Come Intel è diventata il più grande produttore di chip al mondo: evoluzione del design dei chip e della tecnologia di produzione

Intel è una multinazionale che ha dominato per decenni il mercato della progettazione e produzione di chip. Essendo un leader del settore, l'azienda ha ottenuto accordi e partnership di alto profilo con le principali società coinvolte nella produzione e assemblaggio di sistemi informatici. Ma perché Intel è diventata un attore dominante nel business della progettazione di chipset e che dire delle aziende dello stesso settore? Perché Intel manca di concorrenza e cosa ha tenuto all'oscuro le sue importanti partecipazioni ARM concorrente nonostante abbia un mercato su larga scala? Vediamo cosa ha dato a Intel la sua attuale posizione di forza e perché i suoi ultimi annunci di iniziative future segnerebbero un altro successo per l'azienda.

Primo passo verso l'evoluzione: Intel lancia il 4004

Se dovessimo iniziare a soffermarci su come nascono i processori come li conosciamo, dovremmo tornare indietro nel tempo fino alla scoperta del silicio. I processori inizialmente si sono evoluti in un chip nel corso del tempo da interruttori e porte, come proposto da Nikola Tesla e transistor inventati nei Bell Labs negli anni Quaranta. Mentre l'evoluzione potrebbe essere datata indietro, ma per la generazione moderna, i processori sono sempre stati definiti con il nome Intel.

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Dopo la sua fondazione nel 1968, Intel stava sviluppando processori su ordinazione per grandi aziende, e uno di questi ordini proveniva dalla giapponese Busicom Corp. che aveva chiesto a Intel di costruire loro una partita di un microprocessore personalizzato, che fosse completamente integrato in un singolo piccolo patata fritta. Intel lo ha fatto con l'aiuto del fisico Federico Faggin. Poiché il nuovo Intel 4004 operava a piena funzionalità negli ambienti di test, Intel lo ha finalmente lanciato come un pezzo tecnologico disponibile in commercio. Ciò ha segnato non solo l'incursione di Intel nella produzione di chip per i singoli computer, ma ha anche avviato una serie di ricerche e sperimentazioni per cambiare e, in definitiva, dominare l'esperienza di personal computing degli utenti.

L'architettura x86: il dominio di Intel sulla produzione e progettazione di chip

L'Intel 4004 è stato seguito da successori propri fino al 1981. Ma prima di ciò, Intel ha registrato un nuovo successo nell'architettura di progettazione dei chip, che all'epoca nessuno pensava sarebbe diventata la base per il futuro della progettazione di chip e della tecnologia di produzione non solo Intel ma anche gli altri potenziali concorrenti in questo settore.

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Ogni CPU è progettata per uno specifico ISA, che sta per Instruction Set Architecture , che sostanzialmente dice alla CPU di fare il suo lavoro. Queste istruzioni, scritte in linguaggio assembly, eseguono i codici matematici della CPU, controllando quindi la comprensione, l'elaborazione e l'esecuzione finale dei comandi della CPU. L'architettura x86 era un insieme di istruzioni simile, che si è fatto strada per la prima volta in tutto questo attraverso i processori Intel 8086 nel 1978. L'architettura x86 è tecnicamente chiamata architettura CISC (Complex Instruction Set Computing).In parole semplici, CISC è fatto per eseguire comandi complessi su un computer rendendo i processori abbastanza capaci di comprendere più istruzioni operative come un singolo slot di dati. Ciò consente al sistema informatico di eseguire app e software che richiedono più memoria per l'esecuzione.

Successo dell'architettura x86: Intel batte Motorola e diventa lo standard del settore

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Il nome "x86" è stato derivato dalla linea iniziale di processori Intel lanciata con un suffisso "86" come 8086, 80186 e 80286. Intel è stata poi contesa sul mercato dalla serie 68000 di processori Motorola , che sono stati scelti per Apple Macintosh . Tuttavia, la retrocompatibilità di x86 per dispositivi vecchi e nuovi ha reso più facile per Intel rimanere sul mercato. Inoltre, il fallimento di Macintosh ha portato all'incapacità di Motorola di fornire i propri processori in grandi quantità all'allora leader del settore IBM , che in seguito ha deciso di andare avanti in affari con Intel. Ed è qui che x86 è diventato uno standard del settore, spingendo gli altri a basare il proprio set clonato di architettura di chip e istruzioni sullo stesso.

