英特尔对局:一家传奇IT企业的40年成长史

　　两极扩张

　　英特尔逐渐扩大x86处理器的应用领域是从奔腾（Pentium）时代开始的，那是上世纪90年代，由此开始了更为快速的技术演进。时值今日，从冲击千万亿次的高端处理器芯片，一直到超低功耗的超移动处理器，英特尔正在囊括更多领域。

　　1993年Pentium处理器发布时，RISC优势论还在盛行，Sun仍然是英特尔的主要对手。Pentium采用的超标量技术就是针对RISC，提升指令执行速度的一次架构创新；Sun也抱有同样想法，它也试图这样提高下一代SPARC的性能，只看谁能拔得头筹。这个架构创新是无法从大型机上参考设计的，一切都要从头摸索。

　　300万个晶体管、全新的功能让Pentium设计困难重重。刚问世的Pentium处理器体积庞大，速度也仅为66MHz，后来经过改进，缩小了体积，同时运行速度也提升到了100 MHz。英特尔再次在与RISC的较量中占据了优势。可另一个可怕的敌人又出现了——IBM、摩托罗拉、苹果共同组建了POWER联盟，苹果在放弃摩托罗拉处理器后，采用了POWER处理器。然而，销量最终还是使胜利属于Pentium。在1994年的销量统计中，Pentium约为POWER的10倍。

　　1995年，Pentium Pro问世，它革命性地采用了动态执行和独立双总线控制。更重要的是，这款处理器不仅用于个人PC，也开始用于伴随互联网兴起的工作站和服务器。后续产品上市使英特尔的业务具备了向新领域扩展的可能，后续的PentiumⅡ、PentiumⅢ、Pentium4都是如此。作为Pentium产品线的高端产品，至强品牌被引入，它被明确定位于面向中高端企业级服务器、工作站市场。

　　在PC处理器薄利多销的同时，向赚钱的工作站和服务器市场提供高利润产品几乎是英特尔的必然选择。在1997年，摩托罗拉转产、IBM转型等一系列事件，也间接促进了英特尔在微处理器行业霸业初成，它占据了举足轻重的地位。在后续较量中，AMD也成为最令英特尔困扰的竞争对手。AMD推出的K6系列处理器目的就是狙击Pentium系列，尤其在AMD的K8处理器在IBM帮助下“退烧”之后，AMD还曾一度抢走了x86桌面市场及服务器市场不小的份额。

　　在2000年Pentium4面世时，摩尔定律主导的半导体创新已经发展到了4200万个晶体管，其NetBurst架构的设计目标是适应更高主频，此时的消费者习惯于以频率为唯一考量，高性能成为主题词，AMD也开始跟随英特尔共同创造主频神话。

　　多核路转

　　主频提升是提升单线程性能的最直接途径，然而竞相攀升的主频过快地耗尽了当时制造工艺的能力，Pentium的NetBurst架构在4GHz遇到了无法解决的升温问题，实现10GHz主频的预言已经无法实现了。

　　为了遵循摩尔定律的持续创新，在持续追求更高主频路线走不通之后，AMD和英特尔都选择了绕过这一障碍。它们的竞争焦点似乎由主频转向了核数。2006年，英特尔启用了由海尔法开发团队研发成功的酷睿架构，转向高能效以及多核路线，这样的技术路线也是Sun、IBM的共识。向多核转变，使得处理器在主频不快速提升的前提下，摩尔定律得到延续，能效表现继续攀升。基辛格坦言，在看到这个根本性转变时，英特尔已经落后了一代的时间，幸运的是，它很快重新开始重视高能效表现。

　　从双核到四核，英特尔在时间上领先AMD，却无法摆脱它的一路紧随。深层次地说，英特尔与AMD实际上已进入“能效”的竞争阶段，核数只是一个途径而已。多核有效控制了能耗，英特尔也通过微架构调整，使得高能效表现在取代NetBurst的酷睿微架构深入人心，并即将再次调整至Nehalem架构。英特尔制造工艺的升级，已经使一块芯片上可以容纳8亿个晶体管。值得关注的是，当前的软件环境也开始注重向并行方面发展，以充分发挥多核潜力。

　　如今，在最高端的面向高性能计算的至强，再到面向服务器的至强直到桌面端、移动端甚至超移动终端，英特尔的微架构和制造工艺都开始全面覆盖，除超移动终端处理器外，其他产品线都实现了多核。英特尔开始规划处理器的发展步调，这就是Tick-Tock战略。英特尔按照逐年的节奏调整制造工艺和微架构。x86处理器已经覆盖了IT设备的两极。而在对抗RISC的高端企业级产品线中，英特尔还布局了安腾处理器。按照发展路线图，安腾即将走向四核。

