Wie Intel zum weltgrößten Chiphersteller wurde: Evolution des Chipdesigns und der Fertigungstechnologie

Intel ist ein multinationales Unternehmen, das den Markt für Chipdesign und -herstellung seit Jahrzehnten dominiert. Als Branchenführer hat das Unternehmen hochkarätige Geschäfte und Partnerschaften mit großen Unternehmen abgeschlossen, die in der Herstellung und Montage von Computersystemen tätig sind. Aber warum hat sich Intel zu einem dominierenden Akteur im Chipsatz-Design entwickelt und was ist mit Unternehmen in der gleichen Branche? Warum fehlt es Intel an Konkurrenz und was hat seinen prominenten Konkurrenten ARM trotz eines großen Marktes im Dunkeln gehalten? Lassen Sie uns sehen, was Intel zu seiner aktuellen starken Position verholfen hat und warum seine neuesten Ankündigungen zukünftiger Projekte einen weiteren Erfolg für das Unternehmen bedeuten würden.

Erster Schritt in Richtung Evolution: Intel stellt 4004 . vor

Wenn wir uns näher damit befassen wollten, wie Prozessoren, wie wir sie kennen, entstehen, müssten wir bis zur Entdeckung des Siliziums eine Ewigkeit zurückgehen. Prozessoren entwickelten sich im Laufe der Zeit aus Schaltern und Gates zu einem Chip, wie es von Nikola Tesla vorgeschlagen wurde, und Transistoren, die in den vierziger Jahren bei Bell Labs erfunden wurden. Die Evolution mag zwar zurückdatieren, aber für die moderne Generation wurden Prozessoren immer unter dem Namen Intel definiert.

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Nach seiner Gründung im Jahr 1968 entwickelte Intel Prozessoren auf Auftragsbasis für große Unternehmen, und einer dieser Aufträge stammte von der japanischen Busicom Corp Chip. Intel tat dies mit Hilfe des Physikers Federico Faggin. Da der neue Intel 4004 in Testumgebungen mit voller Funktionalität arbeitete, brachte Intel ihn schließlich als kommerziell erhältliches Gerät auf den Markt. Dies markierte nicht nur Intels Vorstoß in die Chipherstellung für einzelne Computer, sondern begann auch eine Reihe von Forschungen und Experimenten, um das Personal Computing-Erlebnis der Benutzer zu verändern und letztendlich zu dominieren.

Die x86-Architektur: Intels Dominanz über Chipherstellung und -design

Dem Intel 4004 folgten bis 1981 eigene Nachfolger. Doch zuvor verzeichnete Intel einen neuen Erfolg in der Chipdesign-Architektur, von dem damals niemand dachte, dass er nicht nur die Grundlage für die Zukunft des Chipdesigns und der Fertigungstechnologie werden würde Intel, sondern auch die anderen potenziellen Konkurrenten in dieser Branche.

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Jede CPU ist nach einer bestimmten ISA entworfen, die für Instruction Set Architecture steht , die der CPU im Grunde sagt, dass sie ihre Arbeit erledigen soll. Diese Befehle, die in Assemblersprache geschrieben sind, führen die mathematischen Codes der CPU aus und steuern daher das Befehlsverständnis, die Verarbeitung und die endgültige Ausführung der CPU. Die x86-Architektur war ein ähnlicher Befehlssatz, der erstmals 1978 durch Intels 8086-Prozessoren Eingang in all dies fand. Die x86-Architektur wird technisch als CISC-Architektur (Complex Instruction Set Computing) bezeichnet.In einfachen Worten, CISC dient zur Ausführung komplexer Befehle auf einem Computer, indem Prozessoren in der Lage sind, mehrere Operationsbefehle als einen einzelnen Datenschlitz zu erfassen. Dadurch kann das Computersystem Apps und Software ausführen, deren Ausführung mehr Speicher erfordert.

Erfolg der x86-Architektur: Intel schlägt Motorola und wird Industriestandard

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Der Name „x86“ leitete sich von der ersten Reihe von Prozessoren ab, die Intel mit einem „86“-Suffix wie 8086, 80186 und 80286 auf den Markt brachte. Intel wurde dann auf dem Markt von Motorolas 68000- Prozessorserien konkurriert , die für Apple Macintosh ausgewählt wurden . Die Abwärtskompatibilität von x86 für ältere und neuere Geräte machte es Intel jedoch leichter, auf dem Markt zu bleiben. Darüber hinaus führte das Scheitern von Macintosh dazu, dass Motorola nicht in der Lage war, seine Prozessoren in großen Mengen an den damaligen Branchenführer IBM zu liefern , der sich später entschied, mit Intel zusammenzuarbeiten. Und hier wurde x86 zu einem Industriestandard, der andere dazu drängte, ihre geklonten Chiparchitekturen und Anweisungen darauf aufzubauen.

