كيف أصبحت إنتل أكبر صانع للرقائق في العالم: تطور تصميم الرقائق وتكنولوجيا التصنيع

إنتل هي شركة متعددة الجنسيات سيطرت على سوق تصميم وتصنيع الرقائق لعقود. نظرًا لكونها رائدة في الصناعة ، فقد أبرمت الشركة صفقات وشراكات رفيعة المستوى مع الشركات الكبرى المشاركة في تصنيع أنظمة الكمبيوتر وتجميعها. ولكن لماذا أصبحت إنتل لاعباً مهيمناً في مجال تصميم الشرائح وماذا عن الشركات في نفس القطاع؟ لماذا تفتقر إنتل إلى المنافسة وما الذي أبقى مقتنياتها المنافسة البارزة ARM في الظلام على الرغم من وجود سوق واسع النطاق؟ دعونا نرى ما الذي جعل إنتل موقفها القوي الحالي ولماذا ستمثل إعلاناتها الأخيرة عن المشاريع المستقبلية نجاحًا آخر للشركة.

الخطوة الأولى نحو التطور: إنتل تطلق 4004

إذا كنا سنبدأ في الخوض في كيفية ظهور المعالجات كما نعرفها للوجود ، فسيتعين علينا العودة بالزمن إلى الوراء لاكتشاف السيليكون. تطورت المعالجات في البداية إلى شريحة خلال فترة زمنية من المفاتيح والبوابات ، كما اقترح نيكولا تيسلا والترانزستورات التي اخترعت في مختبرات بيل في الأربعينيات. في حين أن التطور قد يعود إلى الوراء ، ولكن بالنسبة للجيل الحديث ، فقد تم تعريف المعالجات دائمًا بالاسم Intel.

مصدر الصورة: Intel

بعد تأسيسها في عام 1968 ، كانت إنتل تعمل على تطوير المعالجات على أساس الطلب للشركات الكبيرة ، وكان أحد هذه الطلبات من شركة Busicom اليابانية التي طلبت من Intel أن تبني لهم شحنة من معالج دقيق مخصص ، والذي تم دمجه بالكامل في وحدة صغيرة واحدة. رقاقة. فعلت Intel ذلك بمساعدة الفيزيائي Federico Faggin. نظرًا لأن Intel 4004 الجديد يعمل بكامل وظائفه في بيئات الاختبار ، فقد أطلقت Intel أخيرًا كقطعة تقنية متاحة تجاريًا. لم يكن هذا علامة على دخول إنتل في تصنيع الرقائق لأجهزة الكمبيوتر الفردية فحسب ، بل بدأ أيضًا في سلسلة من الأبحاث والتجارب لتغيير تجربة الحوسبة الشخصية للمستخدمين والسيطرة عليها في النهاية.

بنية x86: هيمنة إنتل على تصنيع وتصميم الرقائق

تبع Intel 4004 خلفاء خاصين بها حتى عام 1981. ولكن قبل ذلك ، سجلت Intel نجاحًا جديدًا في هندسة تصميم الرقائق ، والتي لم يكن أحد يعتقد في ذلك الوقت أنها ستصبح أساسًا لمستقبل تصميم الرقائق وتكنولوجيا التصنيع ليس فقط Intel وكذلك المنافسين المحتملين الآخرين في هذه الصناعة.

مصدر الصورة: Tech Radar

تم تصميم كل وحدة معالجة مركزية وفقًا لمعيار ISA محدد ، وهو اختصار لـ Instruction Set Architecture ، والذي يخبر وحدة المعالجة المركزية بشكل أساسي أن تقوم بعملها. تعمل هذه التعليمات ، المكتوبة بلغة التجميع ، على تشغيل الرموز الرياضية لوحدة المعالجة المركزية ، وبالتالي ، تتحكم في فهم أوامر وحدة المعالجة المركزية ومعالجتها وتنفيذها النهائي. كانت بنية x86 عبارة عن مجموعة مماثلة من الإرشادات ، والتي وجدت طريقها لأول مرة إلى كل هذا من خلال معالجات Intel 8086 في عام 1978. تسمى بنية x86 تقنيًا بنية CISC (حوسبة مجموعة التعليمات المعقدة).بكلمات بسيطة ، تم تصميم CISC لتنفيذ أوامر معقدة على جهاز كمبيوتر عن طريق جعل المعالجات قادرة بشكل كافٍ على فهم تعليمات تشغيلية متعددة كفتحة بيانات واحدة. يتيح ذلك لنظام الكمبيوتر تشغيل التطبيقات والبرامج التي تتطلب المزيد من الذاكرة للتشغيل.

