Intel กลายเป็นผู้ผลิตชิปรายใหญ่ที่สุดของโลกได้อย่างไร: วิวัฒนาการของเทคโนโลยีการออกแบบและการผลิตชิป

Intel เป็นบริษัทข้ามชาติที่ครองตลาดการออกแบบชิปและการผลิตมานานหลายทศวรรษ ในฐานะผู้นำในอุตสาหกรรม บริษัทได้ทำสัญญาและร่วมมือกับบริษัทใหญ่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและประกอบระบบคอมพิวเตอร์ แต่ทำไม Intel จึงเป็นผู้เล่นที่โดดเด่นในธุรกิจออกแบบชิปเซ็ต และแล้วบริษัทต่างๆ ในภาคส่วนเดียวกันล่ะ? เหตุใด Intel จึงขาดการแข่งขันและอะไรที่ทำให้การถือครอง ARM ของคู่แข่งที่โดดเด่นในความมืดแม้จะมีตลาดขนาดใหญ่ มาดูกันว่าอะไรทำให้จุดยืนที่ทรงพลังในปัจจุบันของ Intel และเหตุใดการประกาศล่าสุดเกี่ยวกับการลงทุนในอนาคตจึงถือเป็นอีกความสำเร็จหนึ่งของบริษัท

ก้าวแรกสู่วิวัฒนาการ: Intel เปิดตัว 4004

หากเราต้องเริ่มคิดว่าโปรเซสเซอร์ที่เรารู้จักมีมาอย่างไร เราจะต้องย้อนเวลากลับไปสู่การค้นพบซิลิคอน โปรเซสเซอร์เริ่มพัฒนาเป็นชิปในช่วงเวลาหนึ่งจากสวิตช์และเกตตามที่เสนอโดย Nikola Tesla และทรานซิสเตอร์ที่คิดค้นขึ้นที่ Bell Labs ในวัยสี่สิบ แม้ว่าวิวัฒนาการอาจล้าสมัยไปแล้ว แต่สำหรับเจนเนอเรชั่นสมัยใหม่ โปรเซสเซอร์ถูกกำหนดโดยชื่อ Intel เสมอ

ที่มาของภาพ: Intel

หลังจากก่อตั้งในปี 2511 Intel ได้พัฒนาโปรเซสเซอร์ตามคำสั่งสำหรับองค์กรขนาดใหญ่ และหนึ่งในคำสั่งดังกล่าวมาจาก Busicom Corp. ของญี่ปุ่น ซึ่งขอให้ Intel สร้างการส่งมอบไมโครโปรเซสเซอร์ที่กำหนดเอง ซึ่งรวมเข้ากับเครื่องขนาดเล็กเพียงเครื่องเดียว ชิป. Intel ทำเช่นนั้นด้วยความช่วยเหลือของนักฟิสิกส์ Federico Faggin เนื่องจาก Intel 4004ใหม่ทำงานอย่างเต็มรูปแบบในสภาพแวดล้อมการทดสอบ ในที่สุด Intel ก็เปิดตัวเป็นเทคโนโลยีที่มีจำหน่ายในท้องตลาด สิ่งนี้ไม่ได้เป็นเพียงการจู่โจมของ Intel ในการผลิตชิปสำหรับคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องเท่านั้น แต่ยังเริ่มต้นการวิจัยและการทดลองต่างๆ เพื่อเปลี่ยนแปลงและควบคุมประสบการณ์การใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของผู้ใช้ในที่สุด

สถาปัตยกรรม x86: การครอบงำของ Intel เหนือการผลิตและการออกแบบชิป

Intel 4004 ตามมาด้วยผู้สืบทอดมาจนถึงปี 1981 แต่ก่อนหน้านั้น Intel ได้ลงทะเบียนความสำเร็จครั้งใหม่ในด้านสถาปัตยกรรมการออกแบบชิป ซึ่งในขณะนั้นยังไม่มีใครคิดว่าจะเป็นพื้นฐานสำหรับอนาคตของการออกแบบชิปและเทคโนโลยีการผลิตไม่เพียงเท่านั้น Intel แต่ยังเป็นคู่แข่งที่มีศักยภาพในอุตสาหกรรมนี้อีกด้วย

