Hoe Intel s werelds grootste chipmaker werd: evolutie van chipontwerp en productietechnologie

Intel is een multinationale onderneming die al tientallen jaren de markt voor chipontwerp en -productie domineert. Als marktleider heeft het bedrijf spraakmakende deals en partnerschappen gesloten met grote bedrijven die betrokken zijn bij de fabricage en assemblage van computersystemen. Maar waarom is Intel een dominante speler geworden op het gebied van chipsetontwerp en hoe zit het met bedrijven in dezelfde sector? Waarom heeft Intel geen concurrentie en wat heeft zijn prominente concurrent ARM-holdings in het ongewisse gehouden ondanks een grootschalige markt? Laten we eens kijken wat Intel zijn huidige krachtige houding heeft gegeven en waarom zijn laatste aankondigingen van toekomstige ondernemingen een nieuw succes voor het bedrijf zouden betekenen.

Eerste stap op weg naar evolutie: Intel lanceert de 4004

Als we ons zouden gaan verdiepen in het ontstaan ​​van processors zoals we die kennen, zouden we eeuwen terug moeten gaan in de tijd naar de ontdekking van Silicium. Processoren evolueerden in eerste instantie in de loop van de tijd naar een chip van schakelaars en poorten, zoals voorgesteld door Nikola Tesla en transistoren die in de jaren veertig bij Bell Labs werden uitgevonden. Hoewel de evolutie misschien gedateerd is, zijn processors voor de moderne generatie altijd gedefinieerd door de naam Intel.

Afbeeldingsbron: Intel

Na de oprichting in 1968 was Intel bezig met het ontwikkelen van processors op orderbasis voor grote bedrijven, en een zo'n order was van het Japanse Busicom Corp., dat Intel had gevraagd om een ​​partij aangepaste microprocessors voor hen te bouwen, die volledig waren geïntegreerd in een enkele kleine chippen. Intel deed dat met de hulp van natuurkundige Federico Faggin. Omdat de nieuwe Intel 4004 in testomgevingen met volledige functionaliteit werkte, lanceerde Intel hem uiteindelijk als een commercieel verkrijgbaar stukje technologie. Dit markeerde niet alleen Intel's inval in chipproductie voor individuele computers, maar begon ook een reeks onderzoek en experimenten om de persoonlijke computerervaring van gebruikers te veranderen en uiteindelijk te domineren.

De x86-architectuur: Intel's dominantie over chipproductie en ontwerp

De Intel 4004 werd tot 1981 gevolgd door zijn eigen opvolgers. Maar daarvoor boekte Intel een nieuw succes in chipontwerparchitectuur, waarvan niemand dacht dat het de basis zou worden voor de toekomst van chipontwerp en fabricagetechnologie voor niet alleen Intel, maar ook de andere potentiële concurrenten in deze branche.

Afbeeldingsbron: Tech Radar

Elke CPU is ontworpen volgens een specifieke ISA, wat staat voor Instruction Set Architecture , die de CPU in feite vertelt zijn werk te doen. Deze instructies, die in assembler zijn geschreven, voeren de wiskundige codes van de CPU uit en regelen daarom het begrip, de verwerking en de uiteindelijke uitvoering van de CPU. De x86-architectuur was een vergelijkbare reeks instructies, die voor het eerst zijn weg vond in dit alles via Intel's 8086-processors in 1978. De x86-architectuur wordt technisch gezien CISC-architectuur (Complex Instruction Set Computing) genoemd.In eenvoudige bewoordingen is CISC gemaakt voor het uitvoeren van complexe opdrachten op een computer door processors in staat te stellen die voldoende zijn om meerdere operationele instructies als een enkel gegevensslot te begrijpen. Hierdoor kan het computersysteem apps en software uitvoeren waarvoor meer geheugen nodig is.

Succes van x86-architectuur: Intel verslaat Motorola en wordt industriestandaard

Afbeeldingsbron: Wccftech

De naam "x86" is afgeleid van de eerste reeks processors die Intel lanceerde met een "86"-achtervoegsel, zoals 8086, 80186 en 80286. Intel werd vervolgens op de markt geconcurreerd door Motorola's 68000- serie processors, die werden gekozen voor Apple Macintosh . De achterwaartse compatibiliteit van x86 voor oudere en nieuwere apparaten maakte het echter gemakkelijker voor Intel om op de markt te blijven. Bovendien resulteerde het falen van Macintosh in Motorola's incompetentie om hun processors in grote hoeveelheden te leveren aan de toenmalige marktleider IBM , die later besloot zaken te gaan doen met Intel. En dat is waar x86 een industriestandaard werd en anderen ertoe aanzette hun gekloonde set van chiparchitectuur en instructies op hetzelfde te baseren.

