x86架构的丧钟已经敲响?英特尔想要逆天改命,可能难比登天

原标题:x86架构的丧钟已经敲响?英特尔想要逆天改命,可能难比登天 来源:我为科技狂

美国芯片大厂英特尔自1968年7月创办至今,已经经历了50多个年头,曾经,全球半导体行业不断掀起一轮又一轮的风浪,而英特尔就像是一个过来人样,什么样的大世面都见过,身经百战。并且积累了丰富的经验和教训,因此,在今天,很少有人会去质疑英特尔在市场上的生存竞争力,即便英特尔当下面临这样那样的挑战,甚至是所谓的危机,但外人通常更愿意相信英特尔最后能解答好一个个难题,而非从根本上开始唱衰英特尔。以2020年全年的财务数字为例,英特尔的营收779亿美元,同比增长8%;净利润209亿美元,同比下降1%;研发支出预估130亿美元。面对这样的数字,更多人会发自内心地认为,英特尔很强。

1,英特尔处在艰难且关键的时刻,帕特·基辛格回归,接下烫手山芋,能不能拯救英特尔和守护x86架构,关键就要看他了

实际上,英特尔第六任CEO布莱恩·科再奇在位时便已意识到了危机,于2015 年找来穆西·伦杜钦塔拉,对管理层进行了大清洗,并裁掉1.2万名员工(约占英特尔员工总数的11%),可惜动作过猛一时间丢了士气;2018 年,布莱恩·科再奇又找来拉贾·科杜里和吉姆·凯勒布局新的技术战略。吉姆·凯勒在半导体业界是公认的技术大神,职业生涯像救火队员一样,一连串的帮助东家解决问题然后离开。

在英特尔,凯勒推进了四项改革:一是从准时交货给客户开始驱动正向循环;二是让英特尔从制程的桎梏中解脱出来;三是试图革新英特尔传统CPU的架构;四是要求设计流程部门尽可能用EDA公司提供的原始流程以支持不同制程。不过,令人叹息的是,英特尔似乎留不住大神级人才,短短两年后,凯勒就以个人原因辞职。

2019年,英特尔迎来了历史上第一位非技术出身的CEO鲍勃·斯旺,在公司推进技术文化自然就显得更加艰难;作为对比, AMD的苏姿丰和英伟达的黄仁勋,作为科班出身典型的工程师CEO,他们对技术的理解、对产业未来的战略眼光,肯定要比CFO财务出身的领导者更加深入和全面。

2021年1月13日,英特尔正式宣布了新一任CEO即将走马上任的消息,帕特·基辛格即将上任英特尔第七任CEO。基辛格曾是英特尔CEO候选人之一,曾因为时机不成熟而未能当选,于是基辛格于2009年选择了离开。

基辛格此前曾经一而再、再而三地谦辞英特尔CEO职位,但他从18岁的青春岁月起,便与英特尔结下长达30年的悠久缘分。基辛格日前在部落格上表示,他才刚成年便进入英特尔,有幸跟随安迪·格罗夫、罗伯特·诺伊斯以及戈登·摩尔等业界巨擘学习,他们也鼓励基辛格赴史坦福大学进修取得学位。此前,基辛格在英特尔工作期间,推动了USB和Wi-Fi等关键行业技术的开发。他是80486处理器原型的架构师,领导了14种不同微处理器的开发项目,并在酷睿和至强芯片产品系列的成功中扮演了关键性的角色。

1979年,当时才18岁的基辛格便进入英特尔并从基层工程师做起,此后在英特尔工作的30年中,历任制造业务各部门,甚至在2001年受公司提拔为第一位技术长CTO。然而,彼时因为高层认为基辛格不适合做英特尔领导人职务,基辛格于2009年从英特尔黯然离去,后来加入VMware公司,带领VMware在云端业务开创出了另一片天空。

自2012年起担任VMware公司首席执行官,基辛格便带领VMware公司转型为云基础设施、企业移动和网络安全领域公认的全球领导者,使该公司的年营收几乎翻了三倍,成为当今在全球云计算市场上炙手可热的领头羊。他改变了行业的游戏规则,成功地将VMware和IBM、亚马逊的关系由过去的竞争转变成为战略伙伴关系。而在加入VMware之前,基辛格则是担任EMC易安信总裁兼信息基础架构产品首席运营官,负责管理信息存储、数据计算、备份和恢复、RSA安全和企业解决方案的工程设计和运营。

2,在先进制程工艺赛道上,英特尔已经输给了专注晶圆代工的台积电,英特尔既要迎战x86架构体系之内的商业竞争,又要努力追赶先进制程工艺

在摩尔定律的指引下,英特尔曾经提出了“Tick-Tock” 两年为一个周期的芯片技术发展战略模式(帕特·基辛格在2006年提出“Tick-Tock”战略模式),Tick年(工艺年)提升制作工艺,意在处理器性能几近相同的情况下,缩小芯片面积、减小能耗和发热量;Tock年(架构年)在维持上一次“Tick”的芯片制程基础下,进行架构革新,提升性能。

