30年的CPU战争

在20世纪80年代初,半导体行业似乎保持稳定,但也发生了前所未有的变化。当时,政府和军方的大型主机是主流,而日本公司则靠存储器蓬勃发展。Chip的日子似乎很安静。然而,在太平洋沿岸的硅谷,有些人正试图把半导体产业的整张桌子清理干净。从市场的最终结果来看,这一趋势可以简单地被定义为小型计算机的兴起和大型计算机的衰落。但是,在PC进入数百万家庭之前,还需要做很多准备。微存储,操作系统,显示设备,软件开发等。在芯片领域中,最重要的准备是微处理器。今天,正如每个人都知道的那样,每个人都有它,它已经成为国际科技游戏的核心。CPU现在被认为是芯片行业的珠穆朗玛峰,当然也不是一次建成的。它的兴起和形成有相当大的技术和工业必然性,市场上充斥着欺骗性的战斗。回顾CPU与家用电脑之间的历史争议,对于理解当今芯片行业的规则至关重要。这始于IBM进入微型计算机市场的计划。现在,IBM已经退出了PC市场,但在很长一段时间内,当人们谈论PC时,会认为IBM已经奠定了其基本形态和行业规律。与苹果的封闭式战略不同,IBM早在20世纪80年代初就打算通过开放生态系统和工业合作的方式完成PC生产。当时,硅谷能够提供微处理器的最佳选择是英特尔,后者是Noyce,Moore和Grove离开Fairchild后创立的。1971年,英特尔开发了第一个4位处理器4004,并在1978年发布了8086,这是一个16位处理器。1981年,IBM选择8088作为其产品的处理器,从8086衍生而来,后来被称为“英特尔历史上最伟大的胜利”。

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当时,参与这一选择的每个人都可能没有想到,行业标准将会诞生,美国将超越日本的半导体战争将开始,PC和互联网将支撑的时代将到来。英特尔和AMD CPU支持了整个信息革命,支持了我们每个人对计算机和网络的理解,并改变了人类工作效率和获取信息的方式。有了这个选择,英特尔和AMD开始了一场长达30年的战斗。早在2016年,中国科技界就在讨论所谓的“文泰来”联盟。这个名字听起来像是南方的老字号,或者广东的武术家,但它实际上是由两个硅谷老字号组成的Wintel联盟:微软的Windows操作系统+英特尔CPU。这种合作关系始于80年代初,当时IBM正试图进入微型计算机市场。当时,苹果公司与摩托罗拉的CPU合作,获得了先发优势。如果IBM想成为第一个,它需要想出一些意想不到的东西。IBM的选择是利用生态合作的力量,全面打开微电脑产业,拿出每个公司最擅长的东西,参与市场,通过联盟抢占苹果的市场份额。

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有了这一举动,两家公司很快就开始了他们的表演。首先,坐在微处理器和英特尔核心技术的前沿,最终在8086时代找到了IBM的商业化赞助商。多亏了IBM的支持和开放的态度,许多硬件和软件公司都适应了英特尔的架构,使英特尔成为行业领导者。大约在同一时间,IBM选择微软为微型计算机提供操作系统。如果说英特尔的选择充满了技术上的必然性,那么微软的高层在当时就相当幸运了。IBM最初打算自己开发这个系统,但微软巧妙地说服了他。由于开发时间有限,微软购买了另一个操作系统QDOS的权利,以加速开发,最终将Microsoft DOS引入IBM。这标志着微软增长的最大转折点。返回到Intel的CPU。英特尔的持续成功与当时的IBM—英特尔—微软合作安排有着重要的关系。首先,IBM的开放战略非常开放,只提到标准要求,不要求下游合作伙伴进行技术捆绑。这使得英特尔的CPU和计算架构成为了行业标准,但IBM只是一个大型机制造商。IBM也进行了一系列的自主研发,但基础技术的突破从来都不是一帆风顺的。最终的结果是,IBM的选择培育了“文泰来”联盟的两大怪兽,但其PC市场首先下滑。

