英特爾對(duì)局:一家傳奇IT企業(yè)的40年成長史

　　兩極擴(kuò)張

　　英特爾逐漸擴(kuò)大x86處理器的應(yīng)用領(lǐng)域是從奔騰（Pentium）時(shí)代開始的，那是上世紀(jì)90年代，由此開始了更為快速的技術(shù)演進(jìn)。時(shí)值今日，從沖擊千萬億次的高端處理器芯片，一直到超低功耗的超移動(dòng)處理器，英特爾正在囊括更多領(lǐng)域。

　　1993年P(guān)entium處理器發(fā)布時(shí)，RISC優(yōu)勢(shì)論還在盛行，Sun仍然是英特爾的主要對(duì)手。Pentium采用的超標(biāo)量技術(shù)就是針對(duì)RISC，提升指令執(zhí)行速度的一次架構(gòu)創(chuàng)新；Sun也抱有同樣想法，它也試圖這樣提高下一代SPARC的性能，只看誰能拔得頭籌。這個(gè)架構(gòu)創(chuàng)新是無法從大型機(jī)上參考設(shè)計(jì)的，一切都要從頭摸索。

　　300萬個(gè)晶體管、全新的功能讓Pentium設(shè)計(jì)困難重重。剛問世的Pentium處理器體積龐大，速度也僅為66MHz，后來經(jīng)過改進(jìn)，縮小了體積，同時(shí)運(yùn)行速度也提升到了100 MHz。英特爾再次在與RISC的較量中占據(jù)了優(yōu)勢(shì)?？闪硪粋€(gè)可怕的敵人又出現(xiàn)了——IBM、摩托羅拉、蘋果共同組建了POWER聯(lián)盟，蘋果在放棄摩托羅拉處理器后，采用了POWER處理器。然而，銷量最終還是使勝利屬于Pentium。在1994年的銷量統(tǒng)計(jì)中，Pentium約為POWER的10倍。

　　1995年，Pentium Pro問世，它革命性地采用了動(dòng)態(tài)執(zhí)行和獨(dú)立雙總線控制。更重要的是，這款處理器不僅用于個(gè)人PC，也開始用于伴隨互聯(lián)網(wǎng)興起的工作站和服務(wù)器。后續(xù)產(chǎn)品上市使英特爾的業(yè)務(wù)具備了向新領(lǐng)域擴(kuò)展的可能，后續(xù)的PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4都是如此。作為Pentium產(chǎn)品線的高端產(chǎn)品，至強(qiáng)品牌被引入，它被明確定位于面向中高端企業(yè)級(jí)服務(wù)器、工作站市場(chǎng)。

　　在PC處理器薄利多銷的同時(shí)，向賺錢的工作站和服務(wù)器市場(chǎng)提供高利潤產(chǎn)品幾乎是英特爾的必然選擇。在1997年，摩托羅拉轉(zhuǎn)產(chǎn)、IBM轉(zhuǎn)型等一系列事件，也間接促進(jìn)了英特爾在微處理器行業(yè)霸業(yè)初成，它占據(jù)了舉足輕重的地位。在后續(xù)較量中，AMD也成為最令英特爾困擾的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。AMD推出的K6系列處理器目的就是狙擊Pentium系列，尤其在AMD的K8處理器在IBM幫助下“退燒”之后，AMD還曾一度搶走了x86桌面市場(chǎng)及服務(wù)器市場(chǎng)不小的份額。

　　在2000年P(guān)entium4面世時(shí)，摩爾定律主導(dǎo)的半導(dǎo)體創(chuàng)新已經(jīng)發(fā)展到了4200萬個(gè)晶體管，其NetBurst架構(gòu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是適應(yīng)更高主頻，此時(shí)的消費(fèi)者習(xí)慣于以頻率為唯一考量，高性能成為主題詞，AMD也開始跟隨英特爾共同創(chuàng)造主頻神話。

　　多核路轉(zhuǎn)

　　主頻提升是提升單線程性能的最直接途徑，然而競(jìng)相攀升的主頻過快地耗盡了當(dāng)時(shí)制造工藝的能力，Pentium的NetBurst架構(gòu)在4GHz遇到了無法解決的升溫問題，實(shí)現(xiàn)10GHz主頻的預(yù)言已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)了。