英特尔基本一直保持着Tick-Tock研发节奏,直到2014年14nm工艺量产延迟一年后,工艺升级的延期成为常态,依靠14nm制程工艺支持了五年后才推出了10nm制程工艺。英特尔技术停滞不前且无作为,不仅导致自身丢掉了行业内的领先地位和话语权,也致使整个行业的结构产生了很大改变。

摩尔定律

英特尔的制程工艺被迫“挤牙膏”,而台积电的制程工艺在大幅提升,在2018年领先英特尔推出了基于FinFET工艺的7nm工艺,成为业内出货量很大的代工厂;AMD意识到行业变化后快速转型,在2008年剥离了代工厂,集中精力做芯片架构设计。

英特尔在技术上的难产也暴露出企业文化和管理的问题,大公司病越来越明显。例如,设计方法僵化,少有变革,大锅饭吃得安逸;内部行动缓慢,沟通不畅,吉姆·凯勒曾描述50人一起开会讨论非常简单话题的场景说:“这件事如果发生在特斯拉,马斯克会杀了所有人。”

而近年苦陷工艺拖延与缺货困境的英特尔,不得不扩大委外代工策略以化解自身危机,为的是力阻AMD等各路人马夹击。但传了3年的委外代工大单究竟花落谁家,以及自行生产比重等细节,英特尔迄今仍是不松口。

半导体行业人士表示,台积电已与英特尔有谈定外包合作案,与过往交由台积电生产的非主力芯片产品不同,最新订单规模较预期很大,将在2022年下半年年放量生产的3nm制程工艺,除了苹果外,英特尔确定是第二大客户,且台积电与英特尔之间合作将持续至2nm工艺。

台积电近期一举上调2021资年本开支最高至280亿美元,外界普遍猜测应是台积电已经取得英特尔委外代工大单,向来谨慎的台积电才会如此信心爆棚,但即将接任英特尔CEO的基辛格、对于外包芯片代工计划进度的说法却相当模糊,只是表示:“2023年多数产品将自行生产,但委外代工比例仍会增加。”

有分析认为,英特尔2020年就与台积电签订委外新单合约,最大规模的订单就是英特尔的CPU中央处理器将用台积电2022年下半年量产的3nm工艺,英特尔相关技术生产团队近2年来已数次前往南科了解进度,所以,如无意外,英特尔的生产模式确立双轨制策略,即主力新品大量生产将由台积电负责代工生产,而英特尔也会同步自行生产,但比重降低。

对英特尔而言,将先进工艺订单交由台积电生产,借此可专心研发工艺技术推进与降低量产风险,届时将全面解除缺货、工艺延迟的危机。对台积电来说,3nm工艺还未量产就取得多家客户订单承诺,除了苹果主力外,又有英特尔大单落袋,加上几乎囊括AMD、联发科等芯片大厂先进工艺订单,将是第二、第三波量产客户,适逢5G、AI时代来临,订单能见度其实相当清晰。此外,台积电2nm工艺现着手进行初期整地,现已与苹果携手展开技术研发,且也获得英特尔保持合作的协议。

不过,值得注意的是,在EUV光刻机设备采购数量上,积电为ASML最大客户,估计至2020年底采购量累计达30多台,仅是生产5nm、3nm工艺的南科目前就达20多台EUV光刻机,而2021年采购手笔再扩大,预估18~20台,累计总量约是英特尔与三星两家的总和。

据悉,英特尔虽已确立将先进工艺订单委外代工,但对EUV先进工艺研发仍未减缓,近半年来仍按既定计划采购EUV设备,自行研发、生产方向不变,外界此前认为英特尔分拆代工等方案,并不在英特尔的计划内。显而易见,英特尔依然想保持住能够自行研发并量产更先进制程工艺的能力。最起码在x86架构体系内,英特尔不能继续坐视包括AMD在内的厂商蚕食自己的市场份额;然而英特尔苦于自身的工艺已不再是业界最先进,不得已才将自己不能生产的先进制程订单交由台积电代工。

事实上,英特尔的工艺在停滞的五年里,AMD实现了对英特尔的追赶和超越。2017年,AMD推出的14nm Zen架构使CPU性能有了极大的提升;2019 年发布的 Zen 2架构处理器单核性能逼近甚至超过了英特尔的处理器单核性能,多核性能则显著超越英特尔;对比两家厂商的最新产品,无论单核或多核性能,AMD 2020年10月8日发布的代号为“Vermeer”的 Zen3 架构桌面处理器,都在多项基准测试中,拿下了比英特尔将于2021 年一季度推出的Rocket Lake S更高的跑分。

3,ARM架构会成为x86架英构很大的威胁,RISC-V架构在未来对半导体行业产生的影响也不容小觑,英特尔需要在技术上不断取得突破,以捍卫x86架构

众所周知,英特尔和AMD等芯片厂商同属x86架构阵营。但从中期来看,ARM架构无疑会成为x86架构很大的威胁。此外,从长期来看,RISC-V架构今后对半导体市场带来的影响也不容小觑。

