打了 30 年的 CPU 史詩級戰役,誰能笑到最後?

作者:腦極體/風辭遠   |   2020 / 11 / 03

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:股感知識庫


20 世紀八十年代初,半導體產業看似穩定,卻在醞釀一場前所未有的變化。當時,政府與軍事訂單中的大型機依舊是市場主流,日本公司憑藉記憶體如日中天。晶片的日子似乎一片平靜。但在太平洋東岸的矽谷,有一些人卻在準備醞釀顛覆半導體產業。如果從最終的市場結果來看,這場行動可以被簡單定義為微電腦興起,大型電腦衰落。但在 PC 進入千家萬戶的巨變最終達成前,各路人馬還需要做很多準備。比如小型儲存、操作系統、顯示設備、軟體開發等等。

  CPU 成兵家必爭之地

而在晶片領域,最關鍵的準備就是微處理器——也就是今天人盡皆知,每家都有,並且成為國際科技博弈核心的—— CPU 。 CPU 這個如今被認為是晶片產業最高巔峰的存在,當然不是一朝一夕建成的。在它的崛起與成型中,有相當多的技術與產業必然性,也充滿了商場上兵不厭詐的干戈。回首看 CPU 與家用電腦的歷史紛爭,對於理解今天的晶片產業規則至關重要。

而這一切,要從 IBM ( IBM -US)籌劃進入微型電腦市場說起。如今 IBM 已經退出了 PC 市場,但長期以來人們在談論 PC 時,會認為是 IBM 奠定了它的基本形態與產業規律。與蘋果(Apple, AAPL-US)的封閉戰略不同, 80 年代初的 IBM 破天荒地打算用開放生態與產業合作的方式完成 PC 生產。而當時矽谷能夠提供微處理器的最佳選擇,就是諾伊斯、摩爾、格魯夫從仙童出走後創立的英特爾(Intel, INTC-US)。

早在 1971 年,英特爾就製造了第一款 4 位處理器 4004 ,隨後不斷進化,到 1978 年已經發布了 16 位處理器 8086 。 1981 年,藍色巨人 IBM 選擇將 8086 衍生出的 8088 作為自身產品的處理器,這在後來被稱為 “英特爾有史以來最偉大的勝利” 。當時參與這個選擇的所有人可能都不會想到,一個產業標準就此誕生,一場美國超越日本的半導體戰爭宣告打響,一個 PC 和網路支撐的時代隨之到來。英特爾和 AMD (Advanced Micro Devices, AMD -US)的 CPU ,支撐整個資訊化革命,支撐了我們每個人對電腦和網路的認知,改變了人類的工作效率和資訊獲取方式。也隨著那個選擇,英特爾和 AMD 兩家公司開始了 30 年的戰爭。

“微特爾” 傳奇

在 2016 年,科技界曾經熱議一個名叫 “微特爾” 聯盟的東西,是兩家矽谷老字號——也就是微軟(Microsoft, MSFT-US)的 Windows 操作系統加上英特爾 CPU 組成的 Wintel 聯盟。聯盟的起因,還是 IBM 在 80 年代初準備進軍微型電腦市場。當時蘋果已經與摩托羅拉(Motorola Solutions, MSI-US)的 CPU 合作,取得先發優勢。 IBM 想要取而代之,就必須拿出點出人意料的東西。 IBM 的選擇是利用生態合作的力量,讓自身的微型電腦產業充分開放,各家公司都可以拿出自身擅長的東西加入這個市場,以聯盟的方式搶占蘋果的市場佔有率。

首先是坐擁當時微處理器最前端與核心技術的英特爾,終於在 8086 時代找到了 IBM 這個商業化大靠山。並且由於 IBM 的支持和開放態度,大量軟硬體企業都來兼容英特爾的架構,導致英特爾在此後一舉成為產業龍頭。同一時間, IBM 選擇了微軟來為微型電腦提供操作系統。如果說英特爾的中選有其技術必然性,那麼微軟的上位在當時屬僥倖。 IBM 原本打算自己開發系統,但被微軟方面巧妙說服了。由於開發時間緊迫,微軟還購買了另一個操作系統 QDOS 的使用權來加速開發,最終為 IBM 帶來了Microsoft DOS。這段歷史也成為微軟發展的最大轉折點。

