英特爾如何成為全球最大的芯片製造商：芯片設計和製造技術的演變

英特爾是一家跨國公司，幾十年來一直主導著芯片設計和製造市場。作為行業領導者，該公司與從事計算機系統製造和組裝的大公司達成了備受矚目的交易和合作夥伴關係。但是，為什麼英特爾已經成為芯片組設計業務的主導者，同行業的公司又如何呢？為什麼英特爾缺乏競爭，儘管擁有龐大的市場，是什麼讓其突出的競爭對手 ARM 持股處於黑暗之中？讓我們看看是什麼讓英特爾保持了當前的強勢立場，以及為什麼它最新發布的未來合資企業將標誌著該公司的又一次成功。

邁向進化的第一步：英特爾推出 4004

如果我們要開始深入研究我們所知道的處理器是如何出現的，我們將不得不回到過去發現矽的時代。處理器最初是經過一段時間從開關和門進化成芯片的，正如尼古拉·特斯拉所提出的那樣，以及貝爾實驗室在 40 年代發明的晶體管。雖然進化可能可以追溯到很久以前，但對於現代一代，處理器一直由英特爾這個名字來定義。

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1968 年成立後，英特爾開始為大公司開發基於訂單的處理器，其中一個訂單來自日本的 Busicom 公司，該公司要求英特爾為他們製造一批定制微處理器，這些微處理器完全集成到一個小型芯片。英特爾在物理學家 Federico Faggin 的幫助下做到了這一點。隨著新的 Intel 4004在測試環境中以完整功能運行，Intel 最終將其作為一項商用技術推出。這不僅標誌著英特爾進軍個人計算機芯片製造領域，而且開始了一系列研究和實驗，以改變並最終主宰用戶的個人計算體驗。

x86 架構：英特爾對芯片製造和設計的統治

直到 1981 年，英特爾 4004 才陸續推出了自己的繼任者。 但在此之前，英特爾在芯片設計架構方面取得了新的成功，當時沒有人認為它會成為未來芯片設計和製造技術的基礎，不僅是英特爾也是該行業的其他潛在競爭對手。

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每個 CPU 都是根據特定的 ISA 設計的，ISA 代表指令集架構，它基本上告訴 CPU 完成它的工作。這些用彙編語言編寫的指令運行 CPU 的數學代碼，因此控制 CPU 的命令理解、處理和最終執行。x86 架構是一組類似的指令，它於 1978 年通過 Intel 的 8086 處理器首次進入所有這些。x86 架構在技術上稱為CISC 架構（複雜指令集計算）。簡而言之，CISC 旨在通過使處理器能夠將多個操作指令理解為單個數據槽來在計算機上執行複雜的命令。這允許計算機系統運行需要更多內存才能運行的應用程序和軟件。

x86 架構的成功：英特爾擊敗摩托羅拉成為行業標準

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“x86”這個名字來源於英特爾推出的帶有“86”後綴的處理器的最初系列，如 8086、80186 和 80286。然後英特爾被摩托羅拉的 68000系列處理器競爭市場，該系列處理器被Apple Macintosh選中. 但是，x86 對舊設備和新設備的向後兼容性使英特爾更容易留在市場上。此外，Macintosh 的失敗導致摩托羅拉無法向當時的行業領導者IBM提供大量處理器，IBM後來決定繼續與英特爾開展業務。這就是 x86 成為行業標準的地方，推動其他人將他們克隆的芯片架構和指令集建立在相同的基礎上。

AMD：第一個競爭對手

AMD，Advanced Micro Devices Inc. 的縮寫。在英特爾成立的同時成立。AMD，就像英特爾一樣，是由同一家公司 Fairchild Semiconductors 的前員工共同創立的。AMD 開始時是 Fairchild 本身的第二個供應商，後來還與德國企業集團西門子成立了合資企業。但是當英特爾向 AMD 提供其 x86 架構的數據庫時，AMD 取得了突破。當 IBM 與英特爾合作時，它在合同中附加了一個條件，即英特爾必須為 IBM 提供第二家基於 x86 的處理器的製造商，而 AMD 中標。這導致 AMD 和英特爾之間建立了十年的合作夥伴關係。在此期間，AMD一直是繼Intel之後x86處理器的第二源供應商，並在接下來的五年中推出了自己的x86架構克隆處理器，因此，

在目前的情況下，AMD 是英特爾在芯片設計行業的唯一競爭對手。但是，英特爾擁有內部製造工藝，可以確保其處理器中的材料質量更高。另一方面，AMD 仍在外包製造並處理髮熱問題。不過，AMD新的銳龍芯片架構已經被證明是成功的，在一定程度上已經在市場上超越了英特爾。但是，英特爾仍然主導著芯片行業的個人電腦和服務器部分。

