Jak firma Intel stała się największym na świecie producentem chipów: ewolucja projektowania i technologii wytwarzania chipów

Intel to międzynarodowa korporacja, która od dziesięcioleci zdominowała rynek projektowania i produkcji chipów. Będąc liderem w branży, firma zdobyła głośne transakcje i partnerstwa z dużymi korporacjami zajmującymi się produkcją i montażem systemów komputerowych. Ale dlaczego Intel stał się dominującym graczem w branży projektowania chipsetów i co z firmami z tego samego sektora? Dlaczego Intelowi brakuje konkurencji i co trzyma jego czołowego konkurenta w ARM w niewiedzy, mimo że ma rynek na dużą skalę? Zobaczmy, co sprawiło, że Intel ma obecnie silną pozycję i dlaczego jego najnowsze zapowiedzi przyszłych przedsięwzięć miałyby oznaczać kolejny sukces firmy.

Pierwszy krok w kierunku ewolucji: Intel wprowadza na rynek model 4004

Gdybyśmy mieli zacząć zastanawiać się, w jaki sposób powstają procesory, jakie znamy, musielibyśmy cofnąć się o wieki do odkrycia krzemu. Procesory początkowo ewoluowały w układy scalone z biegiem czasu od przełączników i bramek, zgodnie z propozycją Nikoli Tesli i tranzystorów wynalezionych w Bell Labs w latach czterdziestych. Chociaż ewolucja może sięgać wstecz, ale dla współczesnej generacji procesory zawsze były określane nazwą Intel.

Źródło obrazu: Intel

Po założeniu firmy w 1968 r. Intel zajmował się opracowywaniem procesorów na zamówienie dla dużych korporacji, a jedno z takich zamówień pochodziło z japońskiej firmy Busicom Corp., która poprosiła Intel o zbudowanie dla nich partii niestandardowego mikroprocesora, który zostałby w pełni zintegrowany w pojedynczym małym żeton. Intel zrobił to z pomocą fizyka Federico Faggina. Ponieważ nowy Intel 4004 działał z pełną funkcjonalnością w środowiskach testowych, Intel w końcu wprowadził go jako komercyjnie dostępną technologię. Oznaczało to nie tylko wejście Intela w produkcję chipów do indywidualnych komputerów, ale także rozpoczęto serię badań i eksperymentów, aby zmienić i ostatecznie zdominować doświadczenia użytkowników związane z komputerami osobistymi.

Architektura x86: dominacja Intela nad produkcją i projektowaniem chipów

Po Intelu 4004 następowali jego następcy aż do 1981 roku. Ale wcześniej Intel odnotował nowy sukces w architekturze projektowania układów scalonych, która w tamtym czasie nikt nie przypuszczał, że stanie się podstawą przyszłości projektowania układów i technologii produkcji nie tylko Intel, ale także inni potencjalni konkurenci w tej branży.

Źródło obrazu: Radar techniczny

Każdy procesor jest zaprojektowany zgodnie z konkretnym ISA, co oznacza architekturę zestawu instrukcji , co w zasadzie mówi procesorowi, aby wykonał swoją pracę. Te instrukcje, napisane w języku asemblerowym, uruchamiają kody matematyczne procesora, a zatem kontrolują rozumienie poleceń procesora, przetwarzanie i końcowe wykonanie. Architektura x86 była podobnym zestawem instrukcji, który po raz pierwszy znalazł się w tym wszystkim dzięki procesorom Intel 8086 w 1978 roku. Architektura x86 jest technicznie nazywana architekturą CISC (Complex Instruction Set Computing).Mówiąc prościej, CISC jest przeznaczony do wykonywania złożonych poleceń na komputerze poprzez tworzenie procesorów zdolnych do zrozumienia wielu instrukcji operacyjnych jako pojedynczego gniazda danych. Dzięki temu system komputerowy może uruchamiać aplikacje i oprogramowanie, które do działania wymaga więcej pamięci.

Sukces architektury x86: Intel pokonuje Motorolę, stając się standardem branżowym

Źródło obrazu: Wccftech

Nazwa „x86” wywodzi się od początkowej linii procesorów Intela wprowadzonych na rynek z sufiksem „86”, takim jak 8086, 80186 i 80286. Następnie Intel konkurował na rynku z serią procesorów 68000 firmy Motorola , które zostały wybrane dla Apple Macintosh . Jednak kompatybilność wsteczna x86 ze starszymi i nowszymi urządzeniami ułatwiła Intelowi utrzymanie się na rynku. Co więcej, niepowodzenie Macintosha spowodowało niekompetencję Motoroli w dostarczaniu dużych ilości swoich procesorów ówczesnemu liderowi branży IBM , który później zdecydował się na współpracę z Intelem. I właśnie tam x86 stał się standardem branżowym, zmuszając innych do oparcia ich sklonowanego zestawu architektury chipów i instrukcji na tym samym.

