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在新任首席执行官Pat Gelsinger宣布重塑英特尔公司的计划一周之后 , Arm Ltd.宣布了其架构的第9版,并提出了其下一个十年的愿景。我们相信Arm的方向是强大且引人注目的,因为它将端到端功能(从边缘到云再到数据中心再到家庭以及两者之间的所有功能)结合在一起。
此外,它还使Arm的模型倍增,该模型使生态系统合作伙伴能够增加可观的价值,同时又能与前几代保持软件兼容性。我们认为这非常重要,因为需要专用硅的各种用例在市场上正在迅速扩展,而在我们看来,Arm架构到目前为止是利用这一浪潮的最佳人选。
在此突破性分析中,我们将解释为什么我们认为此公告如此重要,以及这对英特尔和更广泛的技术前景意味着什么。我们还将与您分享上周的CUBE社区收到的一些反馈,以及有关英特尔,IBM Corp.,三星电子有限公司,台湾积体电路制造有限公司和美国政府可能如何做的一些内部棒球讨论。正在思考半导体技术日新月异的情况。
英特尔的公告包括三大支柱:1)坚持其内部工厂网络战略;2)增加对外部代工厂的使用;3)成立新的准独立代工业务部门。
在过去的一周中,有两个与英特尔的新方向直接相关的重要公告: Armv9新闻和台积电计划 在未来三年内投资1000亿美元用于芯片制造和开发。
这是一个很大的数目,似乎比英特尔计划在2024年开始在美国启动两个新晶圆厂的计划200亿美元投资要好。您可能还记得,早在2019年,三星就承诺投资 1,160亿美元, 以实现其除存储器芯片以外的生产多元化。
为什么所有这些公司都变得如此积极进取,而这不会导致芯片过剩?首先,中国规模庞大,并打算占领其本地市场,这反过来将在全球范围内带来优势。其次,目前芯片短缺严重,人们相信它将持续十年甚至更长的时间。正如上周我们讨论的那样,我们看到了一个新的需求拐点,它源于数字,“物联网”,云,汽车和家庭中的新用例。
至于供应过剩,这些制造商认为需求将无限期超过供应,他们知道缺乏制造能力比供应过剩更为有害。如果市场产能过剩,制造商可以减产并承担财务损失。相比之下,容量限制意味着您可能会错过整个增长周期,而完全会错过市场以及批量学习曲线和降低成本所带来的好处。因此,他们全力以赴。
英特尔新战略的关键要素是Pat Gelsinger的系统级封装愿景。这是一次超越片上系统或SoC的尝试。在大胆的体系结构举措中,Arm采取了类似的系统方法。但是,在我们看来,它甚至比Pat提出的愿景还要广泛。Arm的目标是各种各样的用例,如下所示。
Arm的基本理念是,未来将需要高度专业化的芯片。就像您从Pat的声明中回顾的那样,英特尔也会同意。不同之处在于,几十年来,Arm一直在执行一项战略,该战略允许生态系统合作伙伴灵活地进行自定义和增值。英特尔现在才终于采取行动来利用未来,但未来就在眼前,英特尔几年都不会准备好。
Arm过去采用的生态系统方法与英特尔的模式大不相同。Arm就是为了使特殊芯片的生产适合该应用。例如,考虑一下iPhone中从指纹到人脸识别的人工智能数量。这需要Apple Inc.针对特定用例设计的专门的神经处理单元或NPU。Arm正在协助创建由生态系统设计和生产的专用芯片。
另一方面,英特尔在历史上一直采用围绕x86构建的“千篇一律”的方法。英特尔的设计始终致力于提高处理器的速度,密度,增加矢量处理以适应AI等。英特尔负责生态系统所需的所有设计和制造以及任何专业化工作。英特尔一直是一台吸值机器,只要看到有利可图,就把尽可能多的功能放到芯片上,给生态系统合作伙伴留下的增值就很少。
例如,考虑一下个人计算机和服务器,这是英特尔最大的市场。坦白说,戴尔,联想,惠普和惠普企业公司等客户的许多增值都是弯曲金属或增加显示器或其他功能。的确,存储和网络供应商已经能够增加更多的价值,但是这些市场比PC和服务器要小得多。在大多数情况下,英特尔一直是硬件领域的最大赢家,它让原始设备制造商的客户生活在无休止的整合和利润压力的世界中。
但是,英特尔及其生态系统享有的最大优势是,x86架构易于理解且可靠,并且大多数企业软件都在x86上运行。因此,这对于像Microsoft Corp.和VMware Inc.这样的软件公司而言尤其有利可图,它们通过编写在x86上运行非常出色的代码来实现其大部分增值。拥有一致,稳定的处理器平台是一种优势,它支持了软件市场的大规模增长。
因此,正如您所看到的,Arm和Intel在历史上有着截然不同的模型,我们在上周Gelsinger宣誓要改变其新的受信任晶圆代工厂策略时曾说过。
问题在于,英特尔的绝大部分业务都在为一种正在失去宏观水平势头的商业模式服务。
让我们看一个示例,该示例将有助于进一步说明Arm模型的功能。
