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CPU架构将迎变局

近日,以x86架构为主的英特尔宣布加入RISC-V 国际基金会,并设立了10亿美元基金用于扶持初创和成熟企业进行代工生态的创新,其中很大一部分资金将用于RISC-V。作为x86架构的创造者与坚定信任者,英特尔这一动作意义重大。对RISC-V的布局,是英特尔敢于“改变”自己战略的魄力。

英特尔IDM2.0的选择:不仅仅是一枝独秀

加入RISC-V基金会并不是英特尔在RISC-V领域第一次的战略布局。去年6月,业内就曾传出英特尔将以20亿美元(约合人民币128亿元)收购SiFive。虽然交易没有成功,但是英特尔和SiFive的合作却很紧密,与SiFive合作开发了代号为“Horse Creek”的 RISC-V 开发平台。除此之外,英特尔还发布了基于RISC-V的芯片Nios Soft处理器。

如今,加入了RISC-V基金会的英特尔除了是x86的坚定信仰者,还是RISC-V的积极参与者。英特尔选择这一步的原因,还要从英特尔IDM2.0战略说起。去年,英特尔推出了震惊业界的IDM2.0计划,其中,最重要的便是宣布成立代工服务事业部(IFS),主要是计划未来为美国、欧洲等客户提供芯片代工与封装服务,用以满足全球化的半导体需求。该部门还将为客户提供除了晶圆制造和封装服务外的x86、Arm、RISC-V等多种IP技术服务,致力于打造全球化的设计和制造代工厂。

由此,英特尔高调地进入了代工这条赛道。代工厂客户强烈要求其支持更多RISC-V IP,满足这一需求也是英特尔10亿美元的创新基金的重要任务。对于晶圆代工厂来说,提高产能不代表能扩大晶圆代工业务,优秀的工艺技术、IP数量等都对企业竞争力起到关键作用。以三星和台积电为例,2020年,台积电所拥有的IP数量预计在3.5万至3.7万项左右,但是三星电子晶圆代工业务部持有IP 7000至1万个,仅为TSMC的20%至30%。英特尔如果贯彻自己的IDM2.0战略,发展晶圆代工,与台积电三星竞争,自然要重视客户在RISC-V IP方面的需求。

英特尔积极求“变”,不死磕x86一种架构,也是作为“识时务者”对半导体行业发展趋势的尊重与主动顺应。

苹果:架构丛中过,片叶不沾身

如果说英特尔的架构战略“增”,那么苹果的架构战略则是“减”与“换”。

2020年,苹果宣布Mac电脑将转向公司自研芯片处理器,苹果放弃了x86架构,转向Arm架构。

这不是苹果第一次更换架构,1984年,苹果将Mac从MOS 8位6502处理器系列,转向摩托罗拉68K架构;1994年,从摩托罗拉的68K系列架构,转向Power PC架构;2005年,苹果从Power PC架构,转向x86架构,由此开启了与英特尔长达15年的深度合作,几乎每一代的Mac都会搭载来自英特尔的定制芯片。

苹果几乎是唯一一家定期改变处理器架构的消费型硬件公司,无论是从Power PC切换到X86,还是从X86切换到ARM,苹果选择芯片架构的方法论很简单,看的其实是“单位能耗下的性能高低”(performance per watt)。苹果当初青睐英特尔的原因也正是这个。

纵览苹果割舍英特尔与x86的原因,也不外乎以下几点:对于苹果在乎的功耗性能比,英特尔芯片的功耗落后于苹果自研芯片;Mac使用英特尔的芯片也会让苹果处于极其被动的地位,对自己的新品上市节奏产生影响;对于苹果本身的生态来说,Arm化的Mac,在软件上能和iOS彻底打通,苹果可以在macOS体系下创造一套与iOS连贯、一致的体验,让iPhone用户在购买一台新Mac时能感到更熟悉、更易上手。同时也能让Mac和iPhone能够协同工作,形成一套完整的生态体验;此外,苹果多年来积累的技术实力,都是基于Arm的,这也是苹果之所以能这么做的底气。

其实转换架构对苹果来说,也并非是百利无一害的,在这个转换的过程中,苹果需要保证两代不同架构软硬件之间的兼容性,这是个棘手的问题。但是好在苹果在更换架构方面经验丰富,当年苹果从Power PC转到X86的时候设计出来的过渡工具:Universal Binary和“罗赛塔”系统,可以重新迭代启用,两套工具又重新肩负起了“桥梁”的责任,连接两代不同架构硬件。

这一切都还只是一个开端。从Power PC到X86,苹果从头到尾花了近8年才把新架构的芯片铺到所有新硬件上,完成软件开发的切换,最后结束对老产品的支持。但是毫无疑问的是,苹果一定会完成软硬件兼容的转变。

苹果的纵身一跃,也代表了识时务者的明智。

一个架构的消失,是历史的选择吗

除了如今的x86,Arm和RISC-V,很多架构也曾经在历史的长河中熠熠生辉。MIPS就是其中一个,MIPS 是出现最早的商业 RISC 架构芯片之一,过去曾与 Arm、X86 架构具有同等地位。

2021年3月,MIPS Technologies宣布将放弃继续设计MIPS指令集,转向了RISC-V架构。

作为第一款商用的RISC指令集,MIPS是成功的,它抓住了兴起的机遇;但是在诞生四十年后被放弃,也正是因为没能抓住发展的机遇。

在CISC处理器独占鳌头的时代,RISC异军突起,相对于CISC有着性能优势,而在这场热潮中,MIPS架构拥有思科、博通、索尼等稳定客户。

然而,在智能手机爆火的年代,MIPS没有及时抢占移动处理器的高地。MIPS从设计之初就以Intel的X86为对标,主打高性能;而Arm一开始就瞄准了嵌入式低功耗领域。当Arm开始联合高通、苹果、联发科等公司面向智能手机市场打造移动处理器的时候,MIPS依然沉浸在高清盒子、打印机等小众产品市场。在智能手机市场大爆发的年代,Arm爆火,由于MIPS并没有功耗的优势,限制了其在智能手机上大展拳脚。MIPS没有对市场做出合潮流的规划,失去了关键的十年。

另一个MIPS边缘化的原因就是MIPS的授权方式导致的生态破碎化。在技术授权上比较开放,允许客户添加指令集,允许客户自己设计处理器核。而这直接导致一个生态系统围绕MIPS架构结合起来变得更加困难。再加上MIPS架构更新缓慢,且未能配合主流操作系统与设备生态优化潮流,这就失去了IP授权所具备的推出速度,软件高兼容的特点。因此MIPS逐渐被市场抛弃。

MIPS时代落寞终结,可用架构进一步减少,昔日的风光无限不再,也是因为没有符合时代发展的走向与规律。

拥抱变化,识时务者为俊杰

这是一个快速变化的时代,要追寻潮流乃至立于潮头之上,就要先识时务识业务,分析自己的水平及能力,掷地有声的“增减”,才能在这最好的时代中发光发亮。

本文来自微信公众号“半导体产业纵横”(ID:ICViews),作者:熊熊,36氪经授权发布。

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