Як Intel стала найбільшим у світі виробником мікросхем: еволюція дизайну та технології виробництва мікросхем

Intel — це багатонаціональна корпорація, яка десятиліттями домінувала на ринку розробки та виробництва мікросхем. Будучи лідером галузі, компанія уклала резонансні угоди та партнерські відносини з великими корпораціями, що займаються виробництвом та монтажем комп’ютерних систем. Але чому Intel стала домінуючим гравцем у бізнесі розробки чіпсетів і як щодо компаній у цьому ж секторі? Чому Intel не вистачає конкуренції та що тримає в невідомості холдинги ARM її видатного конкурента, незважаючи на великий ринок? Давайте подивимося, що принесло Intel її нинішню потужну позицію і чому її останні оголошення про майбутні підприємства ознаменують черговий успіх компанії.

Перший крок до еволюції: Intel запускає 4004

Якби ми почали зупинятися на тому, як з’явилися процесори, якими ми їх знаємо, нам довелося б повернутися в минуле до відкриття кремнію. Процесори спочатку еволюціонували в чіп з плином часу від комутаторів і вентилів, як було запропоновано Нікола Тесла, і транзисторів, винайдених у Bell Labs в сорокових роках. Хоча еволюція може бути датована минулим, але для сучасного покоління процесори завжди визначалися назвою Intel.

Джерело зображення: Intel

Після свого заснування в 1968 році Intel займалася розробкою процесорів на основі замовлень для великих корпорацій, і одне з таких замовлень було від японської Busicom Corp., яка попросила Intel створити для них партію спеціального мікропроцесора, який був повністю інтегрований в єдиний маленький чіп. Intel зробила це за допомогою фізика Федеріко Фаггіна. Оскільки новий Intel 4004 працював з повною функціональністю в тестових середовищах, Intel нарешті випустила його як комерційно доступну техніку. Це ознаменувало не лише набіг Intel на виробництво мікросхем для окремих комп’ютерів, але й поклав початок ряду досліджень та експериментів, щоб змінити та в кінцевому підсумку домінувати в персональному комп’ютерному досвіді користувачів.

Архітектура x86: перевага Intel над виробництвом і дизайном мікросхем

За Intel 4004 слідували власні наступники аж до 1981 року. Але до цього Intel зафіксувала новий успіх в архітектурі проектування чіпів, яка на той час ніхто не думав, що стане основою для майбутнього дизайну і технології виробництва мікросхем не лише для Intel, а також інших потенційних конкурентів у цій галузі.

Джерело зображення: Tech Radar

Кожен процесор розроблений відповідно до певного ISA, що означає « Архітектура набору інструкцій» , яка в основному наказує ЦП виконувати свою роботу. Ці інструкції, написані мовою асемблера, запускають математичні коди ЦП, таким чином, контролюють розуміння команд ЦП, обробку та остаточне виконання. Архітектура x86 була подібним набором інструкцій, які вперше знайшли свій шлях до всього цього через процесори Intel 8086 у 1978 році. Архітектура x86 технічно називається архітектурою CISC (Complex Instruction Set Computing).Простими словами, CISC створений для виконання складних команд на комп’ютері, роблячи процесори достатньо здатними для розуміння кількох операційних інструкцій як одного слота даних. Це дозволяє комп’ютерній системі запускати програми та програмне забезпечення, для роботи яких потрібно більше пам’яті.

Успіх архітектури x86: Intel перевершує Motorola, щоб стати галузевим стандартом

Джерело зображення: Wccftech

Назва «x86» походить від початкової лінійки процесорів, які Intel випустила із суфіксом «86», наприклад 8086, 80186 і 80286. Тоді Intel конкурувала на ринку з серією процесорів Motorola 68000 , які були обрані для Apple Macintosh. . Однак зворотна сумісність x86 для старих і новіших пристроїв полегшила Intel, щоб залишитися на ринку. Більше того, невдача Macintosh призвела до некомпетентності Motorola надавати свої процесори у великих кількостях тодішньому лідеру галузі IBM , який пізніше вирішив продовжити бізнес з Intel. І саме тут x86 став галузевим стандартом, що спонукало інших базувати свій клонований набір архітектури чіпа та інструкцій на тому ж.