ที่มาของภาพ: Tech Radar

CPU ทุกตัวได้รับการออกแบบตาม ISA เฉพาะ ซึ่งย่อมาจากInstruction Set Architectureซึ่งโดยทั่วไปจะบอกให้ CPU ทำงานของมัน คำแนะนำเหล่านี้ ซึ่งเขียนด้วยภาษาแอสเซมบลีรันรหัสทางคณิตศาสตร์ของ CPU ดังนั้น ควบคุมความเข้าใจคำสั่งของ CPU การประมวลผล และการดำเนินการขั้นสุดท้าย สถาปัตยกรรม x86 เป็นชุดคำสั่งที่คล้ายกัน ซึ่งพบครั้งแรกในทั้งหมดนี้ผ่านโปรเซสเซอร์ 8086 ของ Intel ในปี 1978 สถาปัตยกรรม x86 นั้นในทางเทคนิคเรียกว่าสถาปัตยกรรม CISC (Complex Instruction Set Computing)พูดง่ายๆ ก็คือ CISC สร้างขึ้นเพื่อสั่งงานคำสั่งที่ซับซ้อนบนคอมพิวเตอร์โดยทำให้โปรเซสเซอร์มีความสามารถเพียงพอสำหรับการทำความเข้าใจคำสั่งการปฏิบัติงานหลายคำสั่งเป็นช่องข้อมูลเดียว ซึ่งช่วยให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถเรียกใช้แอปและซอฟต์แวร์ที่ต้องใช้หน่วยความจำมากขึ้นในการทำงาน

ความสำเร็จของสถาปัตยกรรม x86: Intel แซงหน้า Motorola ให้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม

ที่มาของภาพ: Wccftech

ชื่อ “x86” มาจากกลุ่มเริ่มต้นของโปรเซสเซอร์ที่ Intel เปิดตัวพร้อมกับส่วนต่อท้าย “86” เช่น 8086, 80186 และ 80286 จากนั้น Intel เข้าแข่งขันในตลาดโดยโปรเซสเซอร์ซีรีส์68000 ของ Motorolaซึ่งได้รับเลือกสำหรับApple Macintosh . อย่างไรก็ตาม ความเข้ากันได้แบบย้อนหลังของ x86 สำหรับอุปกรณ์รุ่นเก่าและรุ่นใหม่ทำให้ Intel ยังคงอยู่ในตลาดได้ง่ายขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น ความล้มเหลวของ Macintosh ส่งผลให้ Motorola มีความสามารถในการจัดหาโปรเซสเซอร์ในปริมาณมากให้กับIBMซึ่งเป็นผู้นำในอุตสาหกรรมในขณะนั้นซึ่งต่อมาตัดสินใจทำธุรกิจร่วมกับ Intel และนั่นคือจุดที่ x86 กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม ผลักดันให้ผู้อื่นใช้ชุดสถาปัตยกรรมชิปโคลนและคำสั่งสอนในลักษณะเดียวกัน