　　為了遵循摩爾定律的持續(xù)創(chuàng)新，在持續(xù)追求更高主頻路線走不通之后，AMD和英特爾都選擇了繞過這一障礙。它們的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)似乎由主頻轉(zhuǎn)向了核數(shù)。2006年，英特爾啟用了由海爾法開發(fā)團(tuán)隊(duì)研發(fā)成功的酷睿架構(gòu)，轉(zhuǎn)向高能效以及多核路線，這樣的技術(shù)路線也是Sun、IBM的共識(shí)。向多核轉(zhuǎn)變，使得處理器在主頻不快速提升的前提下，摩爾定律得到延續(xù)，能效表現(xiàn)繼續(xù)攀升。基辛格坦言，在看到這個(gè)根本性轉(zhuǎn)變時(shí)，英特爾已經(jīng)落后了一代的時(shí)間，幸運(yùn)的是，它很快重新開始重視高能效表現(xiàn)。

　　從雙核到四核，英特爾在時(shí)間上領(lǐng)先AMD，卻無法擺脫它的一路緊隨。深層次地說，英特爾與AMD實(shí)際上已進(jìn)入“能效”的競(jìng)爭(zhēng)階段，核數(shù)只是一個(gè)途徑而已。多核有效控制了能耗，英特爾也通過微架構(gòu)調(diào)整，使得高能效表現(xiàn)在取代NetBurst的酷睿微架構(gòu)深入人心，并即將再次調(diào)整至Nehalem架構(gòu)。英特爾制造工藝的升級(jí)，已經(jīng)使一塊芯片上可以容納8億個(gè)晶體管。值得關(guān)注的是，當(dāng)前的軟件環(huán)境也開始注重向并行方面發(fā)展，以充分發(fā)揮多核潛力。

　　如今，在最高端的面向高性能計(jì)算的至強(qiáng)，再到面向服務(wù)器的至強(qiáng)直到桌面端、移動(dòng)端甚至超移動(dòng)終端，英特爾的微架構(gòu)和制造工藝都開始全面覆蓋，除超移動(dòng)終端處理器外，其他產(chǎn)品線都實(shí)現(xiàn)了多核。英特爾開始規(guī)劃處理器的發(fā)展步調(diào)，這就是Tick-Tock戰(zhàn)略。英特爾按照逐年的節(jié)奏調(diào)整制造工藝和微架構(gòu)。x86處理器已經(jīng)覆蓋了IT設(shè)備的兩極。而在對(duì)抗RISC的高端企業(yè)級(jí)產(chǎn)品線中，英特爾還布局了安騰處理器。按照發(fā)展路線圖，安騰即將走向四核。

　　通信進(jìn)退

　　硅技術(shù)持續(xù)發(fā)展，成為推動(dòng)計(jì)算與通信融合的主要力量，它當(dāng)然可以在更大范圍內(nèi)推動(dòng)IT技術(shù)發(fā)展。英特爾前CEO貝瑞特在2002年年初表示，如果他能成功地將英特爾帶入通信領(lǐng)域，那么英特爾未來10年將是輝煌的。而英特爾在當(dāng)年IDF上提出的“擴(kuò)展摩爾定律”，也是試圖將摩爾定律從計(jì)算領(lǐng)域延伸到通信領(lǐng)域。然而，在這一市場(chǎng)上，英特爾要面對(duì)的不僅僅是老對(duì)手AMD、威盛還有后來者NVIDIA，它還將應(yīng)對(duì)德州儀器、摩托羅拉、高通等老牌廠商。

　　要進(jìn)入通信領(lǐng)域，英特爾可以選擇從局域網(wǎng)進(jìn)入，英特爾迅馳平臺(tái)推動(dòng)的筆記本電腦應(yīng)用就是局域網(wǎng)中的“點(diǎn)”；它還可以從廣域網(wǎng)進(jìn)入，英特爾力推的Wi就是“面”，這是IT廠商向相對(duì)封閉的通信標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)起的沖擊。這樣做，為的就是圍繞英特爾聚合起的生態(tài)圈實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)間的無縫切換。