AMD: Перший конкурент

AMD, скорочення від Advanced Micro Devices Inc.була заснована в той самий час, коли була заснована Intel. AMD, як і Intel, була співзасновником колишніх співробітників тієї ж компанії під назвою Fairchild Semiconductors. AMD починала як другий постачальник для самої Fairchild, а пізніше також створила спільне підприємство з німецьким конгломератом Siemens. Але AMD зробила прорив, коли Intel надала AMD бази даних своєї архітектури x86. Коли IBM пішла вперед з Intel, вона поставила умову в контракті, що Intel повинна буде надати IBM виробника з другого джерела для своїх процесорів на базі x86, і AMD отримала заявку. Це призвело до десятирічного партнерства між AMD і Intel. У цей період AMD залишалася другим постачальником процесорів x86 після Intel, а в наступні п'ять років випустила власні процесори, клоновані з архітектури x86, таким чином,

У нинішньому сценарії AMD є єдиним конкурентом Intel у галузі дизайну чіпів. Однак у Intel є власний процес виготовлення, що дозволяє забезпечити кращу якість матеріалу для своїх процесорів. З іншого боку, AMD все ще передає виробництво на аутсорсинг і займається проблемами опалення. Однак нова архітектура чіпа AMD Ryzen виявилася успішною і на певних рівнях перевершила Intel на ринку. Але Intel все ще домінує в секторі ПК і серверів індустрії мікросхем.

ARM Holdings: Нове відкриття

ARM Holdings раніше називалася Acorn Computers, де кілька інженерів з Кембриджа виявили енергоефективний чіп процесора. Різниця полягала в тому, що цей чіп був розроблений на зовсім іншій архітектурі, яка отримала назву RISC (Reduced Instructions Set Computing). На відміну від CISC, ця архітектура була здатна обробляти всі обчислення для ЦП в окремих пакетах даних, дозволяючи комп’ютеру також вирішувати основні проблеми зі сховищем. Але є заковика. Хоча чіпи на основі RISC можуть приймати всі види команд ЦП у сховищі окремо, така архітектура не зможе виконувати великомасштабні задачі комп’ютерної системи і не зможе запускати програмне забезпечення, яке вимагає більше пам’яті. Це пов’язано з тим, що пам’ять буде споживана даними інструкцій у порівняно великій кількості. Навіть якщо чіп розроблений для роботи з сервером або системою з більшою пам’яттю, він не буде економічно ефективним і навіть зіткнеться з серйозними затримками та проблемами перегріву та пошкодження.

Джерело зображення: Macmint

Але була одна перевага. Нові чіпи RISC могли працювати на меншій потужності і навіть були здатні використовувати енергію сусідніх залишкових компонентів. Це зробило ці чіпи найкращими шансами на успіх для портативних пристроїв, і це призвело до угоди між Acorn та Apple щодо пристроїв Apple Newton. Ньютон зазнав невдачі, але почули, що є процесор, який може працювати на портативних пристроях. Ім'я ARMбула заснована в 1998 році на IPO компанії, і з тих пір ARM придбала понад двадцять корпорацій, що займаються будь-яким видом бізнесу з досліджень і розробок напівпровідників. З тих пір компанія інвестувала значні кошти в дослідження і стала джерелом архітектури різноманітних процесорів, на яких працюють сучасні смартфони таких брендів, як Samsung і Apple. Отже, якщо ви почуєте Qualcomm або Cortex, знайте, що ARM задіяний у фоновому режимі.

Отже, чому ніхто ніколи не чув про ARM?