AMD: คู่แข่งรายแรก

AMD ย่อมาจากAdvanced Micro Devices Inc.ได้ก่อตั้งขึ้นในช่วงเวลาเดียวกันกับการก่อตั้งอินเทล AMD ก็เหมือนกับ Intel ที่ก่อตั้งโดยอดีตพนักงานของบริษัทเดียวกันที่ชื่อว่า Fairchild Semiconductors AMD เริ่มต้นจากการเป็นซัพพลายเออร์รายที่สองสำหรับ Fairchild และต่อมายังได้ร่วมทุนกับกลุ่มบริษัท Siemens ของเยอรมัน แต่ AMD ประสบความสำเร็จอย่างมากเมื่อ Intel จัดหาฐานข้อมูลของสถาปัตยกรรม x86 ให้กับ AMD เมื่อ IBM ก้าวไปข้างหน้ากับ Intel นั้นได้มีเงื่อนไขในสัญญาว่า Intel จะต้องจัดหาผู้ผลิตแหล่งที่สองให้กับ IBM สำหรับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ x86 และ AMD ก็ได้รับการเสนอราคา ส่งผลให้เกิดความร่วมมือระหว่าง AMD และ Intel เป็นเวลา 10 ปี ในช่วงเวลานี้ AMD ยังคงเป็นซัพพลายเออร์อันดับสองสำหรับโปรเซสเซอร์ x86 รองจาก Intel และในอีกห้าปีข้างหน้า ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ของตัวเองที่ลอกแบบมาจากสถาปัตยกรรม x86 ดังนั้น

ในสถานการณ์ปัจจุบัน AMD เป็นคู่แข่งรายเดียวของ Intel ในอุตสาหกรรมการออกแบบชิป อย่างไรก็ตาม Intel มีกระบวนการผลิตภายใน ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงวัสดุที่มีคุณภาพดีขึ้นในโปรเซสเซอร์ ในทางกลับกัน AMD ยังคงเอาต์ซอร์ซและจัดการกับปัญหาความร้อน อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมชิป Ryzen ใหม่ของ AMD ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จและเหนือกว่า Intel ในตลาดในระดับหนึ่ง แต่ Intel ยังคงครองส่วนพีซีและเซิร์ฟเวอร์ของอุตสาหกรรมชิป

ARM Holdings: การค้นพบครั้งใหม่

ARM Holdings เดิมเรียกว่า Acorn Computers ซึ่งวิศวกรบางคนจากเคมบริดจ์ได้ค้นพบชิปประมวลผลที่ประหยัดพลังงาน ความแตกต่างคือชิปนี้ได้รับการออกแบบบนสถาปัตยกรรมที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงขนานนามRISC (ชุดคำสั่งที่ลดลง). ไม่เหมือนกับ CISC สถาปัตยกรรมนี้สามารถจัดการการคำนวณทั้งหมดสำหรับ CPU ในแพ็กเก็ตข้อมูลเดียว ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถจัดการกับปัญหาพื้นฐานในการจัดเก็บได้เช่นกัน แต่มีการจับ แม้ว่าชิปที่ใช้ RISC สามารถรับคำสั่ง CPU ได้ทุกประเภทในที่เก็บข้อมูลแยกจากกัน แต่สถาปัตยกรรมดังกล่าวจะไม่สามารถทำงานระบบคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ได้ และจะไม่สามารถเรียกใช้ซอฟต์แวร์ที่ต้องใช้หน่วยความจำเพิ่มได้ เนื่องจากหน่วยความจำจะถูกใช้โดยข้อมูลคำสั่งในปริมาณที่ค่อนข้างมาก แม้ว่าชิปจะได้รับการออกแบบให้สามารถรันเซิร์ฟเวอร์หรือระบบที่มีหน่วยความจำขนาดใหญ่ได้ แต่ก็ไม่คุ้มราคาและอาจเผชิญกับความล่าช้าอย่างรุนแรง รวมถึงปัญหาด้านความร้อนและความเสียหาย