說回到英特爾的 CPU 。之所以英特爾能不斷取得成功,與當時 IBM -英特爾-微軟合作架構有重要關係。首先 IBM 的開放策略真的非常開放,只提標準需求,不向下游合作方要求技術捆綁。這導致英特爾的 CPU 和計算架構變成產業標準,但 IBM 卻僅僅是一家主機廠商。雖然 IBM 也進行了一系列自主研發,但在底層技術中的突破始終不太順利。最終結果是 IBM 的選擇培養起了 “微特爾” 聯盟兩大怪獸,但其 PC 市場卻率先衰落了。

“軟硬” 兼施大家一起賺

再一個就是 “微特爾” 聯盟本身的價值。英特爾與微軟,一個在硬體一個在軟體,看似各自為政,但卻從南北兩側卡死了整個 PC 產業。從最開始同為 IBM 供應商,到後來兩家內部達成了驚人的默契。比如英特爾的 CPU 更貴,微軟就把 Windows 降價促銷搞捆綁銷售;微軟不斷推出更加消耗內處理器的操作系統與軟體,英特爾就把內處理器加大適配系統。兩家的策略就是高度互補,讓消費者和 PC 廠商選擇一家的同時也必須選擇另一家,最終導致 80 、 90 年代 PC 崛起中出現了 “雙頭” 格局,一度佔據 PC 市場 90% 以上的比例。

微特爾聯盟的意義是多方面且富有歷史爭議的,有人說其扼殺了 PC 市場的競爭,有人說他們聯手才把 PC 推向全世界。但不管怎麼說, “微特爾” 聯盟為 PC 產業快速打造了一個標準化底座,各個軟硬體廠商與開發者得以無障礙進入這一新興市場。在英特爾的核心技術與微特爾聯盟的商業手腕雙加持下, CPU 很快成為了晶片產業的核心。而它影響最深遠的副產品,就是 x86 架構。

  AMD 順勢推出兼容 x86 產品

美國對中國不斷加碼科技封鎖之後,到底哪個影響最嚴重?如果問業內人士,回答很可能是 x86 。英特爾獲得 IBM 訂單,結成微特爾聯盟,給晶片產業內帶來的最大影響是英特爾的 x86 架構開始成為產業預設的標準。而這件事其實並不完全靠英特爾的推動。事實上, IBM 在發放處理器訂單時,已經開始提防英特爾會趁機做大,挾 CPU 自重。於是找到第二供應商,於是同樣從仙童走出來的 AMD 就成為了一個很好的選擇。

與英特爾是諾伊斯、摩爾這些 “八叛逆” 核心人物創建不同, AMD 的創辦人桑德斯是仙童銷售部出身。核心技術和產業洞察在當時不是 AMD 的強項,但靈活的市場手段和獲取訂單的決心,讓 AMD 的基因裡攜帶著靈活與韌性。作為 IBM – PC 的 CPU 第二供應商, AMD 深知與第一供應商英特爾的關係非常微妙。如果真的不斷推出競爭產品,只會以弱攻強,並且造成供應商之間的內耗。於是在 IBM 推動下, AMD 也開始兼容英特爾的 x86 架構,推出了大量作為英特爾追隨與候補的產品。

而這個決定,也讓英特爾從 8086 時代開始使用的 x86 架構不再是英特爾自己的技術,而變成了產業標準。由 x86 架構確定的 CPU 使用範疇與升級方法,也不斷向後兼容,吸引更多軟硬體廠商加入生態,最終成為整個資訊時代的底層計算架構。今天絕大多數的 PC 、伺服器、數據中心、超級電腦都沿用 x86 架構,支撐著國家與社會的計算。這也是為什麼美國一旦發起晶片封鎖, x86 是最嚴重的問題之一。

逐漸成為眼中釘

8086 發佈時,英特爾的廣告語是: “開啟了一個時代” 。事實上大量科技產品都會用類似的表達。然而 8086 雖然很快過去,但其使用的 x86 架構,卻著實開啟了一個統治力無比強大的時代。但是 x86 的開放性和生態性是一把雙刃劍,其好處在於讓英特爾立於不敗之地,可以一次次碾壓妄圖發起的挑戰;但另一方面 x86 也容納了眾多公司進入其內部,引發了 x86 體系內無窮的競爭。圍繞 CPU 這個利益制高點,英特爾和 AMD 隨後展開了 x86 架構內長達三十年的近身肉搏,這可能也是 x86 誕生之初萬沒想到的。

英特爾並未能避免競爭,哪怕是在自家的 x86 架構領域。比如被 x86 培養起來的 AMD ,很快就變成了英特爾的 “大麻煩” 。從某種意義上來說,我們可以把 80 到 90 年代初的英特爾和 AMD ,想像成不想被抄作業的第一名與班導指明可以抄的第二名。為了拿下 IBM 的大訂單,英特爾在早期無奈對 AMD 以及其他 CPU 廠商公開了技術秘密,但心裡顯然是不舒服的。這種矛盾在 1986 年爆發,就是晶片歷史上著名的一場官司: 386 爭奪案。