AMD: Der erste Konkurrent

AMD, kurz für Advanced Micro Devices Inc.wurde gleichzeitig mit der Gründung von Intel gegründet. AMD wurde ebenso wie Intel von den ehemaligen Mitarbeitern des gleichen Unternehmens namens Fairchild Semiconductors mitbegründet. AMD begann als zweiter Lieferant für Fairchild selbst und ging später auch ein Joint Venture mit dem deutschen Mischkonzern Siemens ein. Aber AMD schaffte einen Durchbruch, als Intel AMD Datenbanken seiner x86-Architektur zur Verfügung stellte. Als IBM mit Intel weitermachte, machte es im Vertrag eine Bedingung, dass Intel IBM einen Second-Source-Hersteller für seine x86-basierten Prozessoren zur Verfügung stellen musste, und AMD erhielt das Angebot. Daraus entstand eine zehnjährige Partnerschaft zwischen AMD und Intel. In dieser Zeit blieb AMD nach Intel der Zweitlieferant für x86-Prozessoren und brachte in den nächsten fünf Jahren eigene Prozessoren auf den Markt, die aus der x86-Architektur geklont wurden.

Im aktuellen Szenario ist AMD der einzige Konkurrent von Intel in der Chipdesign-Branche. Intel verfügt jedoch über einen hauseigenen Herstellungsprozess, der es ermöglicht, bei seinen Prozessoren eine bessere Materialqualität zu gewährleisten. Auf der anderen Seite lagert AMD die Fertigung immer noch aus und beschäftigt sich mit Heizungsproblemen. Die neue Ryzen-Chiparchitektur von AMD hat sich jedoch als erfolgreich erwiesen und hat Intel auf dem Markt auf bestimmten Ebenen übertroffen. Aber Intel dominiert immer noch den PC- und Serverbereich der Chipindustrie.

ARM Holdings: Eine neue Entdeckung

ARM Holdings hieß früher Acorn Computers, wo einige Ingenieure aus Cambridge einen energieeffizienten Prozessorchip entdeckten. Der Unterschied bestand darin, dass dieser Chip auf einer völlig anderen Architektur namens RISC (Reduced Instructions Set Computing) entwickelt wurde.. Im Gegensatz zu CISC war diese Architektur in der Lage, alle Berechnungen für die CPU in einzelnen Datenpaketen abzuwickeln, sodass der Computer auch grundlegende Speicherprobleme bewältigen konnte. Aber da ist ein Fang. Obwohl RISC-basierte Chips alle Arten von CPU-Befehlen separat im Speicher aufnehmen können, wäre eine solche Architektur nicht in der Lage, umfangreiche Computersystemaufgaben zu erledigen und wäre nicht in der Lage, Software auszuführen, die mehr Speicher benötigt. Dies liegt daran, dass der Speicher von Befehlsdaten in vergleichsweise großer Menge verbraucht würde. Selbst wenn ein Chip dafür ausgelegt ist, einen Server oder ein System mit größerem Speicher zu betreiben, wäre er nicht kosteneffizient und würde sogar mit erheblichen Verzögerungen sowie Hitze- und Beschädigungsproblemen konfrontiert sein.

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Aber es gab einen Vorteil. Die neuen RISC-Chips konnten mit weniger Strom betrieben werden und waren sogar in der Lage, die Energie benachbarter Restkomponenten zu nutzen. Dies machte diese Chips zu den besten Erfolgschancen für tragbare Geräte, und dies führte zu einem Deal zwischen Acorn und Apple für Apples Newton-Geräte. Newton ist gescheitert, aber es hat sich herumgesprochen, dass es einen Prozessor gibt, der auf tragbaren Geräten laufen kann. Der Name ARMwurde 1998 an den Börsengang des Unternehmens gegründet, und seitdem hat ARM über zwanzig Unternehmen erworben, die in jeglicher Art von Halbleiterforschung und -entwicklung tätig sind. Seitdem hat das Unternehmen stark in die Forschung investiert und ist zu einer Quelle für die Architektur einer Vielzahl von Prozessoren geworden, die die modernen Smartphones von Marken wie Samsung und Apple betreiben. Wenn Sie also jederzeit Qualcomm oder Cortex hören, wissen Sie, dass ARM im Hintergrund beteiligt ist.

Warum hat noch nie jemand von ARM gehört?