نجاح معمارية x86: إنتل تتفوق على موتورولا لتصبح معيار الصناعة

مصدر الصورة: Wccftech

اشتق اسم "x86" من السطر الأولي من المعالجات التي أطلقتها Intel بلاحقة "86" مثل 8086 و 80186 و 80286. ثم تنافست شركة Intel في السوق من خلال سلسلة معالجات Motorola 68000 ، والتي تم اختيارها لأجهزة Apple Macintosh . ومع ذلك ، فإن التوافق مع الإصدارات السابقة من x86 للأجهزة الأقدم والأحدث جعل من السهل على Intel البقاء في السوق. علاوة على ذلك ، أدى فشل Macintosh إلى عدم كفاءة Motorola في توفير معالجاتها بكميات كبيرة لشركة IBM الرائدة في هذا المجال ، والتي قررت لاحقًا المضي قدمًا في العمل مع Intel. وهذا هو المكان الذي أصبح فيه x86 معيارًا صناعيًا ، مما دفع الآخرين إلى بناء مجموعتهم المستنسخة من بنية الشرائح والتعليمات على نفس الأساس.

AMD: المنافس الأول

AMD ، اختصار لـ Advanced Micro Devices Inc.تأسست في نفس الوقت الذي تم فيه تأسيس إنتل. AMD ، تمامًا مثل Intel تم تأسيسها من قبل موظفين سابقين في نفس الشركة تسمى Fairchild Semiconductors. بدأت AMD كمورد ثان لشركة Fairchild نفسها ، ثم دخلت أيضًا في مشروع مشترك مع التكتل الألماني Siemens. لكن AMD حققت طفرة عندما زودت Intel AMD بقواعد بيانات لهندسة x86. عندما تقدمت شركة IBM في العمل مع شركة Intel ، وضعت شرطًا في العقد يقضي بضرورة أن تقدم Intel لشركة IBM شركة مصنعة من المصدر الثاني لمعالجاتها المستندة إلى x86 ، وحصلت AMD على العرض. نتج عن ذلك شراكة لمدة عشر سنوات بين AMD و Intel. في هذه الفترة ، ظلت AMD هي المورد الثاني لمعالجات x86 بعد Intel ، وفي السنوات الخمس المقبلة ، أطلقت معالجاتها الخاصة المستنسخة من بنية x86 ، وبالتالي ،

في السيناريو الحالي ، تعتبر AMD هي المنافس الوحيد لشركة Intel في صناعة تصميم الرقائق. ومع ذلك ، فإن إنتل لديها عملية تصنيع داخلية ، مما يسمح لها بضمان مواد ذات جودة أفضل في معالجاتها. من ناحية أخرى ، لا تزال AMD تقوم بالاستعانة بمصادر خارجية للتصنيع وتتعامل مع مشكلات التدفئة. ومع ذلك ، فقد أثبتت بنية شريحة Ryzen الجديدة من AMD نجاحها وتفوقت على Intel في السوق بمستويات معينة. ولكن ، لا تزال Intel تهيمن على قسم أجهزة الكمبيوتر والخوادم في صناعة الرقائق.

