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从美国芯片业的竞争发展 看市场新机
来源:《中国商界》杂志    2018-07-04 11:50:56

  随着中美贸易战的升级,人们对芯片的关注与日俱增。小小的芯片到底承载了哪些故事?让我们一起走近美国两大芯片巨头的恩恩怨怨。

 

  硅谷里的八个叛逆奇才

 

  提到芯片就不得不说“晶体管之父”威廉 • 肖克利,1940 年,他和同事在贝尔实验室共同发明了晶体管。不过肖克利的心中有一个富翁梦,之后不久他便回到老家圣克拉拉谷(即后来的硅谷)创办了自己的公司。

 

  接着,他开始在美国全国范围内招聘顶尖的工程师。被肖克利“晶体管之父”的光环所吸引,美国电子研究领域精英们的应聘信纷纷涌来。到 1956 年,他从中聘用了八位优秀人才,这八个人分别是罗伯特 •诺依斯(Robert Noyce)、戈登 • 摩尔(Gordon Moore)、 朱 利 亚 斯 •布兰克(Julius Blank)、尤金 • 克莱尔(Eugene Kleiner)、金 • 赫尔尼(Jean Hoerni)、 杰 • 拉 斯 特(JayLast)、谢尔顿 • 罗伯茨(SheldonRoberts)和维克多•格里尼克(VictorGrinich)。这是从未有过的伟大天才的组合,所有的人都在 30 岁以下,正处于才能喷涌的顶峰。大伙都是慕名而来的,摩拳擦掌要干一番大事业。肖克利由此开始正式运营自己的公司。

 

  而其改变世界的美梦很快就破灭了,因为人们发现肖克利虽然是一个天才的发明家,但对企业管理却一窍不通,公司的八位主要成员纷纷离开了肖克利的公司。为此肖克利大发雷霆,称这八人为“八叛逆”。

 

  离开肖克利半导体实验室后的第二天,这八人就得到纽约一家摄影器材公司 130 万美元的资金支持创办了仙童半导体公司,开始制造一种双扩散基型晶体管,以便用硅来取代传统的锗材料,这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。这也就是硅谷的“硅”字的由来。

 

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硅谷八个叛逆奇才


  仙童公司的辉煌及半导体的产生

 

  “仙童”这个已快被人们淡忘的名字,对现在的 IT 界却有着举足轻重的影响。1958 年 1 月,蓝色巨人 IBM 公司给了他们第一张订单,订购 100 个硅晶体管,用于该公司电脑的存储器。到 1958 年底,该公司便一举成为硅谷成长最快的公司。

 

  仙童半导体公司在诺依斯的精心运筹下业务迅速地发展了起来,同时,天才科学家赫尔尼是众“仙童”中的佼佼者,他像变魔术一般把硅表面的氧化层挤压到了最大限度。仙童公司制造晶体管的方法也与众不同,他们首先把具有半导体性质的杂质扩散到高纯度硅片上,然而在掩模上绘好晶体管结构,用照相制版的方法加以缩小,将结构显影在硅片表面氧化层,再用光刻法去掉不需要的部分。扩散、掩模、照相、光刻……整个过程称为平面处理技术,它标志着硅晶体管批量生产的一大飞跃。

 

  1960 年,仙童半导体公司取得更进一步的发展与成功。1965 年,仙童半导体公司创始人之一也是英特尔公司的创始人戈登•摩尔博士,以三页纸的短小篇幅发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说:“集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔 18 个月就会翻一番;微处理器的性能每隔 18 个月会提高一倍,而价格则将下降二分之一;用一美元就能买到的电脑性能,每隔 18 个月会翻两番。”后来集成电路的发展过程证明了这一预言,并在较长时期里保持了它的有效性,被人誉为“摩尔定律”,成为了 IT 产业的“第一定律”。

 

  20 世纪 60 年代的仙童半导体公司进入了它的黄金时期,仙童公司也开始孕育着危机。母公司总经理不断把利润转移到东海岸,以支持费尔柴尔德摄影器材公司的业务。在目睹了母公司的不公平之后,“八叛逆”中的赫尔尼、罗伯茨和克莱尔首先负气出走,此后大批人才精英又纷纷出走自行创业。苹果前CEO 乔布斯曾比喻说:“仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英,你一吹它,这种具有创业精神的种子就随风四处飘扬了。”

 

  英特尔公司与 AMD 的创立

 

  1968 年,“八叛逆”中的最后两位诺依斯、摩尔带着格鲁夫脱离仙童公司自立门户创办了英特尔公司。其创业初期推出了世界上第一块个人微型处理器——4004,并成为 IT 行业的基石。

 

  1969 年,没有技术基础的桑德斯成立了 AMD 公司。在回忆起这段往事时,他诙谐地说道:“诺伊斯总是说英特尔公司只花五分钟就筹集了 500 万美元,而我花 500 万分钟只筹集了 5 万美元。在 AMD 成立初期,桑德斯的定位非常明确,售卖低价产品努力成为第二供应商,不需要技术领先,只需要模仿能力和制造工艺。显然,这与 AMD 当时的自身条件是匹配的,AMD 在当时的行业中充当的是半导体产品的第二供应商角色,而英特尔公司则以技术发展为导向,是典型的技术领先与创新者。