ที่มาของภาพ: Macmint

แต่มีข้อดีอย่างหนึ่ง ชิป RISC ใหม่สามารถใช้พลังงานน้อยลงและสามารถใช้พลังงานของส่วนประกอบที่เหลือในบริเวณใกล้เคียงได้ สิ่งนี้ทำให้ชิปเหล่านี้เป็นโอกาสที่ดีที่สุดที่จะประสบความสำเร็จสำหรับอุปกรณ์พกพา และนำไปสู่ข้อตกลงระหว่าง Acorn และ Apple สำหรับอุปกรณ์ Newton ของ Apple นิวตันล้มเหลว แต่ได้ข่าวว่ามีโปรเซสเซอร์ที่สามารถทำงานบนอุปกรณ์พกพาได้ ชื่ออาร์มก่อตั้งขึ้นในปี 2541 การเสนอขายหุ้น IPO ของบริษัท และตั้งแต่นั้นมา ARM ก็ได้เข้าซื้อกิจการกว่า 20 บริษัทที่เกี่ยวข้องกับธุรกิจการวิจัยและพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ทุกประเภท บริษัทได้ลงทุนอย่างหนักในการวิจัยตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา และได้กลายเป็นที่มาของสถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์ต่างๆ ที่ใช้สมาร์ทโฟนสมัยใหม่ของแบรนด์ต่างๆ เช่น Samsung และ Apple ดังนั้น หากเมื่อใดก็ตามที่คุณได้ยิน Qualcomm หรือ Cortex ให้รู้ว่า ARM มีส่วนเกี่ยวข้องในเบื้องหลัง

เหตุใดจึงไม่มีใครเคยได้ยินเกี่ยวกับ ARM?

ARM เป็นหนึ่งในบริษัทอังกฤษที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด แต่เหตุผลที่ไม่มีใครรู้จริงๆ เกี่ยวกับบริษัทคือไม่เคยออกแบบหรือผลิตชิปในชื่อของตัวเอง ARM เป็นองค์กรที่เน้นการวิจัยโดยเฉพาะซึ่งมีการพัฒนา อัปเกรด และปรับปรุงสถาปัตยกรรมชิปเซ็ต เพื่อแลกกับการวิจัยและสถาปัตยกรรมนี้ ARM เรียกเก็บค่าธรรมเนียมใบอนุญาตจากนักออกแบบและผู้ผลิตสำหรับการใช้ทรัพย์สินทางปัญญา และยังเรียกเก็บค่าลิขสิทธิ์สำหรับชิปเซ็ตทุกตัวที่จำหน่ายในสมาร์ทโฟนของตน ชิปเซ็ตประหยัดพลังงานได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จสำหรับสมาร์ทโฟนและได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการใช้งานอุปกรณ์พกพาระดับไฮเอนด์ซึ่งใช้งานแอพพลิเคชั่นขนาดเล็ก

แต่ตอนนี้ ARM ประสบปัญหาการแข่งขันที่สำคัญในอนาคต หลายบริษัทเริ่มผลิต CPU และ GPU ของตัวเองแล้ว Qualcomm เป็นตัวอย่างหนึ่ง คนอื่นกำลังพยายามทำอย่างนั้นเช่นกัน ซัมซุงยังพยายามออกแบบชิปที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจาก Qualcomm แล้ว ไม่มีบริษัทอื่นใดที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก ในขณะเดียวกัน ARM ก็ได้รับใบอนุญาตให้กับผู้ผลิตสมาร์ทโฟนรายอื่นๆ เช่น Huawei, LG, Apple และ Samsung และยังคงให้บริการออกแบบสถาปัตยกรรมแก่พวกเขาต่อไป

ท่ามกลางการพัฒนาล่าสุดของQualcomm และข้อตกลงของ Appleและการแบน Huaweiล่าสุดผู้ผลิตสมาร์ทโฟนตั้งเป้าไปที่ความพอเพียง โมเดลธุรกิจของ ARM จะเติบโตในอนาคตเพียงแค่ต้องอาศัยค่าลิขสิทธิ์บนใบอนุญาตสถาปัตยกรรมหรือไม่