以Amazon Web Services Inc.开发自己的Graviton芯片为例。或考虑苹果设计M1芯片。或特斯拉公司设计自己的芯片。或上图中显示的这些用例之一中的任何其他公司。
特斯拉的案例研究具有 指导意义。为了优化视频处理,特斯拉需要在NPU中添加涉及处理视频的特定用例的固件。很高兴能够采用现成的中央处理单元或图形处理单元以及Arm体系结构的组件,并充分利用Arm的标准。但是特斯拉看到了在NPU中增加自己的价值的机会。这种模型的优势在于,特斯拉可以在不到一年的时间内完成录音,而传统模型则需要花费很多年。
Arm就像可定制的乐高积木一样,可让生态系统合作伙伴实现独特的增值,并加快上市时间。特斯拉从磁带输出(如果可以的话,是逻辑磁带输出)转到三星,并说:“好吧,请按照您的制造流程进行操作,”这一切都应该按照广告宣传进行。特斯拉有趣地选择了14纳米工艺来降低成本–不需要最新,最大的密度。关键在于适应应用程序和上市时间的灵活性。
基于Gelsinger的宣布,英特尔正在为其代工业务转向Arm模型。它必须这样做。但是,正如我们上周指出的那样,代工厂是一家完全不同的企业,具有不同的利润率模型,关系,进入市场的策略,以及非常重要的是数量要求。
Armv9向后兼容前几代产品。也许Arm从英特尔在Itanium上的失败 尝试中学到了东西, 因为它没有向后兼容性并且陷入困境。同样,Arm添加了一些附加功能。在本文中,我们将重点介绍红色突出显示的两个区域,即机器学习片段和安全性。
注意标注:3000亿个芯片。数量很多,我们已经说过Arm晶片的体积是x86的10倍。数量减少意味着成本降低,对于代工业务至关重要。我们待会儿再讲。
Armv9体系结构的关键组件是其可扩展矢量扩展2或SVE2,旨在提供更精细的数据并行性并为每条指令提供更多的工作。这将支持跨各种用例(例如语言处理,可视化,动态定价,欺诈检测等)的日益强大的机器学习应用程序。
与许多其他事物一样,Arm押注于AI和机器学习,下图显示了原因。
上图显示了来自1200多个受访者的企业技术研究支出数据。请注意,ML / AI在垂直轴上排在首位,这是Net Score –衡量支出速度的指标。横轴是市场份额或数据集中的存在。我们给该部门四颗星,以表示其每个季度在调查数据中的领先优势。
因此,在Arm的体系结构中改进特定机器学习功能是一个相当安全的选择。
在“愿景日”上,Arm谈到了机密计算体系结构和领域。
请注意,左侧显示的是遍及不同用例的数据,以及ETR Venn圆桌会议上一家大型公共航空公司的首席信息安全官的呼唤,指出端点的变化增加了威胁向量。
Arm在其公告中说了一些确实引起共鸣的东西。释义Arm的评论后,今天对运行应用程序的操作系统和虚拟机监控程序的信任度过高。而且它们对数据的广泛访问造成了黑客的威胁和威胁。图表右侧所示的Arm的Realms概念强调了该公司的策略,即取消了假设,即虚拟机管理程序等特权软件需要能够查看数据的假设。因此,通过在虚拟的多租户环境中创建领域,可以更好地保护数据免受内存泄漏的侵害,这是黑客的主要机会。
这是一个优雅的概念,也是系统将租户的数据与其他用户隔离的一种方法。
我们希望分享上一篇文章的一些反馈意见,以总结我们对英特尔的看法。
花旗(Citi)的一位技术主管指出,英特尔确实不会错过移动设备,而是错过了智能手机。尽管这是一个很小的区别,但认识到这一点很重要。英特尔在首席执行官Paul Otellini的领导下与迅驰合作促进了WiFi的发展。Paul Otellini不是工程师,而是具有市场背景的营销人员。具有讽刺意味的是,英特尔在WiFi连接方面的工作旨在利用机场和咖啡店的热点使笔记本电脑更有用,从而推动了智能手机的革命。也许这使英特尔对智能手机的怀念更加糟糕,因为它的头部被深深地埋在PC中,以至于看不到未来。
我们收到的其他反馈涉及我们的IBM业务情景以及将英特尔,IBM和三星召集在一起的三方合资企业预测。
IBM,三星,GlobalFoundries和美国政府的角色
请记住,我们说过Power 10具有IBM最好的技术,可以从内存中分解计算并在不同处理器类型的池中共享内存。我们待会儿再讲。
IBM在首席执行官Ginni Rometty的领导下重组其微电子业务时,促成了与GlobalFoundries Inc.的合作,该公司接管了IBM在纽约East Fishkill的半导体制造厂。我们认为,垂直整合的IBM退出实际上是由现任IBM首席执行官Arvind Krishna设计的。顺便说一句,GlobalFoundries宣布了计划在2019年出售这家工厂的计划–该计划只是没有成功。
作为背景,GlobalFoundies成立于2009年,当时AMD退出了制造自己的芯片的业务。2009年,它在奥尔巴尼郊外在纽约马耳他的新工厂破土动工。GlobalFoundries将在马耳他生产一些最先进的技术,包括最终的7nm产品。