AMD: de eerste concurrent

AMD, een afkorting voor Advanced Micro Devices Inc.werd opgericht in dezelfde tijd dat Intel werd opgericht. AMD is net als Intel mede opgericht door de voormalige werknemers van hetzelfde bedrijf Fairchild Semiconductors. AMD begon als tweede leverancier voor Fairchild zelf en ging later ook een joint venture aan met het Duitse conglomeraat Siemens. Maar AMD maakte een doorbraak toen Intel AMD databases van zijn x86-architectuur voorzag. Toen IBM verder ging met Intel, stelde het als voorwaarde in het contract dat Intel IBM zou moeten voorzien van een tweede-bronfabrikant voor zijn x86-gebaseerde processors, en AMD kreeg het bod. Dit resulteerde in een tienjarige samenwerking tussen AMD en Intel. In deze periode bleef AMD de tweede leverancier voor x86-processors na Intel, en in de komende vijf jaar lanceerde AMD zijn eigen processors gekloond uit de x86-architectuur.

In het huidige scenario is AMD de enige concurrent van Intel in de chipontwerpindustrie. Intel heeft echter een intern fabricageproces, waardoor het materiaal van betere kwaliteit in zijn processors kan garanderen. Aan de andere kant besteedt AMD nog steeds fabricage uit en heeft het te maken met verwarmingsproblemen. De nieuwe Ryzen-chiparchitectuur van AMD is echter succesvol gebleken en heeft op bepaalde niveaus beter gepresteerd dan Intel in de markt. Maar Intel domineert nog steeds het pc- en servergedeelte van de chipindustrie.

ARM Holdings: een nieuwe ontdekking

ARM Holdings heette vroeger Acorn Computers, waar een paar ingenieurs uit Cambridge een energiezuinige processorchip ontdekten. Het verschil was dat deze chip is ontworpen op een compleet andere architectuur genaamd RISC (Reduced Instructions Set Computing). In tegenstelling tot CISC was deze architectuur in staat om alle berekeningen voor de CPU in enkele datapakketten te verwerken, waardoor de computer ook basisproblemen in de opslag kon verwerken. Maar er is een addertje onder het gras. Hoewel op RISC gebaseerde chips allerlei soorten CPU-commando's afzonderlijk kunnen opslaan, zou een dergelijke architectuur geen grootschalige computersysteemtaken kunnen uitvoeren en geen software kunnen uitvoeren die meer geheugen vereist. Dit komt omdat het geheugen in relatief grote hoeveelheden zou worden verbruikt door instructiegegevens. Zelfs als een chip is ontworpen om een ​​server of systeem met groter geheugen te laten draaien, zou het niet kosteneffectief zijn en zou het zelfs te maken krijgen met ernstige vertragingen en problemen met hitte en schade.

Afbeeldingsbron: Macmint

Maar er was één voordeel. De nieuwe RISC-chips konden op minder stroom werken en waren zelfs in staat om de energie van nabijgelegen restcomponenten te gebruiken. Hierdoor hadden deze chips de meeste kans op succes voor draagbare apparaten, en dit leidde tot een deal tussen Acorn en Apple voor de Newton-apparaten van Apple. Newton faalde, maar het woord kwam naar buiten dat er een processor is die op draagbare apparaten kan draaien. De naam ARMwerd opgericht in 1998, de beursgang van het bedrijf, en sindsdien heeft ARM meer dan twintig bedrijven overgenomen die betrokken zijn bij alle soorten onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten op het gebied van halfgeleiders. Het bedrijf heeft sindsdien zwaar geïnvesteerd in onderzoek en is een bron geworden van de architectuur van een verscheidenheid aan processors die de moderne smartphones van merken als Samsung en Apple draaien. Dus als je Qualcomm of Cortex hoort, weet dan dat ARM op de achtergrond betrokken is.

Dus waarom heeft niemand ooit van ARM gehoord?