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另一个是“文泰来”同盟本身的价值。英特尔和微软似乎是分开的,一个在硬件上,一个在软件上,但整个卡行业从南北走向死亡。同样的IBM供应商从一开始,后来两家公司在内部达成了惊人的默契。例如,英特尔的CPU价格更高,微软将捆绑销售Windows降价促销。微软继续推出内存消耗量更大的操作系统和软件,而英特尔则在其系统中调整内存。这两种策略是高度互补的,消费者和PC厂商在选择一个的同时也要选择另一个,最终导致了80、90年代PC的崛起,出现了曾经占据PC市场90%以上的“双寡头”格局。联盟的意义是多方面的,历史上有争议的,有人说它扼杀了PC市场的竞争,而另一些人则认为它将PC推向了世界。但无论如何,“万泰”联盟迅速为PC行业建立了一个标准化的基础,使硬件和软件供应商以及开发人员能够进入这个新兴市场。凭借英特尔的核心技术和Vintelai联盟的商业手腕,CPU迅速成为芯片行业的核心。其最广泛的副产品是x86架构。控制与冲突在美国加强对中国的技术封锁之后,最严重的后果是什么?如果这个问题是在街上提出的,受访者很可能会说手机芯片,但如果你问一个科技行业的人,答案很可能是x86。英特尔赢得了IBM的订单并组建了Ventai联盟,对芯片行业的最大影响是英特尔的x86架构开始成为行业默认标准。但是,这并不完全是Intel的动机。事实上,在发布处理器订单时,IBM开始担心英特尔可能会变得更大,并在自身重量下携带CPU。因此,标准的行动是寻找第二个供应商,所以从Fairchild出来的AMD也将是一个不错的选择。与英特尔是诺伊斯和摩尔“八大反叛者”中的核心人物不同,AMD创始人桑德斯来自Fairchild的销售部门。虽然核心技术和行业洞察力并不是AMD的强项,但灵活的市场手段和赢得订单的决心为AMD的DNA注入了灵活性和韧性。作为IBM—PC CPU的第二个供应商,AMD意识到与第一个供应商英特尔的微妙关系。如果真正不断引进竞争性产品,只会变得更弱、更强,从而导致供应商之间的内部摩擦。在IBM的推动下,AMD开始与英特尔的x86架构兼容,并作为英特尔的继任者和候选产品推出了许多产品。这一决定使英特尔从8086时代开始使用的x86架构不再是英特尔的专有技术,而是行业标准。由x86架构决定的CPU使用范围和升级方法也是向后兼容的,更多的硬件和软件供应商加入了生态系统,最终成为整个信息化时代的基础计算架构。如今,绝大多数PC、服务器、数据中心和超级计算机都使用x86架构,支持国家和社会的计算。这就是为什么当美国开始封锁芯片时,x86将是最严重的问题之一。8086发布时英特尔的简介如下:“一个时代开始了。事实上,许多技术产品都使用类似的表达方式,非常常规。然而,8086很快就过去了,但它使用了x86架构,开启了一个压倒性的统治时代。但是,x86的开放性和生态性是一把双刃剑,它的优势在于英特尔可以一次又一次地战胜挑战。另一方面,x86容纳了很多企业,在x86体系结构内引起了无限的竞争。以CPU的高度关注为中心,Intel和AMD在x86架构中展开了长达30年的激烈竞争。然而,这并不是x86诞生的开始。

英特尔甚至在x86架构领域也无法避免竞争。比如,在x86上成长起来的AMD很快就成了英特尔的“大麻烦”。从某种意义上说,我们可以想象80年代和90年代初的英特尔和AMD是不愿被复制的霸主,并指出了课堂老师可以复制的第二个地方。为了赢得IBM的巨额订单,英特尔未能向AMD和其他CPU制造商披露其技术机密,但内心显然是不舒服的。这一矛盾在1986年爆发,成为奇普历史上著名的诉讼。英特尔386起诉讼1985年推出的英特尔386可能是中国人所了解的第一代CPU。在当时,它提供了强大的性能,并将PC带入了32位时代。后来,英特尔认为386的推出是PC产业发展的革命性转折点。

这么好的东西,AMD等仿制的“朋友”当然应该选择追上。不过,AMD的股价在286时代开始让英特尔担忧,而386再次明显难以忍受。同年,英特尔完全停止履行为期5年的技术合作协议,取消了AMD386的生产权,专门生产最新的CPU。这一举动,让AMD“断桥”直接受到冲击,只在无奈之下,才被迫诉诸法律。从那时起,许多80年代的芯片诉讼演变成了巨大的司法案件,其强度和复杂性远远超出了我们的想象。在数以百计的目击者和数以千计的证据爆炸的情况下,AMD最终获胜。不过,英特尔也发起了传统艺术的芯片诉讼失败者。英特尔又花了五年时间才于1994年归还AMD的386许可证。在这一点上,第386章已经变成了古董。在这场战役之后,英特尔将竞争对手从IBM的订单时代赶走,并引领行业升级。然而,英特尔并没有想到AMD的反击才刚刚开始。AMD反攻的时代,历经8年的诉讼,直接损失数千万美元,AMD的市场损失是不可估量的,终于认识到了这样一个事实。模仿没有出路,总是有人付钱给别人。只有自主设计研发才有未来——这个道理今天的人们也应该明白。1995年,AMD发布了K5处理器,与英特尔奔腾直接竞争,这是AMD第一个自主设计的CPU。第二年,AMD收购了另一家CPU制造商NexGen,大大增强了研发能力,获得了新的x86兼容合同,并开始了与英特尔的进一步竞争。与此同时,AMD还继续在美国和欧洲建立大型晶圆工厂,从研发到制造。1997年被认为是英特尔和AMD之间长期竞争的分水岭。这一年,英特尔突然宣布放弃构建相对成熟的超级7架构,引进Slot1架构,进入100MHz的新市场。英特尔的这一举动是如此激进,就像放弃了一片成熟的土地,寻找另一个地方。毕竟,英特尔已经厌倦了开发新架构,而像AMD这样的公司则试图跟上形势,并通过新架构消除危险。