ARM จะเข้าครอบครอง Intel หรือไม่

Intel เผชิญกับช่วงขาขึ้นและขาลงในธุรกิจการออกแบบชิป แต่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะล้ม Intel สำหรับคู่สัญญาในอังกฤษ แม้ว่า ARM จะครองตลาดสมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ แต่ Intel และสถาปัตยกรรม x86 ก็มีเดสก์ท็อป เซิร์ฟเวอร์ และอุปกรณ์สื่อสารขนาดใหญ่อื่นๆ ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ สถาปัตยกรรม RISC ของ ARM ไม่มีที่ไหนเลยที่ใกล้กับการโคลนเซิร์ฟเวอร์ประเภท CISC ที่มีประสิทธิภาพ RISC มีไว้สำหรับชิปอุปกรณ์พกพาเสมอ และ ARM ยังไม่มีความคืบหน้าที่สำคัญในส่วนแล็ปท็อปและเซิร์ฟเวอร์ของอุตสาหกรรมชิปในตอนนี้ นอกจากนี้ Intel มีความสัมพันธ์อันยาวนานกับ IBM ซึ่งทำให้ Intel มีสถานะที่ทำกำไรได้เมื่อเปรียบเทียบกับ ARM นอกจากนี้ Intel ยังมีข้อได้เปรียบของชื่อแบรนด์ ซึ่งเป็นเรื่องใหญ่ในธุรกิจที่ขับเคลื่อนด้วยการตลาด

โครงการความร่วมมือระหว่าง Intel กับบริษัทอื่นๆ ก็กำลังทวีความรุนแรงขึ้นเช่นกัน งานปาฐกถาล่าสุดของ Intelแสดงให้เห็นถึงความร่วมมือกับบริษัทต่างๆ เช่น HP, DELL และ Acer ในการผลิตแล็ปท็อปที่มีประสิทธิภาพสำหรับผู้สร้างเนื้อหา รวมถึงการร่วมมือกับ Alienware ในการผลิตแล็ปท็อปที่เข้ากันได้กับการเล่นเกม นอกจากนี้ Intel เพิ่งประกาศโปรเซสเซอร์ Ice Lake ใหม่พร้อมกับแผนการที่จะเปิดตัวแล็ปท็อป Athena ที่มีวิสัยทัศน์ในทางกลับกัน ARM ไม่ได้เน้นหรือประกาศการพัฒนาขนาดใหญ่หรือการกระจายความเสี่ยงในส่วนที่เกี่ยวกับการออกแบบชิป จากข้อเท็จจริงนี้ โปรเซสเซอร์ Core 10 ใหม่ของ Intel จะเป็นอีกจุดหนึ่งในอุตสาหกรรมชิป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เน้นที่การขับเคลื่อนเดสก์ท็อปและเซิร์ฟเวอร์ ด้วยการเข้าซื้อกิจการ ARM โดย Softbank เมื่อไม่นานมานี้ จึงไม่มีความชัดเจนว่าธุรกิจการออกแบบชิปเซ็ตของ ARM จะเป็นผู้นำในด้านใดต่อไป

ไม่สามารถพูดได้ว่า ARM หายไปหรือ Intel มีอัตราความสำเร็จ 100% ในขณะที่ ARM ยังคงเป็นผู้นำในการออกแบบชิปบนสมาร์ทโฟน Intel ได้ดิ้นรนเพื่อผลกำไรที่ยั่งยืน ซึ่งหมายความว่าทั้งสองบริษัทอยู่ในสถานะผสมในแง่ของรายได้และส่วนแบ่งการตลาด แต่เมื่อเราพูดถึงตัวเลข ความร่วมมือข้ามชาติของ Intel และการลงทุนในกิจการใหม่มีส่วนทำให้รายรับค่อนข้างสูง Intel อาจไม่มีการผูกขาดในตลาด การมุ่งเน้นที่การออกแบบชิปเซ็ตที่มีคุณภาพทำให้ผู้บริโภคเข้าถึงได้เสมอ และชื่อแบรนด์ที่ยาวนานมีแนวโน้มที่จะรักษาไว้ซึ่งสิ่งนั้นในอนาคต ในทางตรงกันข้าม การพึ่งพาค่าลิขสิทธิ์ของ ARM อย่างต่อเนื่องจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงเพื่อรักษาอนาคตที่ทำกำไรท่ามกลางการแข่งขันที่หลีกเลี่ยงไม่ได้