　　迅馳就是在計(jì)算與通信的交叉點(diǎn)上取得的成功，它主打的無線連接和平臺(tái)優(yōu)化，有力推動(dòng)了筆記本電腦的普及，并在與老對(duì)手AMD的較量中取得了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。英特爾最新發(fā)布的代號(hào)為Montevina的平臺(tái)已是迅馳的第五代更新，每一代迅馳平臺(tái)的處理器、芯片組、無線模塊的同步更新，都伴隨著性能、電池續(xù)航時(shí)間、無線聯(lián)網(wǎng)以及支持輕薄設(shè)計(jì)的全面提升。老對(duì)手AMD在推出數(shù)代移動(dòng)處理器之后，也選擇走上了平臺(tái)道路。就在Montevina平臺(tái)發(fā)布前夕，AMD首次推出了直指迅馳的移動(dòng)平臺(tái)“Puma”，這將在市場(chǎng)上再次引發(fā)激烈競(jìng)爭(zhēng)，AMD再次向英特爾的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域發(fā)起了挑戰(zhàn)。

　　除筆記本電腦外，超便攜終端也是英特爾布局的重要一步，只是這條路進(jìn)行得有些坎坷。2006年，英特爾在經(jīng)過收購并重新培育后，最終還是決定放棄了耗費(fèi)6年時(shí)間和約50億美元的手機(jī)芯片市場(chǎng)，將Xscale手機(jī)芯片業(yè)務(wù)出售給Marvell，它選擇了從ARM路線走開。兩年之后，英特爾蓄勢(shì)重來，只是這一次，它選擇了x86路線，以目前體積最小的超低功耗處理器“凌動(dòng)”主攻7英寸以下的超便攜互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備MID。威盛推出的“凌瓏”、NVIDIA基于ARM內(nèi)核推出的Tegra處理器也都面向這一市場(chǎng)。

　　MID與智能手機(jī)只有一線之隔，一旦這類設(shè)備的體積進(jìn)一步縮小，并加入通話功能，勢(shì)必會(huì)給手機(jī)市場(chǎng)帶來重大沖擊。英特爾的回歸，要應(yīng)對(duì)眾多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。但不可否認(rèn)的是，英特爾在通信征途上遇到的阻力很大，它已擁有了破局的利器，但要想在多重競(jìng)爭(zhēng)中做到游刃有余，尚需一定時(shí)日。

　　遠(yuǎn)處的風(fēng)景

　　對(duì)未來的展望是對(duì)歷史最好的紀(jì)念?；粮裨谟⑻貭枒c祝誕生40年時(shí)發(fā)表了對(duì)未來十年的預(yù)測(cè)，對(duì)制造工藝和計(jì)算能力的看法尤其值得關(guān)注。在英特爾眼中，它能看到的最遠(yuǎn)處的風(fēng)景會(huì)是怎樣的？

　　沖向10nm

　　硅工藝發(fā)展的隱憂在65nm時(shí)就被反復(fù)提及了，如果工藝不改進(jìn)，摩爾定律將很快走到盡頭。“行業(yè)發(fā)展即使不會(huì)陷于停滯，發(fā)展速度也會(huì)大大降低。”英特爾高級(jí)院士馬博說。然而，英特爾還是率先迎來了柳暗花明又一村。在最新的45nm制造工藝中，英特爾首次引入了高k柵介質(zhì)和金屬柵極材料，這一改進(jìn)被摩爾視作半導(dǎo)體行業(yè)的又一場(chǎng)技術(shù)革命。它有效控制了漏電流，并為繼續(xù)向前的制造工藝升級(jí)掃清了障礙。

　　英特爾此前公布的制造工藝目標(biāo)規(guī)劃到了22nm，而這一次，基辛格明確指出，10年內(nèi)制造工藝就能達(dá)到10nm，摩爾定律將繼續(xù)適用。“英特爾正處在邁向22nm制造工藝的發(fā)展道路上，我們對(duì)14nm也有了很好的規(guī)劃，而且有信心突破10nm難關(guān)。在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，硅仍將是其他材料的基礎(chǔ)。除此之外，我們還不確定。”除了縮小芯片的特征尺寸之外，另一個(gè)提升經(jīng)濟(jì)性的路徑就是增大硅片直徑，一般都是優(yōu)先縮小特征尺寸，保障這兩個(gè)“輪子”高速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)是納米電子學(xué)和新材料學(xué)的持續(xù)發(fā)展。基辛格預(yù)計(jì)，18英寸晶圓也有望將在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前的硅片尺寸為12英寸。

