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英特尔一生的对手:AMD浮沉录

EDA365 ·2018-09-08 13:03·半导体行业观察
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人们都知道 AMD 和 In tel 是两个生死冤家,但你们知道他们很早以前曾经是一家企业么?

硅谷里的“叛徒们”

在半导体行业史上,“晶体管之父”威廉·肖克利 (William Shockley)曾有一个名词被认为是硅谷精神的代表——“八叛徒” (Traitorous Eight)。

肖克利曾开办过一家公司,但因为团队不和等,包括罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔等在内的八名员工最终在一美元的纸币上共同签名,宣告退出公司,这也是“八叛徒”的由来,而这八人随后于1957年成立另一家传奇公司——仙童。

一位名叫Donald C。 Hoefler的美国记者,曾在1971年写过名为《美国硅谷》的系列报道,他在稿件中分析道,几乎硅谷中的所有半导体公司都源于仙童。也正是Hoefler的稿件,加州圣塔克拉拉谷地首次被赋予“硅谷”的称号。

可以说,硅谷里的公司多多少少与仙童有着渊源。曾有报道称, 在1969年硅谷的一次半导体峰会上,400多名参会者只有24名不是仙童的前雇员 ,这也足以表明仙童在半导体史上的地位。

随着硅谷里半导体产业蓬勃发展,仙童在培育半导体人才的同时,人才不断出走,纷纷成立自己的公司,英特尔和AMD是“叛徒们”成立公司的代表。

1968年,“八叛徒”中的罗伯特·诺伊斯和戈登·摩尔成立了英特尔,而同样出身仙童的 杰里·桑德斯 则在1969年成立了 AMD 。

AMD创始人杰里·桑德斯

但与英特尔相比,AMD的出身似乎差了不少,诺伊斯被称为“ 集成电路之父 ”, 摩尔则是“ 摩尔定律 ”的提出者,而 桑德斯只是仙童负责销售的高管 。如此出身使得英特尔以技术发展为导向,而AMD则以市场为导向。

在业内人士看来,技术发展导向使得英特尔优势明显。华美半导体协会理事缪英妤在接受21世纪经济报道记者采访时指出,从20世纪60年代起,英特尔在过去50年里推动了摩尔定律,带动了整个产业链的发展,对美国半导体行业起到引领作用。

实际上在成立之初,英特尔的成功主要依赖于内存芯片。1970年,英特尔推出了第一个动态随机存储器(DRAM)芯片C1103,并在两年后实现年收入超过2300万美元,到1974年,英特尔在全球DRAM的市场份额达到了82.9%。

DRAM的成功助力英特尔在1971年上市,也就在这一年,英特尔研制出了第一款商用微处理器4004。但在彼时,内存芯片仍然是英特尔的主要营收来源。

随着日本等国家的半导体行业兴起,在内存领域英特尔的市场份额不断下降,至1984年已下降至全球DRAM市场份额的1.4%。此期间内英特尔的处理器业务开始展露光芒,1974年英特生产的8080处理器更是为X86架构的处理器往后30年的辉煌奠定了基础。

1982年IBM公司对计算机系统和微处理器采用第三方外包,但因为英特尔在8086处理器产能不足,被迫开放允许第二家芯片处理厂商加入,以保证IBM对于处理器的供给。Intel与AMD开始联手生产8086处理器,AMD沦为intel的代工厂,正是这个原因AMD挖到了第一桶金。

早期AMD8086处理器生产于1982年

这段时期一度被视作两家处理器巨头的“蜜月期”。 然而好景不长,1986年Intel推出了成功的80386系列处理器,代表性的产品为386DX-33,主频达到33MHz。它集成了32万个晶体管,处理器支持多任务操作,PC图形用户界面,为运行Windows3.X提供了可能。然而从intel 80286兼容处理器来看,intel主频却远远落后AMD。因此intel决定与AMD决裂,并将AMD推到联邦法院,不过在裁定之后,AMD销量并没有受到影响反而处理器出货数量反超Intel。因此也让intel十分苦恼。