AMD: pierwszy konkurent

AMD, skrót od Advanced Micro Devices Inc.powstała w tym samym czasie, w którym powstał Intel. AMD, podobnie jak Intel, zostało założone przez byłych pracowników tej samej firmy o nazwie Fairchild Semiconductors. AMD zaczynało jako drugi dostawca dla samego Fairchild, a później zawiązało spółkę joint venture z niemieckim koncernem Siemens. Ale AMD dokonało przełomu, gdy Intel dostarczył AMD bazy danych swojej architektury x86. Kiedy IBM posunął się naprzód z Intelem, postawił warunek w kontrakcie, że Intel będzie musiał zapewnić IBM producenta drugiego źródła dla swoich procesorów x86, a AMD otrzymało ofertę. Zaowocowało to dziesięcioletnią współpracą między AMD i Intelem. W tym okresie AMD pozostało drugim po Intelu dostawcą procesorów x86, a w ciągu następnych pięciu lat wypuściło na rynek własne procesory sklonowane z architektury x86, dzięki czemu

W obecnym scenariuszu AMD jest jedynym konkurentem Intela w branży projektowania układów. Jednak Intel ma własny proces produkcji, który pozwala zapewnić lepszą jakość materiału w swoich procesorach. Z drugiej strony AMD nadal zleca produkcję na zewnątrz i zajmuje się problemami z ogrzewaniem. Jednak nowa architektura procesora AMD Ryzen okazała się sukcesem i na niektórych poziomach przewyższa Intela na rynku. Ale Intel nadal dominuje w branży komputerów i serwerów w branży chipów.

ARM Holdings: nowe odkrycie

Firma ARM Holdings wcześniej nazywała się Acorn Computers, gdzie kilku inżynierów z Cambridge odkryło energooszczędny chip procesorowy. Różnica polegała na tym, że ten chip został zaprojektowany na zupełnie innej architekturze nazwanej RISC (zredukowane instrukcje Set Computing). W przeciwieństwie do CISC, ta architektura była w stanie obsłużyć wszystkie obliczenia dla procesora w pojedynczych pakietach danych, umożliwiając komputerowi również rozwiązywanie podstawowych problemów związanych z przechowywaniem. Ale jest pewien haczyk. Chociaż chipy oparte na architekturze RISC mogą oddzielnie przechowywać w pamięci wszystkie rodzaje poleceń procesora, taka architektura nie byłaby w stanie wykonywać zadań systemu komputerowego na dużą skalę i nie byłaby w stanie uruchomić oprogramowania wymagającego większej ilości pamięci. Dzieje się tak, ponieważ pamięć byłaby zużywana przez dane instrukcji w stosunkowo dużej ilości. Nawet jeśli chip jest zaprojektowany tak, aby mógł obsługiwać serwer lub system z większą pamięcią, nie byłby opłacalny, a nawet napotkałby poważne opóźnienia oraz problemy z przegrzewaniem i uszkodzeniami.

Źródło obrazu: Macmint

Ale była jedna zaleta. Nowe chipy RISC były w stanie działać na mniejszej mocy, a nawet były w stanie wykorzystać energię pobliskich komponentów szczątkowych. To sprawiło, że chipy te miały największą szansę na sukces dla urządzeń przenośnych, a to doprowadziło do zawarcia umowy między Acorn i Apple na urządzenia Newton firmy Apple. Newton zawiódł, ale rozeszła się wieść, że istnieje procesor, który może działać na urządzeniach przenośnych. Nazwa ARMpowstała w 1998 roku IPO firmy i od tego czasu ARM przejęła ponad dwadzieścia korporacji zajmujących się wszelkiego rodzaju badaniami i rozwojem półprzewodników. Firma od tego czasu dużo zainwestowała w badania i stała się źródłem architektury różnych procesorów, które obsługują współczesne smartfony marek takich jak Samsung i Apple. Tak więc, jeśli kiedykolwiek usłyszysz Qualcomm lub Cortex, wiedz, że ARM działa w tle.

Dlaczego więc nikt nigdy nie słyszał o ARM?