英特爾 1985 年推出的 386 在當時屬實強悍的性能,直接把 PC 帶入了 32 位時代。後來英特爾認為 386 的推出,是 PC 產業發展中的革命性轉折點。這麼好的東西一出, AMD 等以模仿見長當然要選擇跟上。但在 286 時代 AMD 的比例已經開始讓英特爾憂心, 386 再來一次顯然不能忍。於是發布同一年,英特爾斷然中止履行五年的技術合作協議,廢止 AMD 生產 386 的權利,獨家生產最新的 CPU 。

這一招 “過河拆橋” 直接把 AMD 打傻了,被逼無奈之下只能訴諸法律。隨後這在晶片官司眾多的 80 年代裡,演變成了激烈程度、複雜程度都遠超想像的巨型司法事件。幾百名證人、幾千件證物的輪番轟炸下,歷時三年 AMD 終於勝訴。但英特爾也開始了晶片官司敗訴方的傳統藝能——拖下去。又足足拖了五年,直到 1994 年英特爾才把 AMD 的 386 生產許可還回去。但此時的 386 已經成為了一種古董。經此一役,英特爾成功擺脫了自 IBM 訂單時代就貼身上來的競爭者,成功在產業升級中一馬當先。但英特爾可能沒想到, AMD 的反擊才剛剛開始。

AMD 的反撲

在長達八年官司中吃盡了苦頭,直接損失數千萬美金,市場損失難以估量的 AMD ,最終認清了這樣一個道理:亦步亦趨的模仿沒有出路,隨時被人釜底抽薪。只有自主設計研發才有未來可言——這個道理今天國人應該也已經明白了。 1995 年, AMD 發布了 K5 處理器,與英特爾的Pentium展開直接競爭,這是 AMD 的第一款自主設計 CPU ;第二年, AMD 收購了另一家 CPU 製造商NexGen,大幅提升研發能力,並且獲得一系列新的 x86 兼容協議,以此開啟了與英特爾的進一步競爭。同時, AMD 還不斷在美國本土與歐洲佈局大型晶圓廠,從研發到製造全線加碼。

1997 年,被認為是英特爾與 AMD 常年競爭的一個分水嶺。這一年,英特爾突然宣布放棄自身打造已經相對成熟的 Super7 架構,推出 Slot1 架構以進軍 100MHz 外頻的全新市場。英特爾的這一措施非常激進,形如放棄了經營成熟的土地,另找地方拓荒。歸根究柢,英特爾已經厭倦了自己開拓新架構,然後 AMD 等公司亦步亦趨跟上來的局面,打算以新架構一舉剷除隱患。

一步錯,步步錯

但是新架構本身可能才是隱患。晶片產業就是如此,往往一步走錯滿盤皆輸。英特爾的規模當然不至於潰敗,但一個冒進的選擇,馬上就被競爭對手抓住了機會。看到英特爾放棄 Super7 架構, AMD 的判斷是不去跟隨,繼續深耕 Super7 ,繼而發布了廣受好評的 K6 晶片,與英特爾主力產品正面競爭不落下風。

一個關鍵節點的變化之後就是一通連環操作。 1998 年, AMD 宣布與摩托羅拉合作開發全新的半導體製造技術,為此後的工藝升級做出了準備。 1999 年, AMD 發布了 K7 晶片,率先跨過了 1GHz 的大關,實現了性能上超越英特爾。從幾年前還在打能不能兼容對方架構的官司,到一舉成為產業領先, AMD 的反撲印證了半導體格局往往看似嚴密,但變化也就發生在瞬息之間。

進入 21 世紀,英特爾自身的麻煩不斷,新產品也陷入了與 AMD 的拉鋸戰中。雙方在 2004 年還上演過 “真假雙核” 的世紀難題。而另一個關鍵變局,是 2003 年 AMD 發布了 K8 晶片,這是 CPU 歷史上首次實現了 64 位處理器運作,意味著 AMD 在與英特爾的 30 年戰爭中完成了歷史意義的領先。在今天, AMD 和英特爾的 CPU 哪個更好,已經變成了甜粽子鹹粽子一樣的難題。起因或許就是 K8 的劃時代意義,讓 AMD 不再被視為模仿者和追趕者。但是 AMD 並沒有在 CPU 的寶座上穩坐多久,因為另一場戰役開始了。