　　轉(zhuǎn)向高k材料是必然趨勢(shì)，英特爾領(lǐng)先了一步。IBM、AMD、飛思卡爾、三星、海力士等半導(dǎo)體廠商也都在各自結(jié)盟，研發(fā)32nm及更先進(jìn)的制程。在32nm，制造廠商一定會(huì)選擇采用高k材料，以克服物理極限。業(yè)界巨頭走向聯(lián)合，并非是競(jìng)爭(zhēng)格局發(fā)生了本質(zhì)變化，而是工藝日益復(fù)雜，改進(jìn)難度過大，這在客觀上促進(jìn)了聯(lián)合開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)和生產(chǎn)方法。

　　萬億級(jí)計(jì)算

　　萬億次對(duì)高性能計(jì)算來說并非是全新的數(shù)量級(jí)，但未來十年內(nèi)，個(gè)人就將享受到這樣的計(jì)算能力。英特爾處理器也將由現(xiàn)在的雙核、四核發(fā)展到更多核，英特爾把研究中的擴(kuò)展性多核架構(gòu)稱為眾核。此前，英特爾曾多次展示過單芯片80核處理器，實(shí)現(xiàn)了萬億次計(jì)算能力，與其配合的全新存儲(chǔ)、通信以及軟件技術(shù)也都同步發(fā)展。當(dāng)這樣的原型處理器成為實(shí)用化產(chǎn)品后，將進(jìn)一步帶動(dòng)視頻搜索、物理模擬等大量新應(yīng)用或過去單機(jī)無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展。英特爾高級(jí)院士Stephen Pawlowski告訴記者，從幾個(gè)大型內(nèi)核發(fā)展到多個(gè)輕量小核，并配合高度并行化和節(jié)能，將是眾核的發(fā)展方向。

　　最有望率先推出的眾核應(yīng)該是Larrabee，它也隸屬于英特爾的萬億次計(jì)算計(jì)劃。Larrebee基于高度并行的可編程架構(gòu)，主要面向高端通用目的計(jì)算平臺(tái)，適合視覺運(yùn)算和主流圖形顯示。目前可以獲知的信息是，Larrabee至少有16個(gè)核心。

　　記者在參加2008英特爾研究日時(shí)，曾與萬億次項(xiàng)目領(lǐng)軍人物Jerry Bautista進(jìn)行交流。他認(rèn)為，萬億次計(jì)算在硬件方面的挑戰(zhàn)其實(shí)已經(jīng)取得了很好的成效，未來最大的挑戰(zhàn)將來自軟件。基辛格也表示，英特爾已解決了并行編程中的一些問題，并把工具擴(kuò)展到支持多核、眾核和萬億級(jí)計(jì)算，如英特爾為幫助主流編程人員高效開發(fā)高度并行化和可擴(kuò)展的軟件而研究的C t編程語言，關(guān)鍵在于軟件行業(yè)如何將將重點(diǎn)放在并行計(jì)算上，充分利用多核的計(jì)算能力。

　　歸于“平靜”

　　很多圈外人不解，為什么英特爾還要去研究傳感器、研究無線甚至研究社會(huì)學(xué)等一系列看似與電腦毫不相干的事情。其實(shí)，我們走過大型機(jī)、PC機(jī)時(shí)代，最終必將走向普適計(jì)算時(shí)代。那時(shí)，計(jì)算機(jī)就如同電一樣普通，不再會(huì)被關(guān)注。英特爾在為此做準(zhǔn)備。當(dāng)我們周圍都是計(jì)算機(jī)時(shí)，讓它們處于非妨礙狀態(tài)的“平靜技術(shù)”才是對(duì)未來技術(shù)設(shè)計(jì)的根本挑戰(zhàn)。

