Cum Intel a devenit cel mai mare producător de cipuri din lume: evoluția tehnologiei de proiectare și fabricare a cipurilor

Intel este o corporație multinațională care a dominat piața de proiectare și producție de cipuri de zeci de ani. Fiind un lider în industrie, compania a obținut acorduri și parteneriate importante cu corporații importante implicate în producția și asamblarea sistemelor informatice. Dar de ce Intel a devenit un jucător dominant în domeniul designului de chipset-uri și cum rămâne cu companiile din același sector? De ce Intel nu are concurență și ce a ținut în întuneric deținerile sale proeminente ARM, în ciuda faptului că are o piață la scară largă? Să vedem ce a determinat Intel poziția sa actuală puternică și de ce ultimele sale anunțuri privind viitoarele proiecte ar marca un alt succes pentru companie.

Primul pas către evoluție: Intel lansează 4004

Dacă ar fi să începem să ne gândim la modul în care au apărut procesoarele așa cum îi cunoaștem, ar trebui să mergem înapoi în timp până la descoperirea Siliciului. Procesoarele au evoluat inițial într-un cip printr-un curs de timp de la comutatoare și porți, așa cum a propus Nikola Tesla și tranzistorii inventați la Bell Labs în anii patruzeci. În timp ce evoluția ar putea fi datată, dar pentru generația modernă, procesoarele au fost întotdeauna definite de numele Intel.

Sursa imagine: Intel

După înființarea sa în 1968, Intel a început să dezvolte procesoare pe bază de comandă pentru corporații mari, iar una dintre aceste comenzi a fost de la Busicom Corp. din Japonia, care i-a cerut Intel să le construiască un lot de un microprocesor personalizat, care să fie complet integrat într-un singur mic procesor. cip. Intel a făcut asta cu ajutorul fizicianului Federico Faggin. Pe măsură ce noul Intel 4004 a funcționat cu funcționalitate deplină în medii de testare, Intel l-a lansat în sfârșit ca o piesă de tehnologie disponibilă comercial. Acest lucru a marcat nu numai incursiunea Intel în producția de cipuri pentru computere individuale, ci a început și o serie de cercetări și experimente pentru a schimba și, în cele din urmă, a domina experiența de calcul personală a utilizatorilor.

Arhitectura x86: dominația Intel asupra producției și designului de cipuri

Intel 4004 a fost urmat de succesori proprii până în 1981. Dar înainte de asta, Intel a înregistrat un nou succes în arhitectura de proiectare a cipurilor, despre care la acea vreme nimeni nu credea că va deveni baza pentru viitorul tehnologiei de proiectare și fabricare a cipurilor nu numai pentru Intel dar și ceilalți potențiali concurenți din această industrie.

Sursa imagine: Tech Radar

Fiecare CPU este proiectat conform unui ISA specific, care înseamnă Instruction Set Architecture , care practic îi spune procesorului să-și facă treaba. Aceste instrucțiuni, care sunt scrise în limbaj de asamblare, rulează codurile matematice ale procesorului, controlând astfel înțelegerea, procesarea și execuția finală a comenzilor CPU. Arhitectura x86 a fost un set similar de instrucțiuni, care și-a găsit primul loc în toate acestea prin procesoarele Intel 8086 în 1978. Arhitectura x86 este numită tehnic arhitectură CISC (Complex Instruction Set Computing).Cu cuvinte simple, CISC este creat pentru a executa comenzi complexe pe un computer, făcând procesoare suficient de capabile pentru a înțelege mai multe instrucțiuni operaționale ca un singur slot de date. Acest lucru permite sistemului computerului să ruleze aplicații și software care necesită mai multă memorie pentru a rula.

Succesul arhitecturii x86: Intel învinge Motorola pentru a deveni standardul industrial

Sursa imagine: Wccftech

Numele „x86” a fost derivat din linia inițială de procesoare lansată de Intel cu un sufix „86”, cum ar fi 8086, 80186 și 80286. Intel a fost apoi concurat pe piață de seria 68000 de procesoare de la Motorola , care au fost alese pentru Apple Macintosh. . Cu toate acestea, compatibilitatea cu versiunea inversă a x86 pentru dispozitivele mai vechi și mai noi a făcut ca Intel să rămână mai ușor pe piață. Mai mult, eșecul Macintosh a dus la incompetența Motorola de a furniza procesoarele lor în cantități mari liderului din industrie IBM , care mai târziu a decis să continue afacerile cu Intel. Și aici x86 a devenit un standard industrial, împingându-i pe alții să își bazeze setul clonat de arhitectură și instrucțiuni de cip pe același.