鐘擺戰役

不久之前,美國封殺抖音的海外版 TikTok 引發了科技界的熱議。而在十幾年之前,這個類似鐘錶 “滴答” 聲的詞已經在科技圈廣為傳頌,那就是英特爾(Intel, INTC-US)在 2006 年對 AMD (Advanced Micro Devices, AMD -US)開啟的 Tick-Tock 反擊戰。進入 21 世紀,多核 CPU 成為了英特爾與 AMD 競爭的核心。圍繞如何實現多核並聯, AMD 和英特爾選擇了不同的軟硬體路線,這導致雙方旗艦產品往往會展現出相當程度的差異化。而以核心技術起家的英特爾,在多線程的差異化競爭上展現出了更強的控制力。

2006 年,英特爾推出了著名的酷睿 2 處理器,實現 40% 的效能成長,並且極大降低功耗。這一技術實力的突破,讓 AMD 在性能上的優勢蕩然無存,甚至出現了酷睿 2 上市, AMD 的 X2 一夜暴降的 “慘劇” 。更令人驚嘆的是,酷睿 2 僅僅是英特爾 “鐘擺計劃” 的開始。根據這個計劃,英特爾將每兩年一次定時完成性能、功耗與工藝上的進步。這樣消費者、硬體廠商與供應鏈可以準確預判英特爾的產品走向,大幅提升整個產業鏈的效率。

在晶片產業,精準的迭代升級可以被理解為帶著枷鎖跳舞,這讓英特爾的對手不得不跟隨,也都走向了快速升級的道路。然而自身研發與製造能力可能無法適應這種高速公路運轉,於是又紛紛在疲於奔命中走上了不歸路。時至如今, “鐘擺模式” 依舊是晶片產業內飽受爭議的現狀。一方面它讓晶片產業高速公路升級,瘋狂運轉;同時為了維持這種高速公路,產業界無暇喘息,艱難應付。很多規模與綜合實力不足,但具有特色的半導體公司被淘汰,全球產業鏈分工進一步碎片化和流程化,晶片變成了一個不能有短板的殘酷競爭。

回到 CPU 之戰,鐘擺戰役成功把 AMD 逼退回第二位置,讓英特爾的市場佔有率遙遙領先。但失去了充分競爭的 CPU 戰場,就與飽和了的 PC 市場一樣,走進了另一種意義上的黃昏。

莫測的未來

進入 2010 年之後,智能行動終端開始崛起。英特爾的判斷失誤和佈局問題,導致其錯失了這個時代變遷。ARM架構的崛起讓 x86 無法延伸到行動端,高通(Qualcomm, QCOM-US)、蘋果(Apple, AAPL-US)、華為最終走到了 4G 時代的行動晶片三強。與此同時, CPU 市場營收伴隨 PC 的飽和而滑落,數據中心和物聯網成為新的變數。在這個階段,微軟(Microsoft, MSFT-US)正在越來越多擁抱雲端與 AI ,與英特爾的 “微特爾” 聯盟出現了種種割裂的跡象。而 AMD 與英特爾的競爭,也開始不被業界重視——可能讓兩家規模極大公司數十年戰爭最終和解的方式,就是爭奪的利益最終變成了寂寞。

但是另一方面來看,變革的聲音正在加劇,但英特爾的核心技術優勢依舊巋然不動,以至於變成了一種底層資源,一種計算的規則。原因在於,英特爾和 AMD 你來我往數十年的產業紛爭,帶動了各產業容納到 x86 的產業體系裡。競爭愈發激烈, x86 的可用性就越強,活力就越充足。規則逐漸清晰,生態涓滴而聚。用一代人的時間凝聚下的產業比例、技術優勢和生態規則,不可能在朝夕間被推翻。

CPU 之戰的另一面,是在雙方的各自勝負裡,外界看到了大量晶片戰場上的 “兵法” 。比如如何寄居於開放生態完成從弱到強,如何最大化將技術勢力變成商業武器。不下牌桌,等待機會,突破技術上限,擁抱產業變化,可能是贏得一場晶片之戰的四個核心要素。在今天, PC 、手機、伺服器、物聯網市場開始面臨一系列全新變局, AI 帶來了智慧化的計算任務變革。晶片產業競爭逐漸出現產業多變化、國家干涉等複雜局面,摩爾定律的物理極限逐漸清晰。風雲變幻,似乎一觸即發。圖靈獎得主大衛・帕特森與約翰・漢尼斯認為,接下來將是計算架構更新的黃金十年。晶片的煙硝,從未散去過。

虎嗅網》授權轉載

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