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英特尔50年发展史对国产CPU的四大启示

发布人:管理员

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  今年美国时间7月15日清晨,国际头号CPU选手英特尔在位于加州的分部举行了2018架无人机的联合表演,以此高调庆祝自己50岁的生日。

  这次英特尔五十周岁的生日庆典无疑惊讶了很多人,因为"奔腾""迅驰""睿频"带来的科技感和"灯!等灯等灯"的"杀马特"音效与五十年的厚重放在一起构成了太强烈的时空错位感。

  孔子说:"五十而知天命",而能活到五十年的高科技企业可谓凤毛菱角。那么英特尔五十岁的发展历程中有哪些值得中国高科技企业借鉴的理念和做法呢?

  对科技创新的极端重视是英特尔得享高寿的主要原因

  探究英特尔为何如此成功就不得不提到摩尔定律,摩尔定律提出同时也是英特尔重视技术创新的最好的证据,因为摩尔定律并非一个科学上的定律。从一开始的"半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍。"到现在的"当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍"其具体措辞已经修改了很多次了。

  摩尔定律事实上是英特尔公司技术发展意志的体现。诚然,总结出这个规律可能并不复杂,但把这个规律说出来作为路线图则尤为不易。

  因为科技创新从来就不是一条坦途,而高科技技术创新作为一种市场行为具有高风险、高投入、长周期的特点。很多企业对待行业科技变化的态度都是咬牙勉强跟随甚至能省就省。

  比如世界上大多数运动鞋品牌的生产线都是4-5年更换一次,却很少有运动鞋品牌宣传说自己的生产线保证4年就更新一次。

  又如世界上的药企平均大约每12-15年研发一种比较成功的新药,却没有哪一家药企提出个12年研发一款有效造福人类特效药的"拜尔定律"。

  企业对这种研发风险的抗拒和厌恶是天然的,不分国内国外的。当然借口可能是多种多样的,浅显的有"我们售后好"或者说"我们的优势是服务",深奥可以说"消费者买的是我们的文化"、"走贸工技路线"或者号称"引进吸收再创新"。

  相比之下,英特尔敢于直面技术竞争,并对研发始终保持高投入,近几年每年的研发经费更是高达上百亿美元,这就显得非常可贵。

  技术团队和技术能力比技术本身更重要

  英特尔无疑是半导体发展早班车的成员之一,创始人中除了戈登·摩尔之外罗伯特·诺伊斯也是创造过半导体发展里程碑的人,而且英特尔初始技术团队中保留了大量来自于仙童半导体公司的技术骨干。

  英特尔拥有的先发优势使AMD创始人感叹:"诺伊斯总是说英特尔只花了5分钟就筹集了500万美元,而我花了500万分钟只筹集了5万美元。这简直是残忍,但我坚持不懈。"

  虽然英特尔拥有巨大的先发优势,但这并不意味着英特尔可以在日新月异的半导体设计制造市场中躺赢。德州仪器作为集成电路的发明人同样拥有先发优势,而从电子管时代就独领风骚的蓝色巨人IBM也是英特尔在半导体制造上的强劲对手。

    同时作为英特尔长期以来主要业务的CPU领域从来就不缺乏竞争对手技术上的降维打击和商业上的弯道超车。

  怎么在已经落后的情况下反超?

  铁流认为,这离不开一支强大的半导体技术队伍。也完美的诠释了技术团队和技术能力比技术本身更加重要的规律。

  1974年IBM约克镇研究中心的JohnCocke提出RISC(精简指令集)的概念,并由MIPS公司率先实现。

  RISC可以从数学上证明比英特尔采用的X86复杂指令集精简高效,同时采用Alpha、MIPS、PowerPC等精简指令集的产品在商业上也被证明具有功耗偏低的优势。同时英特尔CPU出于商业考虑,依然兼容16位甚至8位的指令,这就加剧了X86指令集背负的历史负担。

    RISC的出现是英特尔历史上遭遇的最严重的一次技术上的降维打击,英特尔几乎等于被超算市场拒之门外,服务器市场也受到了很大的影响。

  面对着险恶的技术竞争环境,英特尔的技术团队一边优化英特尔CPU在桌面端的表现,巩固销售额最大的市场;半导体制造部门同时大力研发新制程,确保英特尔的CPU制程领先于采用RISC的CPU1-2代,避免市场形成精简指令集大幅优于复杂指令集的市场预期。

  与此同时,英特尔半导体设计研发部门则大力探索如何使复杂指令集与精简指令集"合流"的问题。也就是在保证X86接口不变的情况下,探索内部使用新的微结构以吸收RISC的优点。经过很长时间的艰苦研发,英特尔的CPU克服了种种不利因素的影响,在很多方面重新占据性能高位。