 

  AMD 竟与英特尔公司有过合作

 

  1971 年,英特尔公司的进步从产品的研发上不难看出来。英特尔公司研发了世界上第一款商用 4004微 处 理 器 和 采 用 4004 的 BusicomUnicom 计算器,而真正意义上的个人计算机平台则是英特尔公司在1978 年推出的 X86 处理器 8086。

 

  1982 年,IBM 公 司 决 定 生 产一个划时代的产品,但当时的 8086处理(X86 鼻祖)产能不足,于是IBM 对英特尔公司说,除非英特尔公司允许第二家制造商 AMD 两家携手生产 8086,以保证 IBM 有可靠的供应,英特尔公司迫于无奈开始与AMD 合作。所以,AMD 在当时只是一个由英特尔公司提供设计图纸生产兼容处理器的公司,而它推出的处理器也都打上了英特尔公司的LOGO。

 

  英特尔公司为了拿下 IBM 的订单,两家首次进行合作。在 IBM 公司的要求下,AMD 获得英特尔公司授权,成为了其 8086、8088 芯片的第二供应商。这次的契机可以说对于之后两家的发展有着很大帮助,对于 AMD 更是有着不小影响,同时也是之后 AMD 与英特尔公司分庭抗礼的重要支持。


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  AMD 重视技术创新,缩小差距

 

  AMD 的制造水平和生产能力都不错,提供给市场的产品又比英特尔公司便宜,包括美国军方的许多客户都选择了 AMD 的产品。到1978 年,公司的销售业绩达到了一个重要里程碑:年度销售额1亿美元。1979 年,AMD 公司的股票进入纽约证券交易所交易。在成为优秀第二供应商的同时,AMD 也非常重视加强自己的研发力量,于 1980 年成立了技术开发中心。

 

  在英特尔公司开发出了 16 位处理器 8086 后,却迟迟不给 AMD 第二供应商的正式授权。1987 年,英特尔公司与 AMD 因合同问题终止了合作,因合同的原因 AMD 和英特尔公司对簿公堂。AMD 痛定思痛,从AM386 开始,AMD 就坚定地走上了一条自主开发处理器的发展之路,加强自己的研发实力成为了当务之急。1990 年,AMD 从 IBM 公 司 请来威廉姆 • 希格莱(William Siegle)担任公司的首席技术官,负责公司的新产品开发。在研究上也经历了不少挫折,但是威廉姆 • 希格莱果然不负众望,带领公司的研发团队成功开发出了 AM486 处理器。

 

  直 到 1996 年, 桑 德 斯 把NextGen 公司和 AMD 公司的研发队伍合二为一,给出的任务非常明确:尽快研制出新的 K6 处理器。在并购了 NexGen 公司一年之后,AMD 终于在 1997 年 4 月推出了与 PentiumⅡ分庭抗礼的新一代处理器——AMD K6。该处理器集成了 880 万个晶体管,采用最先进的 O.35 微米、五层金属硅片的工艺生产。 K6 具备与 Pentium 相同的 CPU 针脚——Socket 7,这一点显然是吸取了 K5处理器的教训。除了兼容传统的 X86指令外,还加入了业界标准的高效能多媒体指令 MMX,L1Cache 达到64kB,外频为 66MHz。K6 还有一项创新的设计:可同时发出六条指令的 RISC86 Sr-perScalar 架构,具有七个平行的执行单元、高性能的分支预测技术。国际数据公司的半导体分析专家凯利 • 亨利说:“这是AMD 公司有史以来发布的最好、最及时、最具战略性的产品。”AMDK6发布以后,凭借着良好的性能、便宜的价格和广泛的兼容性,市场份额逐步扩大,AMD 终于尝到了辛勤耕耘的硕果。

 

  而 20 世纪 90 年代末期,英特尔公司投入数亿美元资金进行了 64位处理器的研发,该处理器放弃了原有的 X86 体系,如果一旦为市场接受,包括 AMD 在内的很多处理器厂商将受到致命打击。或许是英特尔公司过分高估了自己在产业链中的霸主地位,而忽视了与互补厂商(如微软)潜在利益冲突的协调,安腾处理器采取了后向不兼容的策略,最终导致这个名叫安腾(Itanium)的产品在 2001 年推出后,由于缺乏配套应用而失败。

 

  以 此 为 契 机,AMD 于 2003年 4 月高调推出了业内第一个兼容x86 前期产品的 64 位芯片——供服务器使用的皓龙微处理器,六个月后,又推出了用于台式和移动计算机的兼容前期产品的 64 位微处理器Athlon64。在长达 30 多年的竞争史上,AMD 首次打破了技术跟随与模仿者的形象,用 64 位处理器证明了自己的技术实力!在深信巴顿“进攻就是最好防守”哲学的 AMD 新任总裁鲁伊茨(Hector. Ruiz)的带领下,一场全面反击战打响了!