剧情反转:赶超与被赶超

似乎在对簿公堂之后,故事应该画上句号,但往后的剧情却像肥皂剧,出现多次反转。

英特尔的技术优势使得WinChip和Cyrix等小市场份额的公司逐渐被淘汰,而AMD却一直在夹缝中生存。1995年,AMD收购了陷入困境的CPU设计公司NexGen,并成功推出K6系列。而K7(之后更名为Athlon,“速龙”)的推出则让AMD的风头压过英特尔,速龙高速FSB及高性能表现使得AMD占据了一定市场份额,能够“超频”也让AMD获得了忠实用户。

英特尔推出586处理器拥有310万个晶体管

1993年586处理器问世,它继承了310万个晶体管,每秒可以运行一亿条加法指令,奔腾处理器的问世远远的把AMD甩在了身后,而为了避免与AMD命名雷同,英特尔并没有沿用之前586的叫法,而是采用全新的系列命名为Pentium。AMD则在长达4年的研发过程当中从来没有赢过intel。

直到1999年,AMD发布K7构架处理器,也就是我们熟知的速龙系列,频率从500MHz起,使用新的Socket A插口,而当时Intel的奔腾处理器仅为133MHz。K7的成功让AMD赚的盆满钵满,2000年AMD的净销售额达到了46亿美元。随便AMD乘胜追击,继续推出了K8架构处理器,K8最大的变化就是支持64位X86指令集。这种扩展技术后来成为了行业标准,击败了Intel的64位架构。到了2004年,台式机处理器市场份额竟然超过50%,首次高于Intel,当然这也是AMD最后一次高于Intel。

AMD速龙64 K8架构处理器

在当时,行业人士普遍认为,速龙处理器可能会吞噬大部分英特尔的市场份额。市场咨询公司Mercury Research的数据显示,在2006年时AMD占处理器市场的份额已达到22%。超越似乎指日可待。

2005年戈登·摩尔正式提出钟摆计划。即每一次处理器微架构的更新和每一次芯片制程的更新遵循“Tick-Tock”规律,每一次“Tick”代表着一代微架构的处理器芯片制程的更新,而每一次“Tock”代表着在上一次“Tick”的芯片制程的基础上,也正是这套计划,让Intel在06年之后逆转了局面,AMD开始节节败退。

AMD将业务中心转移到GPU研发上

至此Intel在高端处理器市场就一直处于领先地位,至今无人能敌。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开始把业务重心放在GPU上,在CPU上不与Intel正面竞争。

AMD Fusion融聚计划将CPU和GPU相结合

AMD收购了ATI之后实现了快速融合,并逐渐公布了代号为AMD Fusion融聚计划。AMD坚持在一块芯片上,集成传统中央处理器和图形处理器,也就是APU。虽然在价格上拥有一定优势,但在性能上却显得差强人意。

官方给出的Ryzen1900系列产品对比英特尔i9和i7产品

十一年过去了,那些孩童时代一直使用AMD的人逐渐的步入了工作岗位,而AMD的APU在十一年后给了我们惊喜,2017年AMD推出了全新的CPU、GPU架构,制程工艺也升级到了14nm,Ryzen时代的处理器相比前面的产品提升明显。尤其是Ryzen 71800X售价仅为intel二分之一不到,并且线程撕裂者Ryzen 1950X也随即上市销售。这也使得intel迅速慌了手脚,急忙推出旗下的i9系列处理器。2018年1月AMD公布了产品线路图,其中包括12nm Ryzen CPU、7nm Vega等多款产品,这也预示着AMD再次拥有了追赶intel的实力,而不仅仅只是跟随者。

2018 Tech Day AMD CEO Lisa su公布了2018-2020年产品路线图

不可否认Ryzen的发布给了AMD又一次反超intel的机会,这也是沉浸了十一年之后的又一次惊喜,不管是昙花一现还是绝地反超,AMD和intel都让我们看到了处理器市场的竞合关系,也正是因为有了AMD这样的厂商存在,才能让处理器芯片行业持续健康发展。

延伸阅读:AMD处理器十大高光时刻

·2000年,AMD赢得了1GHz处理器频率大战

在大多数处理器还在500-850MHz频率下运行时,AMD的Athlon 1000处理器成为首款1GHz消费级处理器,代号Magnolia的Athlon 1000使用的是K75架构,0.18um工艺,集成了2200万个晶体管,TDP 65W,使用Slot-A插槽,运行电压仅为1.8V。