AMD: Primul concurent

AMD, prescurtare pentru Advanced Micro Devices Inc.a fost fondată în același timp în care Intel a fost fondat. AMD, la fel ca Intel a fost co-fondat de foștii angajați ai aceleiași companii numite Fairchild Semiconductors. AMD a început ca un al doilea furnizor pentru Fairchild și mai târziu a intrat într-o societate în comun cu conglomeratul german Siemens. Dar AMD a făcut o descoperire când Intel a furnizat lui AMD baze de date ale arhitecturii sale x86. Când IBM a continuat cu Intel, a pus o condiție în contract ca Intel să furnizeze IBM un producător al doilea pentru procesoarele sale bazate pe x86, iar AMD a primit oferta. Acest lucru a dus la un parteneriat de zece ani între AMD și Intel. În această perioadă, AMD a rămas furnizor al doilea pentru procesoare x86 după Intel, iar în următorii cinci ani, și-a lansat propriile procesoare clonate din arhitectura x86, astfel,

În scenariul actual, AMD este singurul concurent al Intel în industria de design de cipuri. Cu toate acestea, Intel are un proces de fabricație intern, care îi permite să asigure un material de mai bună calitate în procesoarele sale. Pe de altă parte, AMD încă externalizează fabricarea și se confruntă cu probleme de încălzire. Cu toate acestea, noua arhitectură de cip Ryzen a AMD s-a dovedit a fi de succes și a depășit Intel pe piață la anumite niveluri. Dar, Intel încă domină secțiunea PC și server din industria cipurilor.

ARM Holdings: O nouă descoperire

ARM Holdings a fost numit anterior Acorn Computers, unde câțiva ingineri de la Cambridge au descoperit un cip de procesor eficient din punct de vedere energetic. Diferența a fost că acest cip a fost proiectat pe o arhitectură complet diferită, numită RISC (Reduced instructions Set Computing). Spre deosebire de CISC, această arhitectură a fost capabilă să gestioneze toate calculele pentru CPU în pachete de date individuale, permițând computerului să accepte și problemele de bază în stocare. Dar există o captură. Deși cipurile bazate pe RISC pot stoca separat tot felul de comenzi ale procesorului, o astfel de arhitectură nu ar putea face sarcini de sistem la scară largă și nu ar putea rula software care necesită mai multă memorie. Acest lucru se datorează faptului că memoria ar fi consumată de datele de instrucțiuni în cantitate relativ mare. Chiar dacă un cip este proiectat capabil să ruleze un server sau un sistem cu memorie mai mare, nu ar fi rentabil și chiar s-ar confrunta cu întârzieri severe și probleme de căldură și daune.

Sursa imagine: Macmint

Dar, a existat un singur avantaj. Noile cipuri RISC au putut să funcționeze cu mai puțină putere și au fost chiar capabile să utilizeze energia componentelor reziduale din apropiere. Acest lucru a făcut ca aceste cipuri să fie cea mai bună șansă de succes pentru dispozitivele portabile și acest lucru a condus la o înțelegere între Acorn și Apple pentru dispozitivele Newton de la Apple. Newton a eșuat, dar s-a auzit că există un procesor care poate rula pe dispozitive portabile. Numele ARMa fost înființată în 1998 IPO a companiei, iar de atunci ARM a achiziționat peste douăzeci de corporații implicate în orice fel de afaceri de cercetare și dezvoltare a semiconductorilor. Compania a investit enorm în cercetare de atunci și a devenit o sursă a arhitecturii unei varietăți de procesoare care rulează smartphone-urile moderne ale unor mărci precum Samsung și Apple. Deci, dacă auziți oricând Qualcomm sau Cortex, știți că ARM este implicat în fundal.

Deci, de ce nimeni nu a auzit vreodată de ARM?

