硬科技:為何Intel的競爭者還是如此辛苦?

2020.08.31 03:06PM
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照片中提到了A HISTORY OF PC INNOVATION、(intel、Ever since Morris Tanenbaum launched the Silicon Age with the fabrication of the first silicon transistor at Bell Labs in 1954, the PC has undergone,跟英特爾有關,包含了英特爾歷史、英特爾4004、電腦、中央處理器

筆者在很久以前曾撰文簡單探討「那票研製x86指令集相容處理器的廠商,都難以與x86本家Intel競爭」,直接或間接的導致今日只剩下AMD是唯一上的了檯面的對手,台灣VIA(美國Centaur)和俄羅斯Elbrus則幾乎毫無存在感。

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但不久前Apple總算昭告天下,自家的「Apple Silicon」將逐步取代Mac個人電腦裡面的Intel處理器,就讓人想起昔日眾多的「RISC諸神」,像SGI繪圖工作站的MIPS、Sun伺服器工作站的UltraSPARC、HP SuperDome的PA-RISC、1990年代的效能王者DEC Alpha,一個個默默的消失於歷史的洪流之中。時下僅剩IBM Power碩果僅存,連Fujitsu的SPARC64還能走多遠都略有疑問。

這些曾經叱吒一時的高階RISC處理器,為何難以與Intel為首的x86陣營競爭,是一個很簡單又很複雜的議題,充滿了環環相扣的關鍵元素。不學無術的筆者只好再次野人獻曝,嘗試用1500字的標準篇幅,讓各位科科了解某鮮為人知的殘酷真相,並建立起自行思考Apple Silicon成敗與否的思想準備。

天字第一號理由:沒有微軟Windows走不進個人電腦市場

x86指令集相容性的最重要價值只有1條:微軟Windows,這也是那票以高階伺服器和工作站為起點的RISC指令集處理器,難以將市場擴展到在1990年代開始蓬勃發展的個人電腦。

其實x86指令集相容處理器打從一開始,也並非被微軟認定為真命天子,不提繪圖晶片傳奇廠商Intergraph曾自行將Windows NT 3.51移植到SPARC,微軟官方也曾推出PowerPC、Alpha與MIPS的Windows NT 4.0,而DEC更曾發展出將x86轉譯成Alpha的FX32!二進位碼轉換器。

但這些廠商都太晚意識到個人電腦市場對他們可以「永續發展」的重大價值,一度最有機會搶在Itanium之前取代x86的Alpha,更因Compaq併購DEC後的愚蠢決策(只看眼前Alpha系統的出貨作業系統裝機率,卻沒有思考未來的市場發展趨勢),自行放棄了Windows相容性這張護身符。這讓他們難以「把餅做大」,更使其陷入了另一個陷阱:俗稱摩爾第二定律的「洛克定律(Rock’s Law)」。

節節高升的製造設備投資與產品研發經費

在1986年,Intel用來生產25萬個電晶體組成的386處理器,使用的晶圓廠造價是2億美元。10年之後,製造550萬個電晶體的Pentium Pro,晶圓廠的價格就激增到20億美元。時至今日,尖端製程的晶圓廠更是百億美元起跳,台積電用來生產7nm製程產品的中科Fab15,前前後後投資了超過100億美元,而5nm製程的南科Fab18,總投資金額更高達250億美元。

所以基於長期觀察業界趨勢而得出的「摩爾第二定律」,重點在於「晶圓廠的建造成本每4年就會倍增」,也確立了今天只剩下台積電、Intel和Samsung還留在先進製程軍備競賽的擂台。

照片中提到了Moore's Law 2 (Rock's Law) - continue、$100,000、EUV - Stepper,包含了角度、熱芯片、摩爾定律、中央處理器、鈍化

更精密複雜的高階晶片,其研發經費亦不遑多讓,動輒3到5年的全新產品開發期,意謂著燒掉更多的人事成本和驗證費用。Intel在1990到1995年之間開發Pentium Pro,估計燒掉1.5億美元。從1995年到2000年打造的初代Pentium 4,號稱動員5000名工程師與10億美元的開銷。相對於汎用處理器「看起來比較簡單」的GPU,創GPGPU之先河的NVIDIA G80,從2002年到2006年的4年間,也吃掉5億美元。

同場加映Intel在14nm製程「擠牙膏」期間,研發一款「現有微架構的處理器晶粒」要多少錢:研發5000萬美元,驗證3200萬美元。

更驚人的是「地球上最高階伺服器處理器」的IBM Power9系列,先先後後出現3個版本,加上系統架構與相關軟硬體,則是「30億」美元。各位科科也不用過度指責IBM在Power9「連擠3次牙膏」到今年夏天才要發表Power10,沒回收鉅額投資前,論誰都會想要裝死。

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這年頭沒量就絕對活不下去

沒有夠大的出貨量去攤平這些資本支出,根本難以為繼。Intel可支配95%的伺服器市場,也是建立在龐大的個人電腦市場之上。在個人電腦年度出貨量抵達1億台的1998年,Intel剛好發表Xeon品牌,真的一點都不是偶然。走不進個人電腦市場的RISC諸神就這樣一個個不見了。

Apple有那個膽子去衝自家個人電腦(以及Mac Pro需要的工作站等級處理器),也是看在每年2.6億支iPhone和5000萬台iPad的份上,但即使「基本盤」如此雄厚,依然難逃來自外界的質疑眼光,因為貨真價實的高階產品,門檻就是擺在那邊,ARM指令集再怎麼簡潔易於實作產品,當處理器複雜度到達某個程度,該省的就是省不掉,想必不少科科早就注意到那票「ARM伺服器處理器」好像也沒省電到哪裡去。

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總之,眾人的目光都聚焦在Apple的下一步,也許讓各位科科看著科科笑的科科文即將傾巢而出了,科科。

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