ARM є однією з найуспішніших британських корпорацій. Але причина, по якій ніхто насправді не знає про компанію, полягає в тому, що вона ніколи не проектує і не виробляє чіпи від свого імені. ARM — це організація, що займається дослідженнями, яка розвивала, модернізувала та покращувала архітектуру чіпсета. В обмін на ці дослідження та архітектуру ARM стягує з дизайнерів і виробників ліцензійну плату за використання своєї інтелектуальної власності, а також стягує роялті за кожен чіпсет, який продається в їхніх смартфонах. Енергоефективні чіпсети виявилися успішними для смартфонів і виявилися ефективними в роботі високоякісних портативних пристроїв, які запускають програми невеликого розміру.

Але зараз ARM стикається з серйозною проблемою конкуренції в майбутньому. Зараз багато компаній почали виготовляти власні процесори та графічні процесори. Qualcomm є одним із таких прикладів. Інші також намагаються це зробити. Samsung також намагається створити ефективний дизайн чіпа; проте, крім Qualcomm, жодна інша компанія не показала значних успіхів. Тим часом ARM була ліцензіаром для інших виробників смартфонів, таких як Huawei, LG, Apple і Samsung, і продовжує надавати їм архітектурні проекти.

На тлі останніх подій у розрахунках Qualcomm і Apple і останньої заборони Huawei виробники смартфонів прагнуть до самодостатності. Чи буде бізнес-модель ARM процвітати в майбутньому, будучи залежною від гонорарів за архітектурні ліцензії?

Чи ARM колись поглине Intel?

Intel зіткнулася з певними злетами і падіннями у своєму бізнесі з розробки чіпів, але майже неможливо позбутися від Intel замість свого британського аналога. Хоча ARM володіє більшістю ринку смартфонів, Intel і її архітектура x86 володіють настільними комп’ютерами, серверами та іншим великомасштабним комунікаційним обладнанням. Як зазначалося раніше, архітектура RISC ARM ні на що не схожа до клонування ефективного сервера типу CISC. RISC завжди призначався для чіпів портативних пристроїв, а ARM поки не має значного прогресу в сегменті ноутбуків і серверів індустрії чіпів. Крім того, Intel має давні стосунки з IBM, що ставить Intel у вигідну позицію порівняно з ARM. Крім того, Intel також має перевагу бренду, що є важливою справою в маркетинговому бізнесі.

Партнерські програми Intel з іншими компаніями також загострюються. На останньому ключовому заході Intel було продемонстровано партнерство з такими компаніями, як HP, DELL і Acer, щоб створити ефективні ноутбуки для творців контенту, а також партнерство з Alienware для виробництва ноутбуків, сумісних з іграми. Крім того, Intel нещодавно анонсувала свої нові процесори Ice Lake разом із планами випуску своїх далекоглядних ноутбуків Athena.З іншого боку, ARM не висвітлював і не оголосив про будь-які масштабні розробки або диверсифікацію в частині дизайну чіпів. З огляду на цей факт, нові процесори Intel Core 10 стануть ще однією вм’ятиною в індустрії чіпів, особливо в розділі, присвяченому живленню настільних комп’ютерів і серверів. З недавнім придбанням ARM Softbank незрозуміло, куди приведе бізнес з розробки чіпсетів ARM далі.

Не можна сказати, що ARM зник або що Intel має 100% успіх. Хоча ARM все ще є лідером у розробці чіпів на базі смартфонів, Intel бореться за стабільний прибуток. Це означає, що обидві компанії перебувають у змішаних штатах щодо доходу та частки ринку. Але коли ми говоримо про цифри, багатонаціональні партнерства Intel та інвестиції в нові підприємства пояснюють її порівняно більший дохід. Intel, можливо, не має монополії на ринку, її зосередженість на якісному дизайні чіпсетів завжди приваблювала її споживачам, і довговічна назва бренду, ймовірно, збереже це в майбутньому. Навпаки, постійна залежність ARM від ліцензійних роялті має змінитися, щоб підтримувати прибуткове майбутнє серед неминучої конкуренції.