　　通信进退

　　硅技术持续发展，成为推动计算与通信融合的主要力量，它当然可以在更大范围内推动IT技术发展。英特尔前CEO贝瑞特在2002年年初表示，如果他能成功地将英特尔带入通信领域，那么英特尔未来10年将是辉煌的。而英特尔在当年IDF上提出的“扩展摩尔定律”，也是试图将摩尔定律从计算领域延伸到通信领域。然而，在这一市场上，英特尔要面对的不仅仅是老对手AMD、威盛还有后来者NVIDIA，它还将应对德州仪器、摩托罗拉、高通等老牌厂商。

　　要进入通信领域，英特尔可以选择从局域网进入，英特尔迅驰平台推动的笔记本电脑应用就是局域网中的“点”；它还可以从广域网进入，英特尔力推的Wi就是“面”，这是IT厂商向相对封闭的通信标准体系发起的冲击。这样做，为的就是围绕英特尔聚合起的生态圈实现在局域网与广域网间的无缝切换。

　　迅驰就是在计算与通信的交叉点上取得的成功，它主打的无线连接和平台优化，有力推动了笔记本电脑的普及，并在与老对手AMD的较量中取得了绝对优势。英特尔最新发布的代号为Montevina的平台已是迅驰的第五代更新，每一代迅驰平台的处理器、芯片组、无线模块的同步更新，都伴随着性能、电池续航时间、无线联网以及支持轻薄设计的全面提升。老对手AMD在推出数代移动处理器之后，也选择走上了平台道路。就在Montevina平台发布前夕，AMD首次推出了直指迅驰的移动平台“Puma”，这将在市场上再次引发激烈竞争，AMD再次向英特尔的优势领域发起了挑战。

　　除笔记本电脑外，超便携终端也是英特尔布局的重要一步，只是这条路进行得有些坎坷。2006年，英特尔在经过收购并重新培育后，最终还是决定放弃了耗费6年时间和约50亿美元的手机芯片市场，将Xscale手机芯片业务出售给Marvell，它选择了从ARM路线走开。两年之后，英特尔蓄势重来，只是这一次，它选择了x86路线，以目前体积最小的超低功耗处理器“凌动”主攻7英寸以下的超便携互联网设备MID。威盛推出的“凌珑”、NVIDIA基于ARM内核推出的Tegra处理器也都面向这一市场。

　　MID与智能手机只有一线之隔，一旦这类设备的体积进一步缩小，并加入通话功能，势必会给手机市场带来重大冲击。英特尔的回归，要应对众多竞争对手。但不可否认的是，英特尔在通信征途上遇到的阻力很大，它已拥有了破局的利器，但要想在多重竞争中做到游刃有余，尚需一定时日。

　　远处的风景

　　对未来的展望是对历史最好的纪念。基辛格在英特尔庆祝诞生40年时发表了对未来十年的预测，对制造工艺和计算能力的看法尤其值得关注。在英特尔眼中，它能看到的最远处的风景会是怎样的？

　　冲向10nm

　　硅工艺发展的隐忧在65nm时就被反复提及了，如果工艺不改进，摩尔定律将很快走到尽头。“行业发展即使不会陷于停滞，发展速度也会大大降低。”英特尔高级院士马博说。然而，英特尔还是率先迎来了柳暗花明又一村。在最新的45nm制造工艺中，英特尔首次引入了高k栅介质和金属栅极材料，这一改进被摩尔视作半导体行业的又一场技术革命。它有效控制了漏电流，并为继续向前的制造工艺升级扫清了障碍。

　　英特尔此前公布的制造工艺目标规划到了22nm，而这一次，基辛格明确指出，10年内制造工艺就能达到10nm，摩尔定律将继续适用。“英特尔正处在迈向22nm制造工艺的发展道路上，我们对14nm也有了很好的规划，而且有信心突破10nm难关。在可预见的时期内，硅仍将是其他材料的基础。除此之外，我们还不确定。”除了缩小芯片的特征尺寸之外，另一个提升经济性的路径就是增大硅片直径，一般都是优先缩小特征尺寸，保障这两个“轮子”高速平稳运转的基础是纳米电子学和新材料学的持续发展。基辛格预计，18英寸晶圆也有望将在10年内实现，当前的硅片尺寸为12英寸。

　　转向高k材料是必然趋势，英特尔领先了一步。IBM、AMD、飞思卡尔、三星、海力士等半导体厂商也都在各自结盟，研发32nm及更先进的制程。在32nm，制造厂商一定会选择采用高k材料，以克服物理极限。业界巨头走向联合，并非是竞争格局发生了本质变化，而是工艺日益复杂，改进难度过大，这在客观上促进了联合开发关键技术和生产方法。