ARM is een van de meest succesvolle Britse bedrijven. Maar de reden dat niemand het bedrijf echt kent, is dat het nooit chips in eigen naam ontwerpt of produceert. ARM is een onderzoeksgerichte organisatie die haar chipsetarchitectuur heeft ontwikkeld, geüpgraded en verbeterd. In ruil voor dit onderzoek en deze architectuur rekent ARM de ontwerpers en fabrikanten een licentievergoeding aan voor het gebruik van zijn intellectuele eigendom, en brengt het ook royalty's in rekening voor elke chipset die in hun smartphones wordt verkocht. De energiezuinige chipsets zijn succesvol gebleken voor smartphones en zijn bewezen effectief in het uitvoeren van hoogwaardige draagbare apparaten, die kleine applicaties draaien.

Maar ARM staat nu voor een groot concurrentieprobleem in de toekomst. Veel bedrijven zijn nu begonnen met het maken van hun eigen CPU's en GPU's. Qualcomm is daar een voorbeeld van. Anderen proberen dat ook. Samsung heeft ook geprobeerd een efficiënt chipontwerp te maken; behalve Qualcomm heeft echter geen enkel ander bedrijf veel succes geboekt. Ondertussen is ARM een licentiegever van andere smartphonemakers zoals Huawei, LG, Apple en Samsung en blijft het hen architectuurontwerpen leveren.

Te midden van de recente ontwikkelingen in Qualcomm en Apple-schikking en het nieuwste Huawei-verbod , streven smartphonefabrikanten naar zelfvoorziening. Zal het bedrijfsmodel van ARM in de toekomst gedijen door alleen maar afhankelijk te zijn van royalty's op architectuurlicenties?

Zal ARM ooit Intel overnemen?

Intel heeft te maken gehad met bepaalde ups en downs in zijn chipontwerpactiviteiten, maar het is bijna onmogelijk om Intel neer te halen voor zijn Britse tegenhanger. Hoewel ARM het grootste deel van de smartphonemarkt in handen heeft, bezit Intel en zijn x86-architectuur desktops, servers en andere grootschalige communicatieapparatuur. Zoals eerder vermeld, komt de RISC-architectuur van ARM bij lange na niet in de buurt van het klonen van een efficiënte CISC-server. RISC was altijd bedoeld voor chips voor draagbare apparaten en ARM heeft tot nu toe geen significante vooruitgang geboekt in het laptop- en servergedeelte van de chipindustrie. Bovendien heeft Intel een langdurige relatie met IBM, waardoor Intel een winstgevende positie inneemt in vergelijking met ARM. Bovendien heeft Intel ook het voordeel van een merknaam, wat een groot probleem is in de marketinggedreven business.

De samenwerkingsprogramma's van Intel met andere bedrijven escaleren ook. Intel's laatste keynote-evenement toonde zijn samenwerking met bedrijven zoals HP, DELL en Acer om efficiënte laptops te maken voor makers van inhoud, evenals een samenwerking met Alienware om gaming-compatibele laptops te maken. Bovendien heeft Intel onlangs zijn nieuwe Ice Lake-processors aangekondigd, samen met zijn plannen om zijn visionaire Athena-laptops te lanceren.Aan de andere kant heeft ARM geen grootschalige ontwikkeling of diversificatie aangekondigd of aangekondigd met betrekking tot zijn chipontwerpsectie. Gezien dit feit zouden Intel's nieuwe Core 10-processors een nieuwe deuk in de chipindustrie zijn, vooral in de sectie die gericht is op het aandrijven van desktops en servers. Met de recente overname van ARM door Softbank is het onduidelijk waar de chipsetontwerpactiviteiten van ARM verder toe zouden leiden.

Er kan niet worden gezegd dat ARM weg is of dat Intel een slagingspercentage van 100% heeft. Hoewel ARM nog steeds de leider is op het gebied van op smartphones gebaseerde chipontwerp, worstelt Intel met duurzame winsten. Dit betekent dat beide bedrijven zich in gemengde staten bevinden wat betreft omzet en marktaandeel. Maar als we het over cijfers hebben, dan zijn Intel's multinationale partnerschappen en investeringen in nieuwe ondernemingen verantwoordelijk voor de relatief hogere inkomsten. Intel heeft misschien geen monopolie op de markt, de focus op hoogwaardige chipsetontwerpen heeft altijd consumenten opgeleverd en de duurzame merknaam zal dat waarschijnlijk in de toekomst behouden. Integendeel, ARM's voortdurende afhankelijkheid van licentieroyalty's moet veranderen om een ​​winstgevende toekomst te behouden te midden van de onvermijdelijke concurrentie.