然而,新结构本身可能是危险的。芯片行业往往会在错误的步骤中完全迷失方向。英特尔的销量肯定没有被击败,但大胆的选择很快就会被竞争对手所抓住。看到英特尔放弃了Super7架构,AMD的判断并没有遵循,继续深入到Super7,发布了广受好评的K6芯片,实现了与英特尔旗舰产品的正面竞争。关键节点的更改之后是一个连续操作。1998年,AMD宣布与摩托罗拉联合开发新的半导体制造技术,并为后续的工艺升级做准备。1999年,AMD发布了K7芯片,首次突破了1GHz的壁垒,使其性能超过了英特尔。从几年前开始,从相互架构兼容的诉讼,到成为行业领导者,AMD的反击证实了半导体格局往往看起来很紧,但变化发生在眨眼之间。进入21世纪,英特尔自身的麻烦仍在继续,新产品也陷入了与AMD的拔河。2004年,双方上演了“真实双核”的世纪难题。另一个重要的变化是AMD在2003年发布了K8芯片,这是CPU历史上第一个运行64位处理器的人,使AMD在与英特尔长达30年的战争中取得了历史性的领导地位。

如今,AMD还是Intel CPU,哪一个更好,已经变成了和甜饺子咸饺子一样的问题。原因是K8的突破性意义,使AMD不再被视为模仿者和追踪者。然而,AMD并没有坐在CPU的宝座上太久,因为另一场战斗已经开始。就在钟摆大战前不久,美国禁止海外版TikTok,在科技界引发了热议。十多年前,“滴答声”这个词,就像这个时钟一样,在科技界非常流行。这是2006年针对AMD发起的Tick—Tock反击。在21世纪,多核CPU成为英特尔和AMD竞争的核心。至于如何实现多核并行,AMD和英特尔选择了不同的硬件和软件路线,两家公司的旗舰产品往往表现出相当大的差异化。英特尔从核心技术出发,在多线程差异化竞争中显示出更强大的控制力。2006年,英特尔推出了著名的酷睿2处理器,其性能提高了40%,功耗大幅降低。这一技术实力的突破,让AMD在性能上失去优势,甚至在Core2上市,AMD的X2一夜“悲剧”。

更令人惊讶的是,Core2仅仅是英特尔“钟摆项目”的开始。根据这一计划,英特尔将每两年完成一次性能、功耗和工艺方面的改进。这使得消费者、硬件制造商和供应链能够准确预测英特尔产品的发展方向,从而极大地提高整个产业链的效率。在芯片行业,精确的迭代升级可以理解为英特尔的竞争对手不得不效仿,在枷锁上翩翩起舞,正走向快速升级的道路。然而,其自身的研发制造能力可能无法适应这种高速运行,在疲劳中走上了一条不可逆转的道路。到目前为止,“钟摆模式”仍然是芯片行业争议的话题。一方面,它让芯片行业快速升级,让它疯狂运作。与此同时,为了保持这样的高速,业界也承受不起喘息,很难应付。虽然众多的体量和综合实力不足,但特色半导体企业被淘汰,全球产业链分工进一步碎片化、流程化,芯片成为残酷的竞争,没有短板。回到CPU之战,钟摆之战将AMD推回第二位,让英特尔在市场份额上遥遥领先。但是,一旦失去了完全竞争的CPU战场,就像饱和的PC市场一样,进入了另一种意义上的黄昏。不可预知的未来自2010年以来,智能手机终端开始兴起。国际米兰的判断失误和布局问题让他错过了这个时代的变化。随着ARM架构的兴起,x86已经无法扩展到移动终端,高通、苹果、华为最终跻身4G时代移动芯片前三名。与此同时,CPU市场的收入随着PC的饱和而下降,数据中心和物联网成为新的变量。在这个阶段,微软越来越接受云计算和人工智能,与英特尔的“Ventelai”联盟也显示出碎片化的迹象。AMD与英特尔之间的竞争开始在业界引起越来越少的关注。这两家大公司最终调和数十年战争的方式是,它们相互竞争的利益最终会变得孤独。但另一方面,虽然变革的声音正在加剧,但英特尔的核心技术优势依然存在,因此成为了低层次资源、计算规则。其中一个重要原因是英特尔和AMD卷入了数十年的行业纠纷,各个行业都对x86工业系统做出了回应。竞争越激烈,x86的可用性和活力就越高。规则逐渐变得清晰,生态涓滴下来。产业份额、技术优势和生态规则都不可能在一代人的时间里被颠覆。CPU大战的另一面是双方的胜利和胜利,外界已经看到了许多芯片在战场上的“战争”。例如,如何生活在一个开放的生态系统中,最大限度地发挥我们的技术能力,从弱到强,转变为商业武器。

走出谈判桌,等待机会,突破技术极限,拥抱行业变化,也许是赢得芯片大战的四大核心要素。如今,PC、手机、服务器、物联网市场开始面临一系列新的变化,AI带来了智能计算任务的变革。芯片产业的竞争逐渐呈现出产业变化、国家干预等复杂局面,摩尔定律的物理局限性也逐渐显现出来。风似乎在移动。图灵奖获得者David Patterson和John Hannis认为,未来十年将是计算架构更新的黄金时代。Chip的烟雾从未消失。

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