AMD: il primo concorrente

AMD, abbreviazione di Advanced Micro Devices Inc.è stata fondata nello stesso periodo in cui è stata fondata Intel. AMD, proprio come Intel è stata co-fondata dagli ex dipendenti della stessa azienda chiamata Fairchild Semiconductors. AMD ha iniziato come secondo fornitore per la stessa Fairchild e in seguito ha anche avviato una joint venture con il conglomerato tedesco Siemens. Ma AMD ha fatto un passo avanti quando Intel ha fornito ad AMD i database della sua architettura x86. Quando IBM è andata avanti con Intel, ha posto una condizione nel contratto che Intel avrebbe dovuto fornire a IBM un produttore di seconda fonte per i suoi processori basati su x86 e AMD ha ottenuto l'offerta. Ciò ha portato a una partnership decennale tra AMD e Intel. In questo periodo, AMD è rimasta fornitore di seconda fonte per i processori x86 dopo Intel, e nei successivi cinque anni ha lanciato i propri processori clonati dall'architettura x86, quindi,

Nello scenario attuale, AMD è l'unico concorrente di Intel nel settore della progettazione dei chip. Tuttavia, Intel ha un processo di fabbricazione interno, che le consente di garantire un materiale di migliore qualità nei suoi processori. D'altra parte, AMD sta ancora esternalizzando la fabbricazione e sta affrontando problemi di riscaldamento. Tuttavia, la nuova architettura del chip Ryzen di AMD si è dimostrata vincente e ha superato Intel nel mercato a determinati livelli. Ma Intel domina ancora la sezione PC e server dell'industria dei chip.

ARM Holdings: una nuova scoperta

ARM Holdings si chiamava in precedenza Acorn Computers, dove alcuni ingegneri di Cambridge hanno scoperto un chip del processore ad alta efficienza energetica. La differenza era che questo chip è stato progettato su un'architettura completamente diversa chiamata RISC (Reduced instructions Set Computing). A differenza di CISC, questa architettura era in grado di gestire tutti i calcoli per la CPU in singoli pacchetti di dati, consentendo al computer di affrontare anche i problemi di base dell'archiviazione. Ma c'è un problema. Sebbene i chip basati su RISC possano accettare separatamente tutti i tipi di comandi della CPU nella memoria, tale architettura non sarebbe in grado di eseguire attività di sistema su larga scala e non sarebbe in grado di eseguire software che richiede più memoria. Questo perché la memoria verrebbe consumata dai dati dell'istruzione in quantità relativamente grandi. Anche se un chip è progettato in grado di far funzionare un server o un sistema di memoria più grande, non sarebbe conveniente e affronterebbe anche gravi ritardi e problemi di calore e danni.

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Ma c'era un vantaggio. I nuovi chip RISC erano in grado di funzionare con meno energia e persino di utilizzare l'energia dei componenti residui vicini. Ciò ha reso questi chip le migliori possibilità di successo per i dispositivi portatili e questo ha portato a un accordo tra Acorn e Apple per i dispositivi Newton di Apple. Newton ha fallito, ma si è sparsa la voce che esiste un processore che può essere eseguito su dispositivi portatili. Il nome ARMè stata fondata nel 1998 IPO della società, e da allora ARM ha acquisito oltre venti società coinvolte in qualsiasi tipo di attività di ricerca e sviluppo di semiconduttori. Da allora, l'azienda ha investito molto nella ricerca ed è diventata una fonte dell'architettura di una varietà di processori che gestiscono gli smartphone moderni di marchi come Samsung e Apple. Quindi, se ogni volta che senti Qualcomm o Cortex, sappi che ARM è coinvolto in background.

Quindi, perché nessuno ha mai sentito parlare di ARM?