·2003:Athlon 64及64 FX首次集成内存控制器

AMD并不是第一家在处理器中集成内存主控的公司,全美达的Crusoe系列处理器才是第一款,不过AMD的Athlon 64及后来的64 FX依然凭借集成内存控制器击败了Intel,集成内存主控有助于降低系统内存延迟并提升性能,Intel在2008年的Nehalem架构上才首次集成内存主控。

·2003:AMD Athlon 64“大锤”处理器首发64位指令集

在AMD之前,64位指令集处理器主要用于工作站和服务器领域,AMD推出的Athlon 64 FX-51打破了这一局面,代号Sledgehammer大锤的它是一款2.2GHz的单核处理器,基于0.13um SOI工艺生产。

·2004:AMD Opteron为双核X86铺平了道路

随着时间的推移,计算任务变得更加复杂,这推动了对更高性能处理器的需求。AMD早在2004年就意识到了两件事——你只能从单核处理器中挤出这些性能,而单核迟早会遇到频率墙,解决方法也很简单,那就是制造多核处理器。

AMD在奥斯汀的工厂向全球推出了双核Opteron处理器,基于90nm SOI工艺制造,Socket 940插槽,晶体管数量2.33亿个。

·2011:AMD的FX-8150曾是全球最快的处理器

无论你是否为Bulldozer推土机架构的粉丝,它都给AMD带来了多个第一。早在2011年AMD推出了推土机架构的FX处理器。AMD还组织了一支精英级超频专家团队,将FX-8150处理器推向了新高度,最终创下了8429MHz的超频频率,吉尼斯世界纪录组织也向AMD颁发了“计算机处理器最高频率”的记录,并保持至今。

·2011:FX-8150成为世界首款消费级8核处理器

在与Intel的竞争中,AMD的FX-8150不仅成为频率最高的处理器,还是内核最多的消费级处理器,这是全球首个消费级8核处理器,125W TDP功耗,基本频率3.6GHz,加速频率可达4.2GHz,Globalfoundries公司使用32nm SOI生产,晶体管数量高达12亿个。

·2011:AMD APU使集显玩游戏成为现实

在AMD APU问世之前,集显就已经存在了,但是大家并不能用它玩游戏——至少不能以让人满意的帧率、分辨率玩游戏。AMD的Llano是第一代APU(PS:应该是针对桌面市场来说),整合了2-4个HD 6000系列显卡的内核,不过它的游戏性能虽然比Intel集显更好,但是CPU性能并不能让人满意,直到2017年Raven Ridge家族的Ryzen APU问世,才可以在720p下提供稳定的游戏性能,设置得当的话1080p分辨率也可以。

·2013:FX-9590夺回5GHz冠军

2013年AMD推出了FX-9590处理器,在频率战争中再次赢过了Intel,基础频率4.7GHz,加速频率5GHz,这是第一个商用频率达到5GHz的处理器。5年后Intel才通过发布Core i7-8086K达到了5GHz的频率。

不过驯服FX-9590处理器也不容易,TDP功耗高达220W,只有有限数量的主板支持这个处理器。

·2013:Temash、Kabini成为全球首个X86 SoC处理器

2013年平板电脑处理器市场竞争很激烈,市场上大多数产品都使用ARM处理器,AMD当年在CES上展示了Temash、Kabini APU,这是首款X86 SoC处理器。其中Tesmash为2核、4核APU,主频1GHz,TDP分别是4W、8W,主要用于Windows 8平板及混合笔记本。Kabini也使用2核、4核架构,频率1GHz到2.2GHz,TDP也更高,最低型号也要9W,最高超过25W。

·2017年:Ryzen Threadripper 1950X为HEDT平台带来更多核心

这个不用多说了,大家都知道了,AMD去年推出了Ryzen Threadripper处理器,最多16核32线程,是全球首款桌面级16核处理器,其中旗舰1950X频率3.4GHz,加速频率4.0GHz,180W TDP,支持四路DDR4内存通道及64组PCIe 3.0通道。

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