　　Gordon Bell，DEC的技術(shù)靈魂、VAX小型機(jī)的開發(fā)者早在1975年就基于摩爾定律提出一種計(jì)算機(jī)分類理論，第一類是價(jià)格不變或稍微降低，性能和功能不斷提高；第二類則是給定功能，價(jià)格不斷降低，大約每十年就形成一種新類型；第三種則是計(jì)算機(jī)融合到器具與其他設(shè)備當(dāng)中去。這與33年后的基辛格預(yù)言有異曲同工之妙，IA將無處不在，全天候服務(wù)人們的日常生活。“如果你考慮計(jì)算的兩端，高端就是像數(shù)據(jù)中心級(jí)計(jì)算的規(guī)模和效率都在提升，另一端是使用了IA架構(gòu)的移動(dòng)和手持計(jì)算設(shè)備，中間則是可視計(jì)算體驗(yàn)。而新興的嵌入式計(jì)算體驗(yàn)則支持我們正在做的每件事。”

　　在“平靜”的普適時(shí)代，計(jì)算機(jī)會(huì)豐富我們的物質(zhì)空間，也促進(jìn)我們用更多方式、有更多機(jī)會(huì)與人相處，“我們只是完成了4%或5%的任務(wù)！”40歲的英特爾正在為終將到來的“平靜”繼續(xù)努力著。

　　英特爾的技術(shù)底氣

　　應(yīng)該說，英特爾是市場(chǎng)營銷的高手，“Intel inside”、“Yes． Intel”等技高一籌的市場(chǎng)營銷戰(zhàn)略對(duì)英特爾市場(chǎng)的成功至關(guān)重要。

　　但從本質(zhì)上看，英特爾是個(gè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)型的公司。40年來，芯片的發(fā)展一直遵循著摩爾定律——以“晶體管集成度每18～24個(gè)月提高1倍”的速度向前發(fā)展，這應(yīng)該說是一個(gè)產(chǎn)業(yè)奇跡。而更令人拍案叫絕的是，摩爾在1965年芯片上只有數(shù)百個(gè)晶體管的情況下總結(jié)出的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律至少能“統(tǒng)治”產(chǎn)業(yè)50年，足見英特爾的兩個(gè)創(chuàng)始人之一——摩爾的遠(yuǎn)見。

　　今年還是集成電路誕生50周年。德儀的基爾比和仙童的諾伊斯因先后獨(dú)立地發(fā)明了集成電路而成為業(yè)界公認(rèn)的集成電路發(fā)明人。某種意義上說，基爾比的發(fā)明更像是一項(xiàng)偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，他所采用的鍺襯底和片上元器件之間用金絲焊接互連的方式，在工程制造上是行不通的。而諾伊斯發(fā)明的基于硅襯底和平面互連的工藝，在50年后的今天依然是包括TI在內(nèi)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主流工藝。

　　當(dāng)諾伊斯和摩爾兩人1968年創(chuàng)立英特爾時(shí)，已經(jīng)把技術(shù)遠(yuǎn)見和技術(shù)創(chuàng)新的基因賦予了這家公司。作為全球最大的半導(dǎo)體公司，英特爾的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)模無人能出其右。在以技術(shù)密集和資金密集著稱的半導(dǎo)體領(lǐng)域，芯片設(shè)計(jì)技術(shù)占優(yōu)或者制造能力擅長的企業(yè)都有其一席之地，而英特爾真正卻鮮為人知的核心競(jìng)爭(zhēng)力則在于設(shè)計(jì)與制造的雙向優(yōu)化。隨著線寬變窄，工藝冗余度逐漸變小，迫使原本分離的設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)環(huán)節(jié)必須結(jié)合在一起，相互優(yōu)化。

　　英特爾每?jī)赡旯に嚭蛢?nèi)核更新一次的“Tick Tock”戰(zhàn)略便是這種核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。而今年3月權(quán)威的ITSR（國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖）最新公布的報(bào)告可以看出，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)平均工藝換代周期已經(jīng)延至3年，換句話說，有很多企業(yè)已經(jīng)跟不上摩爾定律的速度了。