ARM è una delle società britanniche di maggior successo. Ma il motivo per cui nessuno conosce veramente l'azienda è che non progetta o produce mai chip a proprio nome. ARM è un'organizzazione dedicata alla ricerca che ha evoluto, aggiornato e migliorato la sua architettura del chipset. In cambio di questa ricerca e architettura, ARM addebita ai progettisti e ai produttori un canone per l'utilizzo della sua proprietà intellettuale e addebita anche royalties per ogni chipset venduto nei loro smartphone. I chipset a risparmio energetico si sono dimostrati efficaci per gli smartphone e si sono dimostrati efficaci nell'esecuzione di dispositivi portatili di fascia alta, che eseguono applicazioni di piccole dimensioni.

Ma, ARM ora deve affrontare un grave problema di concorrenza in futuro. Molte aziende hanno iniziato a creare le proprie CPU e GPU. Qualcomm è uno di questi esempi. Anche altri stanno provando a farlo. Samsung ha anche cercato di realizzare un design efficiente del chip; tuttavia, a parte Qualcomm, nessun'altra azienda ha mostrato un successo considerevole. Nel frattempo, ARM è stato licenziatario di altri produttori di smartphone come Huawei, LG, Apple e Samsung e continua a fornire loro progetti di architettura.

Tra i recenti sviluppi dell'accordo Qualcomm e Apple e l'ultimo divieto di Huawei , i produttori di smartphone puntano all'autosufficienza. Il modello di business di ARM prospererà in futuro semplicemente dipendendo dalle royalty sulle licenze architettoniche?

ARM rileverà mai Intel?

Intel ha affrontato alcuni alti e bassi nella sua attività di progettazione di chip, ma è quasi impossibile sconfiggere Intel per la sua controparte britannica. Sebbene ARM abbia una presa sulla maggior parte del mercato degli smartphone, Intel e la sua architettura x86 possiedono desktop, server e altre apparecchiature di comunicazione su larga scala. Come affermato in precedenza, l'architettura RISC di ARM non è affatto vicina alla clonazione di un efficiente server di tipo CISC. RISC è sempre stato pensato per chip di dispositivi portatili e ARM non ha ancora compiuto progressi significativi nella sezione laptop e server dell'industria dei chip. Inoltre, Intel ha una relazione di lunga data con IBM che mette Intel in una posizione redditizia rispetto ad ARM. Inoltre, Intel ha anche il vantaggio del marchio, che è un grosso problema nel business guidato dal marketing.

Anche i programmi di partnership di Intel con altre società stanno aumentando. L'ultimo evento chiave di Intel ha mostrato la sua partnership con aziende come HP, DELL e Acer per realizzare laptop efficienti per i creatori di contenuti, nonché una partnership con Alienware per realizzare laptop compatibili con i giochi. Inoltre, Intel ha recentemente annunciato i suoi nuovi processori Ice Lake insieme ai suoi piani per lanciare i suoi visionari laptop Athena.D'altra parte, ARM non ha evidenziato o annunciato alcuno sviluppo o diversificazione su larga scala per quanto riguarda la sua sezione di progettazione dei chip. Dato questo fatto, i nuovi processori Intel Core 10 rappresenterebbero un'altra ammaccatura nel settore dei chip, in particolare nella sezione incentrata sull'alimentazione di desktop e server. Con la recente acquisizione di ARM da parte di Softbank, non è chiaro dove porterebbe ulteriormente l'attività di progettazione di chipset di ARM.

Non si può dire che ARM sia sparito o che Intel abbia una percentuale di successo del 100%. Mentre ARM è ancora il leader nella progettazione di chip basati su smartphone, Intel ha lottato per profitti sostenibili. Ciò significa che entrambe le società sono in stati misti in termini di entrate e quote di mercato. Ma quando parliamo di numeri, le partnership multinazionali di Intel e gli investimenti in nuove iniziative spiegano le sue entrate relativamente più elevate. Intel potrebbe non avere un monopolio sul mercato, la sua attenzione ai design di chipset di qualità ha sempre attirato i suoi consumatori e il marchio di lunga durata probabilmente lo conserverà in futuro. Al contrario, la continua dipendenza di ARM dai diritti di licenza deve cambiare per sostenere un futuro redditizio in mezzo all'inevitabile concorrenza.