ARM to jedna z najbardziej utytułowanych brytyjskich korporacji. Ale powodem, dla którego nikt tak naprawdę nie wie o firmie, jest to, że nigdy nie projektuje ani nie produkuje chipów pod własną nazwą. ARM to organizacja zajmująca się badaniami, która rozwinęła, unowocześniła i ulepszyła swoją architekturę chipsetu. W zamian za te badania i architekturę ARM pobiera od projektantów i producentów opłatę licencyjną za korzystanie z jej własności intelektualnej, a także pobiera tantiemy za każdy chipset sprzedawany w ich smartfonach. Energooszczędne chipsety sprawdziły się w przypadku smartfonów i okazały się skuteczne w obsłudze zaawansowanych urządzeń przenośnych, które obsługują aplikacje o niewielkich rozmiarach.

Jednak ARM stoi teraz w obliczu poważnego problemu z konkurencją w przyszłości. Wiele firm zaczęło teraz tworzyć własne procesory i karty graficzne. Jednym z takich przykładów jest Qualcomm. Inni też to próbują. Samsung starał się również stworzyć wydajną konstrukcję chipa; jednak poza Qualcommem żadna inna firma nie odniosła znaczącego sukcesu. Tymczasem ARM jest licencjodawcą innych producentów smartfonów, takich jak Huawei, LG, Apple i Samsung, i nadal dostarcza im projekty architektury.

Wśród ostatnich wydarzeń w ugodzie Qualcomm i Apple oraz najnowszego zakazu Huawei producenci smartfonów dążą do samowystarczalności. Czy model biznesowy ARM będzie dobrze prosperować w przyszłości, po prostu uzależniony od opłat licencyjnych od licencji architektonicznych?

Czy ARM kiedykolwiek przejmie firmę Intel?

Intel doświadczył pewnych wzlotów i upadków w swojej branży projektowania chipów, ale jest prawie niemożliwe, aby obalić Intela dla jego brytyjskiego odpowiednika. Chociaż ARM ma przewagę na większości rynku smartfonów, Intel i jego architektura x86 są właścicielami komputerów stacjonarnych, serwerów i innego sprzętu komunikacyjnego na dużą skalę. Jak wspomniano wcześniej, architektura RISC ARM nie zbliża się do klonowania wydajnego serwera typu CISC. RISC był zawsze przeznaczony dla chipów urządzeń przenośnych, a ARM nie dokonał jeszcze znaczącego postępu w sekcji laptopów i serwerów w branży chipów. Co więcej, Intel od dawna współpracuje z IBM, co stawia Intela w zyskownej pozycji w porównaniu z ARM. Co więcej, Intel ma również przewagę w postaci nazwy marki, która jest wielką sprawą w biznesie napędzanym marketingiem.

Programy partnerskie firmy Intel z innymi firmami również nasilają się. Ostatnie kluczowe wydarzenie Intela pokazało współpracę z takimi firmami jak HP, DELL i Acer w zakresie tworzenia wydajnych laptopów dla twórców treści, a także współpracę z firmą Alienware w zakresie tworzenia laptopów kompatybilnych z grami. Co więcej, Intel ogłosił niedawno swoje nowe procesory Ice Lake wraz z planami wprowadzenia na rynek swoich wizjonerskich laptopów Athena.Z drugiej strony ARM nie wskazał ani nie ogłosił żadnego rozwoju lub dywersyfikacji na dużą skalę w odniesieniu do sekcji projektowania chipów. Biorąc pod uwagę ten fakt, nowe procesory Intel Core 10 byłyby kolejnym wgnieceniem w branży chipów, szczególnie w sekcji skupiającej się na zasilaniu komputerów stacjonarnych i serwerów. Wraz z niedawnym przejęciem ARM przez Softbank nie jest jasne, gdzie biznes projektowania chipsetów ARM mógłby prowadzić dalej.

Nie można powiedzieć, że ARM zniknął lub że Intel ma 100% wskaźnik sukcesu. Podczas gdy ARM nadal jest liderem w projektowaniu chipów opartych na smartfonach, Intel walczy o trwałe zyski. Oznacza to, że obie firmy znajdują się w mieszanych stanach pod względem przychodów i udziału w rynku. Ale kiedy mówimy o liczbach, międzynarodowe partnerstwa Intela i inwestycje w nowe przedsięwzięcia zapewniają porównywalnie wyższe przychody. Intel może nie mieć monopolu na rynku, jego koncentracja na wysokiej jakości projektach chipsetów zawsze przyciągała konsumentów, a długotrwała nazwa marki prawdopodobnie utrzyma to w przyszłości. Wręcz przeciwnie, ciągła zależność ARM od opłat licencyjnych musi się zmienić, aby utrzymać rentowną przyszłość pośród nieuniknionej konkurencji.