  进入新世纪后,英特尔不仅在桌面端牢牢掌握大多数市场份额,还进一步吃下了服务器和超算的绝大多数市场份额。而以往在超算市场大放异彩的精简指令集CPU则除了Power外几乎都消声匿迹。这样的逆转,没有比对手强大的多的技术团队是很难做到的。    

  英特尔的CPU除了面对Alpha、Power、MIPS、SPARC、PA-RISC的冲击之外,还不时面临着AMD的商业上的弯道超车。第一个1Ghz的CPU、第一个单片双核的CPU、第一个兼容X86指令集的64位CPU都是AMD搞出来的。

  甚至还有一段时间AMD的CPU在市场上一时风光无两,甚至在广告中嘲笑英特尔面对速龙处理器的竞争,根本不敢推出相应的产品来应对。

  很多次AMD在市场上的激进表现都使英特尔措手不及,但英特尔总能在不长的时间内反制AMD。原因在于英特尔的技术团队总的来说技术强于AMD,技术积累也比AMD深厚。

  虽然AMD能凭借部分的技术优势和商业模式上的激进创造弯道超车的机会,但总会被英特尔以直道赶上。这就是技术能力与技术团队比技术本身更重要的证明。

  在这里可能有部分读者会认为铁流是胡说八道,是抹黑AMD,原因是微软在AMD第一次推出兼容X86的64位处理器和第一个单片双核CPU时支持都特别不利,使得英特尔有机会重新追上来。

  AMD在研发经费只有英特尔十几分之一的情况下能取得这样的成绩是非常不容易的。不过,微软对AMD支持不利,更多的还是AMD的原因。

  全世界的操作系统直接和CPU进行沟通的部分大多数都是处理器厂家提供的。由于Windows是封闭的操作系统英特尔在其中贡献多少不好讲,但是对于服务器和超算市场占比超过90%的linux系统的内核来说英特尔常年是贡献排行榜的第一或者第二,而AMD只是第八或者第九,绝对贡献量也相差6倍左右。

  英特尔相关产品一上市,windows的支持就有了很大的改进恰恰说明了英特尔提供给微软的内核驱动是非常强大的。内核编写能力同样是技术能力的体现。

  英特尔五十年的发展历程的启示之一就是对于科技企业技术能力才是企业发展的第一动力。对于国内一些技术引进的CPU公司,如果只是引进了国外的源码,但不具备技术能力,缺乏一个强有力的团队,最终还是会在市场竞争中落败。

  之前介绍了,对技术的重视和高额投入,以及技术能力和技术团队是英特尔成功的重要原因。

  不过,英特尔并非只是一个埋头苦干技术的"理工男",在具备很强技术实力的同时,也具有很好的商业头脑,并数次使用X86授权这个核武器直接把自己的竞争对手打出局。

  这方面最经典的案例就是微软和英特尔的Wintel同盟,以及对VIA的绞杀。

  英特尔通过建立Wintel同盟,并进行横向整合,吸引整机厂开发X86兼容机,扩大产业联盟,形成了一套分工体系:

  英特尔开发CPU;

  微软开发操作系统;

  中国台湾企业开发桥片和主板;

  整机厂开发整机产品。

    依靠产业联盟的力量,英特尔一边巩固自己传统市场,一边侵蚀竞争对手的市场,降低竞争对手的造血能力。

  由于处理器的研发成本高、周期长,随着处理器的技术升级,研发成本会呈几何倍数增长。如果没有一个足够大、足够稳定的市场回笼研发资金,高昂的研发成本就可以把公司拖死。

  因此,英特尔最需要的是巩固传统市场和拖死对手的时间。

  在英特尔结盟整合的同时。众多精简指令处理器厂商却在打内战——IBM、DEC、惠普、SUN、SGI等公司分吃精简指令处理器市场,结果是谁也做不大。由于IBM、DEC、SUN等公司既要做软件,又要做硬件,还要做整机,造成整机产品成本居高不下。

    更高的价格意味着更少的买家,更少的买家意味着很难用产量降低成本,进而形成恶性循环,最终导致精简指令处理器的市场逐年萎缩。市场的萎缩导致无法回收处理器研发资金,并造成精简指令处理器逐步淡出人们的视野。

  最终,英特尔凭借高明的商业策略和扎实的技术功底,击败了IBM、DEC、惠普、SUN、SGI等公司,成就了X86的垄断地位。

  英特尔还有一项核武器,那就是X86专利大棒。

  80年代初,IBM准备开发个人电脑,为了缩短研发周期和成本,IBM选择直接采购处理器,并选择了英特尔公司。

  由于多供应商更有利于IBM的利益,以及IBM的订单太大,当时还是小厂的英特尔一家产能不能满足需求,IBM要求英特尔把X86授权给第三方,英特尔就拉了自己的小伙伴们一起做X86 CPU。