上面的插图显示了GF在马耳他的设施。AMD和IBM承诺将由GlobalFoundries制造其7nm芯片,但它放弃了7nm,这迫使 IBM 和 AMD在其他地方 寻求最新,最出色的技术。十多年来, 三星,IBM和GlobalFoundries 一直在就先进技术的通用设计规范进行合作。
但是GlobalFoundries正在亏损,其私人支持者可能渴望收回过去几年在晶圆厂投资的210亿美元中的一部分。GlobalFoundries首席执行官Tom Caulfield 表示即将进行IPO。这一切在公司之间造成了一些裂痕,并且相对于马耳他工厂的最初愿景留下了一个漏洞。相对于中国,这也使美国处于弱势地位。
就英特尔而言,它拥有出色的 FinFet技术。FinFet超越了CMOS –您的大型主机会记得IBM在ECL上大放异彩并转移到CMOS时–嗯,这是下一代产品,可以使Intel在AMD的Chiplet IP上一臂之力,尤其是在延迟方面。对于IBM来说可能会有一些好处。
现在,Krishna成为英特尔公司的代言人,并且显然对IBM的半导体战略有深入的了解,但我们认为 Dario Gil是其中的关键人物。他是IBM研究部的高级副总裁兼总监,IBM在英特尔的公告中广泛提及这一部分。他还可以与Intel进行一些知识共享-可能与分类架构有关。
IBM为什么要这样做?好吧,它希望与VMware进行更有效的竞争,而VMware在利用x86方面做得很好-这是OpenShift的最大竞争对手。因此,克里希纳需要英特尔芯片来执行他的云战略,因为几乎所有IBM客户都在x86上运行应用程序。
真正令人感兴趣的地方是,纽约州参议员Chuck Schumer热衷于建立纽约硅谷的替代品,即 硅巷。
那么,拥有出色工艺技术的英特尔,美国政府以及IBM和三星,是否有可能为纽约代工厂发挥作用,以此作为其可信赖的代工厂战略的一部分,并改组奥尔巴尼的生产基地?听起来像“权力的游戏”。
这个难题还有另外一块。台积电在为苹果提供5nm甚至4nm的服务时已经非常消耗精力,以至于它已经失去了其他一些客户(即Nvidia )的支持。请记住,长期竞争力和成本降低取决于数量。而且我们认为,如果没有Arm,英特尔将无法实现量产。
也许我们制定的合资战略是一个延伸,鉴于三星在韩国的巨额投资,三星可能不愿意发挥作用-尽管我们认为这仍然是可行的方案。但是,如果英特尔实际上可以在IBM和美国政府的帮助下成为值得信赖的代工厂,那么它可以通过吸引一些不满的台积电客户来在规模上进行竞争。
那将如何工作?假设Nvidia对TSMC不太满意,因为它必须落后于Apple。Nvidia为什么不接受Intel的代工厂作为第二来源?AWS,Google LLC和Facebook Inc.呢?也许这是安抚美国政府并放下反托拉斯犬的一种方式:让英特尔代工我们的业务来确保美国在半导体领域的领导地位,也许美国政府的争议就较小。而且,即使微软没有受到足够多的反托拉斯审查,微软也很乐意参与其中。
苹果为什么不希望拥有先进技术供应的岸上资源。Gelsinger 就是这样的人,因为他会与公共政策领域的人们相处得很好。
这会给英特尔带来竞争优势吗?是的,会的。可以肯定的是,如果它能够获得这些公司的信任,那么它的数量就会很大。
就像我们已经说过的那样,目前这是一个遥不可及的过程,并且需要花费数年的时间才能发挥出来。但是在这种情况下,点点滴滴相连,赌注非常高。
毫无疑问,这比英特尔要付出的赌注要高得多,因为它超越了一家公司的生存之道。我们说的是一个行业的生存和一个国家的竞争力。
正如我们在Clay Christensen钢铁行业的例子中所强调的那样,来自中国的威胁不可低估。长期竞争力的关键绝对在于批量生产。
Arm和台积电都对英特尔的举动做出了回应。由于监管机构和竞争对手反对工会,英伟达对Arm的收购仍然岌岌可危,但如果Nvidia撤消收购,Arm会变得更加强大。
Arm宣布了超越SoC的意图,尽管采用了完全外包的策略,但仍与Intel保持同步。英特尔必须并且我们认为将保持其在市场上的高端地位,但是Arm将继续在企业中立足。
英特尔的最大与众不同之处在于其集成设备制造或IDM战略。垂直整合是一个漫长的过程,并带来质量和成本方面的优势。但是如果没有批量生产,英特尔将无法在成本上竞争,实际上可能会破产。
因此,这给英特尔成功实施其代工策略带来了巨大压力,而代工策略仍然是高风险/高回报的企业。美国政府的作用将是减少这种风险,增加英特尔生存的可能性以及该国半导体行业的继续领导地位。
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