ARM este una dintre cele mai de succes corporații britanice. Dar motivul pentru care nimeni nu știe cu adevărat despre companie este că nu proiectează sau produce niciodată cipuri în nume propriu. ARM este o organizație dedicată cercetării, care și-a evoluat, modernizat și îmbunătățit arhitectura chipset-ului. În schimbul acestei cercetări și arhitecturi, ARM percepe designerilor și producătorilor o taxă de licență pentru utilizarea proprietății sale intelectuale și, de asemenea, percepe redevențe pentru fiecare chipset care este vândut pe smartphone-urile lor. Chipseturile eficiente din punct de vedere energetic s-au dovedit de succes pentru smartphone-uri și s-au dovedit eficiente în rularea dispozitivelor portabile de ultimă generație, care rulează aplicații de dimensiuni mici.

Dar, ARM se confruntă acum cu o problemă majoră de concurență în viitor. O mulțime de companii au început să-și creeze propriile procesoare și GPU-uri. Qualcomm este un astfel de exemplu. Și alții încearcă să facă asta. Samsung a încercat, de asemenea, să facă un design eficient de cip; cu toate acestea, în afară de Qualcomm, nicio altă companie nu a avut succes considerabil. Între timp, ARM a fost licențiator pentru alți producători de smartphone-uri precum Huawei, LG, Apple și Samsung și continuă să le ofere design-uri de arhitectură.

Pe fondul evoluțiilor recente ale acordului Qualcomm și Apple și al celei mai recente interdicții Huawei , producătorii de smartphone-uri vizează autosuficiență. Va prospera modelul de afaceri al ARM în viitor, doar fiind dependent de redevențele pe licențele de arhitectură?

Va prelua vreodată ARM Intel?

Intel s-a confruntat cu anumite suișuri și coborâșuri în afacerea sa de proiectare a cipurilor, dar este aproape imposibil să distrugi Intel pentru omologul său britanic. Deși ARM are un control pe majoritatea pieței de smartphone-uri, Intel și arhitectura sa x86 dețin desktop-uri, servere și alte echipamente de comunicații la scară largă. După cum sa spus mai devreme, arhitectura RISC a ARM nu este deloc aproape de a clona un server eficient de tip CISC. RISC a fost întotdeauna destinat cipurilor pentru dispozitive portabile, iar ARM nu a înregistrat încă progrese semnificative în secțiunea de laptopuri și servere din industria cipurilor. Mai mult, Intel are o relație de lungă durată cu IBM, ceea ce o pune pe Intel într-o poziție profitabilă în comparație cu ARM. Mai mult, Intel are, de asemenea, avantajul numelui de marcă, care este o problemă importantă în afacerile bazate pe marketing.

Programele de parteneriat ale Intel cu alte companii cresc, de asemenea,. Cel mai recent eveniment principal al Intel și-a prezentat parteneriatul cu companii precum HP, DELL și Acer pentru a face laptopuri eficiente pentru creatorii de conținut, precum și un parteneriat cu Alienware pentru a face laptopuri compatibile cu jocuri. Mai mult, Intel și-a anunțat recent noile procesoare Ice Lake împreună cu planurile sale de a lansa laptopurile sale vizionare Athena.Pe de altă parte, ARM nu a evidențiat și nu a anunțat vreo dezvoltare sau diversificare la scară largă în ceea ce privește secțiunea de design de cipuri. Având în vedere acest fapt, noile procesoare Intel Core 10 ar fi o altă pătură în industria cipurilor, mai ales în secțiunea axată pe alimentarea desktop-urilor și a serverelor. Odată cu achiziția recentă a ARM de către Softbank, nu este clar unde ar conduce afacerea de proiectare a chipset-urilor ARM.

Nu se poate spune că ARM a dispărut sau că Intel are o rată de succes de 100%. În timp ce ARM este încă lider în designul de cipuri bazate pe smartphone-uri, Intel se luptă pentru profituri durabile. Aceasta înseamnă că ambele companii sunt în state mixte în ceea ce privește veniturile și cota de piață. Dar când vorbim despre cifre, parteneriatele multinaționale ale Intel și investițiile în noi întreprinderi reprezintă veniturile sale comparativ mai mari. Intel s-ar putea să nu aibă un monopol pe piață, concentrarea sa pe design-urile de chipset-uri de calitate i-a atras întotdeauna pe consumatori și este probabil ca numele de marcă de lungă durată să păstreze acest lucru în viitor. Dimpotrivă, dependența continuă a ARM de redevențele de licență trebuie să se schimbe pentru a susține un viitor profitabil în mijlocul concurenței inevitabile.