2020年11月,苹果公司正式推出了首款基于ARM架构的自研的处理器M1。苹果在行业内的标杆作用,可能会引导更多厂商尝试英特尔或x86架构之外的选项,也给40年的Wintel联盟带来了更大的冲击。多项测评表示,M1处理器的单核性能与AMD最新的Zen 3桌面处理器及英特尔的10代桌面处理器不相上下。苹果此次“抛弃”英特尔,一方面说明了Wintel不是不可颠覆的;另一方面也给用户吃下定心丸:非x86架构处理器的性能、稳定性可以做到与x86架构一样好,甚至超越x86架构。

市场研究公司Wikibon曾预测,基于ARM架构的PC电脑将更具生产力、重振苹果和微软的PC销售,自2024年开始全球销售量将加速。预估2025至2030年,全球搭载ARM架构处理器的PC个人电脑出货量将显著增长,至2030年全球出货量可达2.3亿台左右。不过,前提是,假设x86芯片供应商未来几年在设计和工艺战略上都未能有显著突破,且苹果和微软持续大举投资发展基于ARM架构的PC平台、以及自有软件生态统。Wikibon预估,未来几年推出的、各类搭载ARM架构处理器的PC电脑产品,将可见到更轻薄化设计、运算性能更强大、热设计功耗更低、并支持异构运算架构的特性,进而可支持各类型工作负载。同时,未来几年全球搭载x86处理器的PC电脑出货量将大幅下降。

除了PC个人电脑外,在超算领域,基于ARM架构开发的处理器同样表现不俗。在2020年,x86架构处理器第一次失去TOP500运算性能最佳超级计算机的第一宝座,取而代之的是搭载ARM架构处理器的日本富岳超级计算机。不仅仅是PC和超算,原则上,基于ARM架构开发的处理器可以用于各种领域的设备。

从长期来看,RISC-V架构很可能也将对x86架构和ARM架构形成有效的挑战。特别是对中国来讲,ARM架构的不确定因素非常多,英伟达此前宣布对ARM公司的收购,改变了其中立属性,华为鲲鹏等原本使用ARM的厂商是否会继续得到授权都无法确保。RISC-V在指令集规范上具备开源、开放、免费的特性,是ARM和x86均无法比拟的。

2020年初,RISC-V基金会正式将总部迁移至瑞士,以规避可能受到的限制。目前RISC-V基金会的11家企业会员中有7家是中国企业,随着中国企业在话语权逐渐增大,也将在RISC-V架构上拥有更多的主动权。只是,RISC-V仍然有很长的路要走;要想真正成为一个能与x86、ARM架构媲美的成熟架构,还必须要经历数个里程碑式事件才有可能,包括成为超级计算机、服务器和手机处理器。基于RISC-V架构的生态目前虽未成熟,但也恰好给了中国企业一次难得的大好机会,以构建自己的半导体生态。对中国半导体行业来说,坚持发展RISC-V架构显然是正确的道路。

近日,ARK基金发布了2021年全球科技趋势报告,报告认为,对于云计算,ARM架构、RISC-V架构和GPU图形处理器可能会成为新的、强大的处理器,将从现在几乎0%的市场份额,在2030年时扩大到71%的服务器市场份额,同时以45%的年增长率将营收扩大到合计190亿美元。在数据中心市场,ARK基金相信以GPU为主导的加速器将成为新兴且主流的处理器,到2030年,该行业将以每年21%的速度增长,营收达到410亿美元。

第二,当前,几乎所有软件开发人员都是在运行Windows、Mac或linux操作系统的英特尔x86个人电脑上编写代码。目前有三分之一的开发者在用苹果Mac电脑,苹果已经计划在未来两年内将Mac电脑从搭载x86架构处理器逐渐过渡到搭载基于ARM架构设计的处理器。同时,微软也在加倍努力支持Windowson ARM处理器。

第三,ARK基金还预测,搭载ARM架构处理器的PC电脑和服务器,将创造出第一个具有足够规模、具有工具和供应商支持的生态系统,去挑战英特尔的x86架构。ARM服务器的营收可能会增长100倍,从2020年的不到10亿美元增长到2030年的1000亿美元,比现在的x86服务器还将有更高的营收水平。同时RISC-V架构的贡献也不可忽视。虽然现在的x86算力也会继续增长,但其营收基础可能会减少一半。

假定ARK基金发布的此份科技趋势报告是比较正确的,那么英特尔作为x86架构阵营的代表厂商和守护者,从现在开始就必须认真对待。在近日一次员工会议上,即将担任英特尔CEO的基辛格表示,英特尔在芯片领域必须提供比苹果公司更好的产品,并把苹果公司称为一家生活方式公司。基辛格的原话是这么说的:“我们必须向PC电脑生态系统提供比库比蒂诺一家生活方式公司提供的任何产品更好的产品。未来我们必须变得如此出色。基辛格口中的“库比蒂诺一家生活方式公司”,明显指的是苹果公司,苹果公司已经开发出了基于ARM架构的PC处理器M1。

(部分内容参考引用自乌镇智库等)

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