ARM Holdings: اكتشاف جديد

كانت ARM Holdings تسمى في وقت سابق Acorn Computers ، حيث اكتشف عدد قليل من المهندسين من كامبريدج شريحة معالج موفرة للطاقة. كان الاختلاف هو أن هذه الشريحة صممت على بنية مختلفة تمامًا أطلق عليها اسم RISC (تعليمات مختصرة ضبط الحوسبة). على عكس CISC ، كانت هذه البنية قادرة على التعامل مع جميع العمليات الحسابية لوحدة المعالجة المركزية في حزم بيانات واحدة ، مما يسمح للكمبيوتر بأخذ المشكلات الأساسية في التخزين أيضًا. لكن هناك مشكلة. على الرغم من أن الشرائح المستندة إلى RISC يمكن أن تأخذ جميع أنواع أوامر وحدة المعالجة المركزية في التخزين بشكل منفصل ، فإن هذه البنية لن تكون قادرة على القيام بمهام نظام الكمبيوتر على نطاق واسع ولن تكون قادرة على تشغيل البرامج التي تتطلب المزيد من الذاكرة. وذلك لأن الذاكرة سيتم استهلاكها بواسطة بيانات التعليمات بكميات كبيرة نسبيًا. حتى إذا تم تصميم شريحة قادرة على تشغيل خادم أو نظام ذي ذاكرة أكبر ، فلن تكون فعالة من حيث التكلفة وستواجه أيضًا تأخيرات شديدة وقضايا تتعلق بالحرارة والأضرار.

مصدر الصورة: Macmint

لكن كانت هناك ميزة واحدة. كانت رقائق RISC الجديدة قادرة على العمل بطاقة أقل وكانت قادرة حتى على استخدام طاقة المكونات المتبقية القريبة. جعل هذا من هذه الرقائق أفضل فرصة للنجاح للأجهزة المحمولة ، وقد أدى ذلك إلى صفقة بين Acorn و Apple لأجهزة Apple's Newton. فشل نيوتن ، لكن ظهرت الكلمة أن هناك معالجًا يمكن تشغيله على الأجهزة المحمولة. اسم ARMتأسست في عام 1998 للاكتتاب العام للشركة ، ومنذ ذلك الحين استحوذت ARM على أكثر من عشرين شركة تعمل في أي نوع من أعمال البحث والتطوير في مجال أشباه الموصلات. استثمرت الشركة بكثافة في الأبحاث منذ ذلك الحين وأصبحت مصدرًا لهندسة مجموعة متنوعة من المعالجات التي تدير الهواتف الذكية الحديثة لعلامات تجارية مثل Samsung و Apple. لذلك ، إذا سمعت في أي وقت عن Qualcomm أو Cortex ، فاعلم أن ARM متورط في الخلفية.

إذن ، لماذا لم يسمع أحد عن ARM؟

ARM هي واحدة من أنجح الشركات البريطانية. لكن السبب الذي لا يعرفه أحد حقًا عن الشركة هو أنها لا تصمم أو تصنع أبدًا رقائق باسمها. ARM هي منظمة مخصصة للأبحاث قامت بتطوير وتحديث وتحسين بنية شرائحها. في مقابل هذا البحث والهندسة المعمارية ، تفرض ARM رسومًا على المصممين والمصنعين مقابل استخدام ملكيتها الفكرية ، وتتقاضى أيضًا رسومًا عن كل مجموعة شرائح تُباع في هواتفهم الذكية. لقد أثبتت الشرائح الموفرة للطاقة نجاحها بالنسبة للهواتف الذكية وأثبتت فعاليتها في تشغيل الأجهزة المحمولة المتطورة التي تشغل تطبيقات صغيرة الحجم.

لكن ARM تواجه الآن مشكلة منافسة كبيرة في المستقبل. بدأت الكثير من الشركات الآن في إنشاء وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات الخاصة بها. شركة Qualcomm هي أحد الأمثلة على ذلك. يحاول الآخرون القيام بذلك أيضًا. تحاول Samsung أيضًا تصميم رقاقة فعالة ؛ ومع ذلك ، باستثناء Qualcomm ، لم تظهر أي شركة أخرى نجاحًا كبيرًا. وفي الوقت نفسه ، كانت ARM مُرخصًا لصانعي الهواتف الذكية الآخرين مثل Huawei و LG و Apple و Samsung وتواصل تزويدهم بتصميمات معمارية.