ARM Holdings：新發現

ARM Holdings 早些時候被稱為 Acorn Computers，劍橋的一些工程師在那裡發現了一種節能處理器芯片。不同之處在於該芯片是在完全不同的架構上設計的，稱為RISC（精簡指令集計算）. 與 CISC 不同的是，這種架構能夠在單個數據包中處理 CPU 的所有計算，允許計算機處理存儲中的基本問題。但有一個問題。雖然基於RISC的芯片可以將各種CPU命令單獨存儲在存儲器中，但這種架構無法完成大規模的計算機系統任務，也無法運行需要更多內存的軟件。這是因為內存會被比較大的指令數據消耗。即使芯片設計為能夠運行更大內存的服務器或系統，它也不會具有成本效益，甚至會面臨嚴重的滯後以及發熱和損壞問題。

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但是，有一個優勢。新的 RISC 芯片能夠以更低的功率運行，甚至能夠利用附近剩餘組件的能量。這使得這些芯片成為便攜式設備成功的最佳機會，這導致 Acorn 和 Apple 之間就 Apple 的 Newton 設備達成交易。Newton 失敗了，但有消息稱有一個可以在便攜式設備上運行的處理器。名稱ARM成立於1998年公司首次公開募股，此後ARM已收購了二十多家從事任何類型半導體研發業務的公司。從那時起，該公司在研究上投入了大量資金，並已成為各種處理器架構的來源，這些處理器運行三星和蘋果等品牌的現代智能手機。因此，如果您在任何時候聽到 Qualcomm 或 Cortex，都知道 ARM 參與其中。

那麼，為什麼沒有人聽說過 ARM？

ARM 是英國最成功的公司之一。但沒有人真正了解這家公司的原因是它從不以自己的名義設計或製造芯片。ARM 是一個致力於研究的組織，它已經發展、升級和改進了其芯片組架構。作為這種研究和架構的交換，ARM 向設計人員和製造商收取使用其知識產權的許可費，並對其智能手機中銷售的每個芯片組收取版稅。事實證明，節能芯片組在智能手機上是成功的，並且在運行小型應用程序的高端便攜式設備方面也被證明是有效的。

但是，ARM現在面臨著未來的重大競爭問題。許多公司現在已經開始製造自己的 CPU 和 GPU。高通就是這樣一個例子。其他人也在嘗試這樣做。三星也一直在努力進行高效的芯片設計；然而，除了高通之外，沒有其他公司取得了相當大的成功。與此同時，ARM 已成為華為、LG、蘋果和三星等其他智能手機製造商的授權商，並繼續為他們提供架構設計。

在高通和蘋果和解的最新進展以及最新的華為禁令中，智能手機製造商的目標是自給自足。ARM 的商業模式是否會在未來僅僅依賴於架構許可的版稅而蓬勃發展？

ARM 會收購英特爾嗎？

英特爾在其芯片設計業務上面臨著一定的起伏，但幾乎不可能為英國同行擊敗英特爾。儘管 ARM 佔據了大部分智能手機市場，但英特爾及其 x86 架構擁有台式機、服務器和其他大型通信設備。如前所述，ARM 的 RISC 架構與克隆高效的 CISC 類型服務器相去甚遠。RISC 一直用於便攜式設備芯片，而 ARM 在芯片行業的筆記本電腦和服務器部分尚未取得重大進展。此外，英特爾與 IBM 的長期合作關係使英特爾與 ARM 相比處於有利可圖的位置。而且，英特爾還擁有品牌優勢，這在營銷驅動的業務中是一件大事。

英特爾與其他公司的合作計劃也在升級。英特爾最新的主題演講展示了它與惠普、戴爾和宏碁等公司的合作夥伴關係，為內容創作者製造高效的筆記本電腦，以及與 Alienware 的合作夥伴關係，以製造兼容遊戲的筆記本電腦。此外，英特爾最近宣布了其新的 Ice Lake 處理器，併計劃推出其富有遠見的 Athena 筆記本電腦。另一方面，ARM在芯片設計部分沒有強調或宣布任何大規模的開發或多樣化。鑑於這一事實，英特爾的新酷睿 10 處理器將成為芯片行業的又一縮水，尤其是在專注於為台式機和服務器提供動力的部分。隨著軟銀最近收購 ARM，目前尚不清楚 ARM 的芯片組設計業務將進一步走向何方。

不能說ARM沒了，也不能說Intel的成功率是100%。雖然 ARM 仍然是基於智能手機的芯片設計的領導者，但英特爾一直在努力爭取可持續的利潤。這意味著兩家公司在收入和市場份額方面處於混合狀態。但是當我們談論數字時，英特爾的跨國合作夥伴關係和對新企業的投資佔其相對較高的收入。英特爾可能在市場上沒有壟斷地位，它對高質量芯片組設計的關註一直吸引著消費者，而這個經久不衰的品牌可能會在未來繼續保持這種地位。相反，ARM 對許可使用費的持續依賴需要改變，以在不可避免的競爭中維持盈利的未來。