller ett system med större minne, skulle det inte vara kostnadseffektivt och skulle till och med utsättas för allvarliga fördröjningar och problem med värme och skador.

Bildkälla: Macmint

Men det fanns en fördel. De nya RISC-chippen kunde köras på mindre ström och kunde till och med använda energin från närliggande restkomponenter. Detta gjorde dessa marker till den bästa chansen att lyckas för bärbara enheter, och detta ledde till en affär mellan Acorn och Apple för Apples Newton-enheter. Newton misslyckades, men ordet gick ut att det finns en processor som kan köras på bärbara enheter. Namnet ARMgrundades 1998 IPO av företaget, och sedan dess har ARM förvärvat över tjugo företag som är involverade i någon form av halvledarforskning och utvecklingsverksamhet. Företaget har investerat mycket i forskning sedan dess och har blivit en källa till arkitekturen för en mängd olika processorer som kör dagens smartphones från märken som Samsung och Apple. Så, om någon gång du hör Qualcomm eller Cortex, vet att ARM är inblandad i bakgrunden.

Så varför har ingen någonsin hört talas om ARM?

ARM är ett av de mest framgångsrika brittiska företagen. Men anledningen till att ingen riktigt känner till företaget är att det aldrig designar eller tillverkar chips i eget namn. ARM är en forskningsdedikerad organisation som har utvecklat, uppgraderat och förbättrat sin chipsetarkitektur. I utbyte mot denna forskning och arkitektur debiterar ARM designerna och tillverkarna en licensavgift för att använda sin immateriella egendom, och tar även ut royalties för varje chipset som säljs i deras smartphones. De strömsnåla kretsuppsättningarna har visat sig vara framgångsrika för smartphones och har visat sig vara effektiva för att köra avancerade bärbara enheter, som kör små applikationer.

Men ARM står nu inför ett stort konkurrensproblem i framtiden. Många företag har nu börjat tillverka sina egna CPU:er och GPU:er. Qualcomm är ett sådant exempel. Andra försöker göra det också. Samsung har också försökt göra en effektiv chipdesign; Men förutom Qualcomm har inget annat företag visat betydande framgångar. Samtidigt har ARM varit licensgivare till andra smartphonetillverkare som Huawei, LG, Apple och Samsung och det fortsätter att förse dem med arkitekturdesigner.

Mitt i den senaste utvecklingen i uppgörelsen mellan Qualcomm och Apple och det senaste Huawei-förbudet siktar smartphonetillverkare på att bli självförsörjande. Kommer ARM:s affärsmodell att trivas i framtiden bara genom att vara beroende av royalties på arkitektlicenser?

Kommer ARM någonsin att ta över Intel?

Intel har mött vissa upp- och nedgångar i sin chipdesignverksamhet, men det är nästan omöjligt att ta ner Intel för sin brittiska motsvarighet. Även om ARM har ett grepp om majoriteten av smartphonemarknaden, äger Intel och dess x86-arkitektur stationära datorer, servrar och annan storskalig kommunikationsutrustning. Som nämnts tidigare är ARMs RISC-arkitektur inte i närheten av att klona en effektiv server av CISC-typ. RISC var alltid avsedd för portabla enhetschips och ARM har ännu inte gjort några betydande framsteg inom laptop- och serverdelen av chipindustrin. Dessutom har Intel en långvarig relation med IBM vilket sätter Intel i en lönsam position i jämförelse med ARM. Dessutom har Intel också fördelen med varumärke, vilket är en stor sak i den marknadsföringsdrivna verksamheten.

Intels partnerskapsprogram med andra företag eskalerar också. Intels senaste keynote-evenemang visade upp sitt partnerskap med företag som HP, DELL och Acer för att göra effektiva bärbara datorer för innehållsskapare, samt ett partnerskap med Alienware för att göra spelkompatibla bärbara datorer. Dessutom tillkännagav Intel nyligen sina nya Ice Lake-processorer tillsammans med sina planer på att lansera sina visionära Athena-bärbara datorer.Å andra sidan har ARM inte lyft fram eller tillkännagett någon storskalig utveckling eller diversifiering när det gäller dess chipdesignsektion. Med tanke på detta faktum skulle Intels nya Core 10-processorer vara ytterligare en buckla i chipindustrin, särskilt i avsnittet fokuserat på att driva stationära datorer och servrar. Med det nyligen genomförda förvärvet av ARM av Softbank är det oklart vart ARM:s chipsetdesignverksamhet skulle leda vidare.

Det kan inte sägas att ARM är borta eller att Intel har 100 % framgång. Medan ARM fortfarande är ledande inom smarttelefonbaserad chipdesign, har Intel kämpat för hållbara vinster. Detta innebär att båda företagen befinner sig i blandade tillstånd vad gäller intäkter och marknadsandelar. Men när vi talar om siffror står Intels multinationella partnerskap och investeringar i nya satsningar för dess jämförelsevis högre intäkter. Intel kanske inte har ett monopol på marknaden, dess fokus på kvalitetschipset har alltid lett till konsumenter och det långvariga varumärket kommer sannolikt att bevara det i framtiden. Tvärtom måste ARM:s kontinuerliga beroende av licensersättningar förändras för att upprätthålla en lönsam framtid mitt i den oundvikliga konkurrensen.