وسط التطورات الأخيرة في تسوية Qualcomm و Apple وأحدث حظر لشركة Huawei ، تهدف شركات تصنيع الهواتف الذكية إلى تحقيق الاكتفاء الذاتي. هل سيزدهر نموذج عمل ARM في المستقبل فقط بالاعتماد على الإتاوات على التراخيص المعمارية؟

هل سيستحوذ ARM على Intel؟

واجهت إنتل بعض الصعود والهبوط في أعمالها في مجال تصميم الرقائق ، لكن يكاد يكون من المستحيل التخلص من شركة إنتل من أجل نظيرتها البريطانية. على الرغم من أن ARM لها سيطرة على غالبية سوق الهواتف الذكية ، فإن Intel وهندستها المعمارية x86 تمتلك أجهزة الكمبيوتر المكتبية والخوادم وغيرها من معدات الاتصال واسعة النطاق. كما ذكرنا سابقًا ، فإن بنية ARM's RISC ليست قريبة من استنساخ خادم فعال من نوع CISC. كان RISC دائمًا مخصصًا لرقائق الأجهزة المحمولة ولم يحقق ARM تقدمًا كبيرًا في قسم أجهزة الكمبيوتر المحمول والخادم في صناعة الرقائق حتى الآن. علاوة على ذلك ، تتمتع إنتل بعلاقة طويلة الأمد مع شركة آي بي إم مما يضع شركة إنتل في موقع مربح بالمقارنة مع ARM. علاوة على ذلك ، تتمتع إنتل أيضًا بميزة الاسم التجاري ، والتي تعد صفقة كبيرة في الأعمال التي يحركها التسويق.

تتصاعد أيضًا برامج شراكة إنتل مع الشركات الأخرى. عرض الحدث الرئيسي الأخير لشركة Intel شراكتها مع شركات مثل HP و DELL و Acer لصنع أجهزة كمبيوتر محمولة فعالة لمنشئي المحتوى ، بالإضافة إلى شراكة مع Alienware لصنع أجهزة كمبيوتر محمولة متوافقة مع الألعاب. علاوة على ذلك ، أعلنت إنتل مؤخرًا عن معالجات Ice Lake الجديدة إلى جانب خططها لإطلاق حواسيب أثينا المحمولة ذات الرؤية المستقبلية.من ناحية أخرى ، لم تبرز ARM أو تعلن عن أي تطوير أو تنويع واسع النطاق فيما يتعلق بقسم تصميم الرقائق. بالنظر إلى هذه الحقيقة ، ستكون معالجات Intel Core 10 الجديدة تأثيرًا آخر في صناعة الرقائق ، خاصة في القسم الذي يركز على تشغيل سطح المكتب والخوادم. مع الاستحواذ الأخير على ARM من قبل Softbank ، ليس من الواضح إلى أين ستقود أعمال تصميم شرائح ARM إلى أبعد من ذلك.

لا يمكن القول أن ARM قد انتهى أو أن Intel لديها معدل نجاح 100٪. في حين أن ARM لا تزال رائدة في تصميم الشرائح القائمة على الهواتف الذكية ، فإن Intel تكافح من أجل تحقيق أرباح مستدامة. هذا يعني أن كلا الشركتين في دول مختلطة من حيث الإيرادات وحصة السوق. ولكن عندما نتحدث عن الأرقام ، فإن شراكات إنتل متعددة الجنسيات واستثماراتها في مشاريع جديدة تمثل عائدات أعلى نسبيًا. قد لا يكون لدى Intel احتكار في السوق ، فقد كان تركيزها على تصميمات الشرائح عالية الجودة دائمًا هو المستهلك ، ومن المرجح أن يحافظ اسم العلامة التجارية طويل الأمد على ذلك في المستقبل. على العكس من ذلك ، يحتاج اعتماد ARM المستمر على حقوق الملكية إلى التغيير للحفاظ على مستقبل مربح وسط المنافسة الحتمية.