  随着X86越来越强势,英特尔开始收紧授权,AMD趁着英特尔推广安腾之际,率先推出64位指令,打了英特尔一个措手不及,并借此机会与英特尔实现交叉授权。

    但其他X86阵营的CPU公司就没这么好运气了,最典型的莫过于VIA。

  VIA在2000年前后收购了Cyrix、IDT等公司,进而获得了X86授权。当时,VIA还收购了S3,进而成为掌握CPU、GPU、桥片技术的厂商,而且VIA的调子也唱的很高,大有一展拳脚,挑战英特尔的野心。

  由于VIA在桥片上占据很高的市场份额,且VIA野心勃勃。英特尔拿出X86授权这个核武器,取消了VIA的授权,结果导致VIA遭到毁灭性打击,VIA的X86 CPU销声匿迹,市场份额很高的桥片也淡出消费者视野。

  直到美国联邦贸易委员会(FTC)于2009年对英特尔提起诉讼,指责英特尔利用垄断,阻碍竞争对手进入处理器市场后才有转机。

  在FTC与英特尔达成和解协议后,VIA逃过一劫,躲过了英特尔X86授权这个核武器的威胁。即便逃脱一劫,VIA也元气大伤,市场份额损失殆尽,靠HTC输血。在HTC走下坡路后,只好到大陆搞合资续命。

  相对于逃过一劫的VIA,做X86兼容CPU的全美达则更加悲剧。由于存在专利纠纷,在几年的诉讼期间,没有商业公司愿意冒风险和全美达做生意,结果全美达就被耗死了。

  从英特尔公司50年的发展历程中可以看出以下几点:

  一是长期高额技术投入非常重要。

  在芯片上有所成功的企业,都离不开长期的高额投入。而国内的情况是,在资金投入上相对不足,特别是对自主研发的投入非常吝啬,而且还是撒胡椒面一样,这里一点,那里一点,这几年支持这几家,过几年支持那几家。一旦某家这几年在商业上做的一般般,即便技术进步明显,但后续就不敢投资这家CPU公司了。由于芯片是长周期、高投入、高风险的行业,这种扶持方式,结果只能是悲剧。

  在这方面,韩国的做法就值得我们学习,韩国政府对芯片公司给予高额补贴和扶持,而且始终支持那么几家,过去扶持三星,现在扶持三星,未来还是扶持三星,而且不论三星亏损多少,就是大力扶持三星。三星的存储芯片亏损长达十多年,经过二、三十年的持久战,三星终于把日本存储企业拉下神坛。

    二要注重技术团队和技术能力的培养。一直以来,大陆总是非常喜欢去引进国外技术,但却不注重技术能力的培养和技术团队的建设。过去三十年,国内非常热衷于重金购买国外技术,但技术引进和逆向工程有一个问题,那就是"知其然而不知其所以然",我们只是买到了"鱼",但买不到"渔"。这也是过去几十年引进一代,落后一代,反复引进的根源。

    就技术能力培养来说,自己"做作业",显然比"抄作业"更有助于能力的培养,何况"抄作业"只能跟着别人屁股后面走,不可能抄出高考状元。可以说,重金购买国外技术一方面会导致"抄袭上瘾",另一方面也会挤压自主研发经费,不利于自身能力的培养。

  长期忽视人才的价值也是一个大问题,时至今日,花公家的钱买国外授权,买国外设备可以花钱如流水,但就是不愿意给本土的技术人才,开出符合他们技术水平的工资。做自主CPU的工程师中,很多人都是怀着理想和信念在奋斗。但理想信念不能当饭吃,支付工资的时候"讲牺牲奉献",养家糊口的时候"讲市场规律",一般人都无法长期坚守。随着年纪的增长,家庭、生活压力越来越大,高企的房价、昂贵的教育和医疗成为压死骆驼的最后一个稻草,工程师们很难抵御转行互联网后收入翻倍的诱惑。

  三是要建立产业联盟和软件生态。英特尔的成功,是产业联盟的成功,国内企业应当学习英特尔的做法,建立产业联盟,构筑产业生态。

  四要对X86、ARM授权保持高度警惕。实践证明,别人的东西就是别人的,除非像AMD那样和英特尔交叉授权,或者像ARM那样购买MIPS永久授权,否则都是存在风险的。

  诚然,由于商业模式差异,在商业利益的指导下,ARM缺乏取消授权的动机。不过,商业利益是要让位于政治的,这一点在中兴事件中体现的淋漓精致。即便美国供应商都愿意和中兴做生意,在制裁令下,也得乖乖听命。

    由于VIA的前车之鉴,大家对X86授权有非常高的警惕,但却对ARM授权毫不提防,哪怕ARM在2016年和2018年两次参与对中兴的制裁,但这依旧挡不住国内厂商拿核高基经费,将ARM CPU/SOC打扮成“自主研发”,“完整知识产权”,并打入党政市场。