 

  在产品开发上,AMD 增大研发投入,并以此带动了新产品推出的速度。2005 年 AMD 的研发投入超过了 2000 年公司的利润。继 64 位处理器之后,2005 年又推出了业内领先的基于双核技术处理器,尽管其是是在英特尔公司之后,但其技术水平却略胜一筹,仍为 AMD 带来了市场声誉与份额。但后来英特尔公司以酷睿 CUP 研究中心 Yonah 所采用的智能高速缓存技术是明显优于 AMD 的二级缓存技术的。

 

  在合作伙伴的拓展上,AMD 不仅通过良好的服务、快速的市场反应以及灵活的市场推广策略,把联想、惠普以及戴尔等一大批英特尔公司曾经的“忠实”OEM 伙伴吸引到旗下,开辟了渠道网络,而且通过收购 AVI 实现了强强联合,增强了互补产品的控制能力。

 

  在企业形象的宣传推广上,AMD 更是不遗余力。无论是对产品宣传还是公司公共关系的处理方面都显得积极、有策略,2005 年高调起诉英特尔公司的垄断行为,将自己塑造成为深受垄断势力之苦的行业创新者,以期赢得社会的认同与支持。

 

  英特尔公司钟摆理论成功压制AMD

 

  2007 年英特尔公司正式提出了钟摆计划——在奇数年,英特尔将会推出新的工艺;而在偶数年,英特尔则会推出新的架构。简单来说,就是奇数工艺年和偶数架构年的概念。英特尔的钟摆策略能够体现英特尔技术变化的方向。当有英特尔钟摆往左摆的时候,这个策略会更新工艺;往右摆的时候,这个策略会更新处理器微架构。举个例子,2005 年是奇数年,英特尔更新从 90纳米走向 65 纳米;2006 年是偶数年,用英特尔推出酷睿架构,2007 年走向 45 纳米。值得注意的是,首先它不会在一年内将两项技术同时展现,每一年都可以在上个技术基础上再提升一个规模。钟摆策略发展趋势一般是今年架构、明年工艺,是让大家循序渐进,而且实行钟摆策略也是为了着整个行业能按照这个钟摆形成一种共同的结构往前走。

 

  每一次处理器微架构的更新和每一次芯片制程的更新都遵循了“Tick-Tock”规律,名称源于时钟秒针行走时所发出的声响。一般一次“Tick-Tock”的周期为两年,偶数年和奇数年想配合的策略让英特尔公司在 2006 年之后逆转了局面,AMD 开始节节败退。

 

  至此,英特尔公司在高端处理器市场一直处于领先地位,至今都无人能敌。AMD 不得不改变策略,被迫只能在价格方面展开竞争,这跟 AMD 在早期面临的困境如出一辙。到了 2009 年,AMD 开始把业务重心放到 GPU 上,在 CPU 上不与英特尔公司展开正面竞争。

 

  未来:决战还没停止, 新的战场即将拉开

 

  2016 年,AMD 公司扭转了此前连续六个季度亏损的局面,开始实现盈利,AMD 公司的最新 Zen 处理 器 也 在 2017 年 1 月 的 CES 2017上正式发布。据 AMD 公司总裁苏姿 丰 透 露,AMDZen 高 端 桌 面 芯片可以和英特尔公司第六代微处理器架构 Skylake 性能相媲美,代号“Summit Rdige”,8 核 16 线程,支持 DDR4、PCI-E3.0 和下一代 I/O,AM4 统一封装。而英特尔公司方面也在 CES2017 上发布了第七代酷睿处理器,直面 Zen 处理器。

 

  英特尔公司和 AMD 公司经过40 多年竞争,不仅推进了芯片相关技术的发展,还将核心技术牢牢地守在了欧美地区。自 1993 年 1 月以来,英特尔一直都是世界上最大的芯片制造商,其销售的 386 和 486处理器有力冲击了日本芯片企业,比如 NEC 和东芝。1993 年发布的第一个代奔腾 CPU 以及之后十年Windows95 和 98 个人计算机的蓬勃发展,将英特尔推上了业界龙头的地位。目前,英特尔的年营收率仍然在继续增长——无论是从 PC、数据中心服务器,还是物联网芯片。

 

  2016 年英特尔公司仍是全球最大芯片供应商,全年芯片的销售额达 540.9 亿美元,较 2015 年增长了4.6%,市场份额达 15.7%;第二位是三星电子,高通排名第三。

 

  在日常生活中,我们可以发现芯片的种类有很多,比如通信芯片、手机端芯片、人工智能芯片、LED芯片、IOT 芯片、电脑芯片等等。目前芯片行业新的风口是智能芯片,在这个领域中国和美国可以说已处于同一起跑线上,这就是芯片行业重新竞争的机会。从英特尔公司和ADM 公司的芯片进化之路,也可以看出芯片的发展不是一日之功,需要企业长期资金、技术的投入。芯片领域也要全球化,积极地参与全球竞争,寻求全球的合作。(责任编辑:曹雪琦)

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