“Intel Not Inside”，移动芯片如何超越半导体巨头

半导体商城 2020-12-14 00:00

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英特尔公司曾经是几乎所有个人和云计算核心芯片的主要设计者和制造商，但近年来一直在与对手竞争中败北。

现在，“反对派”包括数万亿美元的公司以及无数的初创公司，而且它们正走在破坏英特尔霸权的路上。

苹果公司最近宣布停止在Mac中使用英特尔芯片（该芯片于2006年采用），并转而使用自己设计的处理器。

长期以来，英特尔合作伙伴微软公司在其Surface Pro X平板电脑中使用了定制芯片，以替代英特尔芯片。

谷歌已经在其Pixel手机中使用了高通公司的芯片，而在Chromebook中则使用了英特尔的芯片，并且似乎正在为两种设备开发自己的定制处理器。

与此同时，三星电子公司（Samsung Electronics Co.）设计自己的芯片已有20年的时间了，尽管它继续与英特尔和高通公司合作。

这些努力需要更高的效率。

苹果今年在“每瓦性能”上做了大量工作。该测量对于电池供电的设备具有明显的意义，对于云计算也很重要，云计算目前占全球用电量的1％。

为了满足这些需求，电子产品制造商在其设备的核心选择了更多可定制的微芯片，例如专门为将为其供电的车辆开发的发动机。

定制芯片的领导者不是制造商，而是设计师，几乎在所有移动设备中都使用了Arm技术，并且越来越多的笔记本电脑，台式计算机和云服务器也是如此。

这家总部位于英国剑桥的公司将其微芯片IP授权给技术巨头和硬件初创公司（总数超过500家）。

Arm已经拥有智能手机，平板电脑和笔记本电脑处理器90％的市场。

除了与AMD和总部位于中国台湾的Via Technologies保持长期合作关系外，Intel不会将其微芯片设计许可给其他公司使用，因此它们可以构建自己的版本，更不用说自定义这些变体了。

该公司确实为诸如亚马逊等大批量客户定制了其高端至强处理器。

Arm知识产权产品部门总裁Rene Haas表示，希望创建低功耗环境传感器（例如，用于测量温度）的客户可能会创建仅具有一个内核的芯片，而8内核智能手机芯片可能会在功耗和便携性之间取得平衡，而超快的云服务器处理器可能具有多达96个内核。

包括苹果，三星，高通和Nvidia在内的一小部分拥有自己的大型且经验丰富的芯片设计团队的公司，为生产其内部设计由客户设计的芯片而支付的许可证数量较少，但是与Arm的生态系统兼容，因为它们使用相同的“指令集”。

这种通用的计算语言构成了设备软件与其硬件对话的最底层逻辑。结果是一个庞大的公司生态系统，所有公司都使用Arm的处理语言。

英特尔的x86指令集最初旨在实现尽可能最高的速度，并且电力消耗的优先级低于原始电力。Arm最初设计了移动芯片，并认为低功耗至关重要。

在这一点上，两者之间的区别已经变得模糊：Arm的指令集已经变得几乎和Intel一样复杂，而Intel一直在努力设计更高效率的高性能芯片，芯片设计公司的资深工程师兼顾问Andy Huang说。

尽管两家公司之间的竞争现在都围绕着定制和速度而展开，但苹果针对MacBooks的新型M1芯片的基准测试表明，使用Arm的指令集构建的芯片确实可以非常快。实际上，现在世界上最快的超级计算机可以在富士通有限公司基于Arm技术制造的芯片上运行。

长期以来，英特尔一直认为其竞争优势来自控制数十亿美元芯片制造厂的生产能力。

但是，正如我的同事Asa Fitch最近进行的深入研究一样，即使竞争对手不断前进，它在实现自己的制造目标方面也面临挑战。

硬件制造商现在可以货比三家，寻找最好的定制芯片，最前沿的技术不再属于英特尔，而是属于那些实际制造（主要是基于Arm的）芯片的竞争对手-台积电和三星。

其他竞争对手也纷纷挑战英特尔。英伟达主导着高级图形处理和人工智能市场，目前是市值最大的美国芯片公司，该公司已同意以400亿美元的现金和股票从软银集团手中收购Arm Holdings，这是迄今为止行业最大的一笔交易，但是否能通过监管审查还不确定。

早在2006年，史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）宣布苹果将转向英特尔，因为当时苹果芯片制造商IBM无法跟上。十多年来，英特尔在个人电脑和服务器芯片的功耗和效率方面一直领先于其他行业。

大约在同一时间，英特尔犯了一个致命的错误：CEO保罗·欧德宁（Paul Otellini）拒绝苹果公司要求英特尔制造为iPhone供电的芯片的请求。苹果公司开始研发基于Arm架构的自有芯片，该芯片于2010年首次面世，为iPhone 4提供了动力。随着新生的其他移动产业已经进入Arm的行列，Arm的统治地位就已准备就绪。

技术研究公司Moor Insights＆Strategy的总裁Patrick Moorhead表示，如果不是智能手机的革命，英特尔仍将控制中央处理器市场。

他补充说，现在最大的电子公司，例如苹果和三星，可以拨出价格与英特尔相同或更低的定制芯片，并且可以实现相同或更多的成本。

在英特尔的垂直集成方法与Arm的更灵活策略之间的这场斗争也已经蔓延到了云，或者更确切地说，是支持它的数据中心。

最大的云计算提供商亚马逊网络服务（Amazon Web Services）现在可以访问运行自己的定制Arm芯片的服务器，该服务器声称，与英特尔的芯片相比，云应用程序的性能提高40％，成本降低20％。

尽管存在竞争，但对英特尔用于云服务器的芯片的需求并未减弱。

在截至2020年9月的12个月中，该公司的收入同比增长11％，达到781亿美元。

在此期间，由于大流行期间对PC和服务器的需求激增，英特尔实际上比之前几年增长更快。它试图利用仍需扩展的势头来拓展新业务，包括高级GPU，人工智能训练，5G网络和自动驾驶。

英特尔首席执行官罗伯特·斯旺（Robert Swan）一再表示，该公司不应再专注于主导PC和服务器市场，而应力争夺取“全硅” 30％的份额。

同时，如果Arm想要继续扩大其业务范围，则不能沾沾自喜。就像它能够通过定制和更经济的制造选择将客户吸引到英特尔之外一样，下一个暴发户也可能会推出自己的更有希望的产品。

竞争者之一是在加利福尼亚大学伯克利分校孵化的RISC-V芯片架构。它的简化设计最近在现在至关重要的“每瓦性能”指标中显示出了希望，但其最大的卖点可能是它是开源的。

这意味着任何公司都可以使用RISC-V指令集，而无需支付Arm要求的许可费。

中国科技巨头阿里巴巴已经发布了开源的RISC-V芯片设计，这对其他中国公司也很感兴趣，在特朗普政府期间，这些公司在获取西方技术和知识产权方面遇到了障碍。

同时，英特尔能否保持增长可能取决于它能否在制造业上再次追赶。

即使英特尔的各种赌注未能奏效，拥有庞大的合作伙伴生态系统所带来的势头无疑也将帮助英特尔保持多年的吸引力。

而且，由于对每个细分领域的处理器的需求激增，即使是最艰难的竞争者也很难提供足够的供应量来解决问题。

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