ARM ist eines der erfolgreichsten britischen Unternehmen. Aber der Grund, warum niemand wirklich über das Unternehmen Bescheid weiß, ist, dass es niemals Chips in seinem eigenen Namen entwickelt oder herstellt. ARM ist eine forschungsorientierte Organisation, die ihre Chipsatzarchitektur weiterentwickelt, aktualisiert und verbessert hat. Im Gegenzug für diese Forschung und Architektur berechnet ARM den Designern und Herstellern eine Lizenzgebühr für die Nutzung seines geistigen Eigentums sowie Lizenzgebühren für jeden Chipsatz, der in ihren Smartphones verkauft wird. Die energieeffizienten Chipsätze haben sich für Smartphones bewährt und haben sich beim Betrieb von tragbaren High-End-Geräten, die kleine Anwendungen ausführen, als effektiv erwiesen.

ARM steht jedoch in Zukunft vor einem großen Wettbewerbsproblem. Viele Unternehmen haben inzwischen damit begonnen, ihre eigenen CPUs und GPUs herzustellen. Qualcomm ist ein solches Beispiel. Das versuchen auch andere. Samsung hat auch versucht, ein effizientes Chipdesign zu entwickeln; außer Qualcomm hat jedoch kein anderes Unternehmen nennenswerten Erfolg gezeigt. Inzwischen ist ARM Lizenzgeber für andere Smartphone-Hersteller wie Huawei, LG, Apple und Samsung und stellt ihnen weiterhin Architekturdesigns zur Verfügung.

Inmitten der jüngsten Entwicklungen bei Qualcomm und Apples Vergleich und dem jüngsten Huawei-Verbot streben Smartphone-Hersteller die Selbstversorgung an. Wird das Geschäftsmodell von ARM in Zukunft gedeihen, wenn es nur von Lizenzgebühren für Architekturlizenzen abhängig ist?

Wird ARM jemals Intel übernehmen?

Intel hat in seinem Chipdesign-Geschäft einige Höhen und Tiefen erlebt, aber es ist fast unmöglich, Intel für sein britisches Gegenstück zu besiegen. Obwohl ARM den Großteil des Smartphone-Marktes in der Hand hält, besitzen Intel und seine x86-Architektur Desktops, Server und andere große Kommunikationsgeräte. Wie bereits erwähnt, ist die RISC-Architektur von ARM weit davon entfernt, einen effizienten CISC-Server zu klonen. RISC war immer für tragbare Gerätechips gedacht und ARM hat im Laptop- und Serverbereich der Chipindustrie noch keine nennenswerten Fortschritte gemacht. Darüber hinaus hat Intel eine langjährige Beziehung zu IBM, die Intel im Vergleich zu ARM in eine profitable Position bringt. Darüber hinaus hat Intel auch den Vorteil des Markennamens, was im marketinggetriebenen Geschäft eine große Rolle spielt.

Auch Intels Partnerschaftsprogramme mit anderen Unternehmen eskalieren. Intels neueste Keynote-Veranstaltung präsentierte seine Partnerschaft mit Unternehmen wie HP, DELL und Acer zur Herstellung effizienter Laptops für Content-Ersteller sowie eine Partnerschaft mit Alienware zur Herstellung spielkompatibler Laptops. Darüber hinaus hat Intel kürzlich seine neuen Ice-Lake-Prozessoren angekündigt, zusammen mit seinen Plänen, seine visionären Athena-Laptops auf den Markt zu bringen.Auf der anderen Seite hat ARM keine groß angelegte Entwicklung oder Diversifizierung in Bezug auf seinen Chipdesign-Bereich hervorgehoben oder angekündigt. Angesichts dieser Tatsache würden Intels neue Core-10-Prozessoren eine weitere Delle in der Chipindustrie darstellen, insbesondere in dem Bereich, der sich auf die Stromversorgung von Desktops und Servern konzentriert. Mit der kürzlich erfolgten Übernahme von ARM durch Softbank ist unklar, wohin das Chipsatz-Design-Geschäft von ARM weiter führen soll.

Es kann nicht gesagt werden, dass ARM weg ist oder dass Intel eine Erfolgsquote von 100 % hat. Während ARM immer noch führend im Smartphone-basierten Chipdesign ist, kämpft Intel um nachhaltige Gewinne. Dies bedeutet, dass sich beide Unternehmen in Bezug auf Umsatz und Marktanteil in gemischten Staaten befinden. Aber wenn wir über Zahlen sprechen, machen Intels multinationale Partnerschaften und Investitionen in neue Unternehmen seinen vergleichsweise höheren Umsatz aus. Intel hat vielleicht kein Monopol auf dem Markt, sein Fokus auf hochwertige Chipsatz-Designs hat seine Verbraucher schon immer angezogen und der langlebige Markenname wird dies wahrscheinlich auch in Zukunft bewahren. Im Gegenteil, die ständige Abhängigkeit von ARM von Lizenzgebühren muss sich ändern, um im unvermeidlichen Wettbewerb eine profitable Zukunft zu gewährleisten.