　　万亿级计算

　　万亿次对高性能计算来说并非是全新的数量级，但未来十年内，个人就将享受到这样的计算能力。英特尔处理器也将由现在的双核、四核发展到更多核，英特尔把研究中的扩展性多核架构称为众核。此前，英特尔曾多次展示过单芯片80核处理器，实现了万亿次计算能力，与其配合的全新存储、通信以及软件技术也都同步发展。当这样的原型处理器成为实用化产品后，将进一步带动视频搜索、物理模拟等大量新应用或过去单机无法实现的应用进一步发展。英特尔高级院士Stephen Pawlowski告诉记者，从几个大型内核发展到多个轻量小核，并配合高度并行化和节能，将是众核的发展方向。

　　最有望率先推出的众核应该是Larrabee，它也隶属于英特尔的万亿次计算计划。Larrebee基于高度并行的可编程架构，主要面向高端通用目的计算平台，适合视觉运算和主流图形显示。目前可以获知的信息是，Larrabee至少有16个核心。

　　记者在参加2008英特尔研究日时，曾与万亿次项目领军人物Jerry Bautista进行交流。他认为，万亿次计算在硬件方面的挑战其实已经取得了很好的成效，未来最大的挑战将来自软件。基辛格也表示，英特尔已解决了并行编程中的一些问题，并把工具扩展到支持多核、众核和万亿级计算，如英特尔为帮助主流编程人员高效开发高度并行化和可扩展的软件而研究的C t编程语言，关键在于软件行业如何将将重点放在并行计算上，充分利用多核的计算能力。

　　归于“平静”

　　很多圈外人不解，为什么英特尔还要去研究传感器、研究无线甚至研究社会学等一系列看似与电脑毫不相干的事情。其实，我们走过大型机、PC机时代，最终必将走向普适计算时代。那时，计算机就如同电一样普通，不再会被关注。英特尔在为此做准备。当我们周围都是计算机时，让它们处于非妨碍状态的“平静技术”才是对未来技术设计的根本挑战。

　　Gordon Bell，DEC的技术灵魂、VAX小型机的开发者早在1975年就基于摩尔定律提出一种计算机分类理论，第一类是价格不变或稍微降低，性能和功能不断提高；第二类则是给定功能，价格不断降低，大约每十年就形成一种新类型；第三种则是计算机融合到器具与其他设备当中去。这与33年后的基辛格预言有异曲同工之妙，IA将无处不在，全天候服务人们的日常生活。“如果你考虑计算的两端，高端就是像数据中心级计算的规模和效率都在提升，另一端是使用了IA架构的移动和手持计算设备，中间则是可视计算体验。而新兴的嵌入式计算体验则支持我们正在做的每件事。”

　　在“平静”的普适时代，计算机会丰富我们的物质空间，也促进我们用更多方式、有更多机会与人相处，“我们只是完成了4%或5%的任务！”40岁的英特尔正在为终将到来的“平静”继续努力着。

　　英特尔的技术底气

　　应该说，英特尔是市场营销的高手，“Intel inside”、“Yes． Intel”等技高一筹的市场营销战略对英特尔市场的成功至关重要。

　　但从本质上看，英特尔是个技术驱动型的公司。40年来，芯片的发展一直遵循着摩尔定律——以“晶体管集成度每18～24个月提高1倍”的速度向前发展，这应该说是一个产业奇迹。而更令人拍案叫绝的是，摩尔在1965年芯片上只有数百个晶体管的情况下总结出的产业发展规律至少能“统治”产业50年，足见英特尔的两个创始人之一——摩尔的远见。

　　今年还是集成电路诞生50周年。德仪的基尔比和仙童的诺伊斯因先后独立地发明了集成电路而成为业界公认的集成电路发明人。某种意义上说，基尔比的发明更像是一项伟大的科学发现，他所采用的锗衬底和片上元器件之间用金丝焊接互连的方式，在工程制造上是行不通的。而诺伊斯发明的基于硅衬底和平面互连的工艺，在50年后的今天依然是包括TI在内的半导体产业主流工艺。

　　当诺伊斯和摩尔两人1968年创立英特尔时，已经把技术远见和技术创新的基因赋予了这家公司。作为全球最大的半导体公司，英特尔的设计团队和生产设施的规模无人能出其右。在以技术密集和资金密集著称的半导体领域，芯片设计技术占优或者制造能力擅长的企业都有其一席之地，而英特尔真正却鲜为人知的核心竞争力则在于设计与制造的双向优化。随着线宽变窄，工艺冗余度逐渐变小，迫使原本分离的设计和制造两个环节必须结合在一起，相互优化。

　　英特尔每两年工艺和内核更新一次的“Tick Tock”战略便是这种核心竞争力的体现。而今年3月权威的ITSR（国际半导体技术蓝图）最新公布的报告可以看出，半导体产业平均工艺换代周期已经延至3年，换句话说，有很多企业已经跟不上摩尔定律的速度了。