產(chǎn)業(yè)深度剖析：處理器核裂變
[導(dǎo)讀]ARM、IBM相繼在終端和服務(wù)器市場(chǎng)開(kāi)放處理器內(nèi)核，一如中子擊碎原子核后發(fā)生核裂變反應(yīng)并釋放巨大能量，處理器內(nèi)核的開(kāi)放將強(qiáng)烈沖擊現(xiàn)有的集成電路產(chǎn)業(yè)格局。而系統(tǒng)廠商將多個(gè)IP核聚合在一個(gè)芯片上，亦如核聚變反應(yīng)產(chǎn)
ARM、IBM相繼在終端和服務(wù)器市場(chǎng)開(kāi)放處理器內(nèi)核，一如中子擊碎原子核后發(fā)生核裂變反應(yīng)并釋放巨大能量，處理器內(nèi)核的開(kāi)放將強(qiáng)烈沖擊現(xiàn)有的集成電路產(chǎn)業(yè)格局。
而系統(tǒng)廠商將多個(gè)IP核聚合在一個(gè)芯片上，亦如核聚變反應(yīng)產(chǎn)生更高量級(jí)的能量，將深刻影響整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)。
“第一絲微弱的晨光出現(xiàn)在東方。在這瞬間，好像從地殼底下升起一種并非這個(gè)世界的光。它是世界從未見(jiàn)過(guò)的日出。在這個(gè)時(shí)刻，永垂不朽的事跡出現(xiàn)了。時(shí)間停滯不前，空間變成一個(gè)小圓點(diǎn)，似乎天崩地裂。人們感到自己好像獲得了目睹‘世界誕生’的特權(quán)。”
唯一獲準(zhǔn)采訪美國(guó)原子彈研制計(jì)劃——曼哈頓工程的《媒體》科技記者勞倫斯，1945年7月16日在新墨西哥州大漠里目睹世界首顆原子彈試爆后這樣寫(xiě)道。勞倫斯因其對(duì)原子彈研制和對(duì)日本核打擊的報(bào)道而獲得當(dāng)年普利策獎(jiǎng)。
原子彈的威力來(lái)自重金屬元素的原子核被中子擊中后裂解為2~3個(gè)輕原子核并釋放能量的核裂變反應(yīng)。
盡管“軟件定義”已成為業(yè)內(nèi)的熱詞，軟件在IT產(chǎn)業(yè)所占的比重也日益增加，但軟件是跑在處理器之上的，因此可以說(shuō)整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)是構(gòu)建在處理器之上的。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們無(wú)論是在消費(fèi)市場(chǎng)還是在企業(yè)級(jí)市場(chǎng)上看到的處理器都是打上型號(hào)和生產(chǎn)廠家的芯片。處理器作為最小的計(jì)算模塊不可細(xì)分，處理器由Intel、AMD、IBM等處理器廠商生產(chǎn)都是天經(jīng)地義的。
直到蘋果智能手機(jī)iPhone獲得巨大成功，人們這才發(fā)現(xiàn)處理器是可以繼續(xù)細(xì)分的，蘋果公司也可以生產(chǎn)自己的處理器。于是，智能手機(jī)的幕后英雄——ARM公司走到臺(tái)前，正是ARM開(kāi)放處理器內(nèi)核的商業(yè)模式成全了智能手機(jī)和平板電腦等智能移動(dòng)終端市場(chǎng)的繁榮。
8月7日，IBM、Google、NVIDIA、泰安電腦和Mellanox聯(lián)合宣布成立OpenPOWER聯(lián)盟，聯(lián)盟將提供先進(jìn)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和圖形處理器(GPU)加速等技術(shù)，為下一代超大規(guī)模云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的開(kāi)發(fā)商提供更多的選擇、更強(qiáng)的控制和更好的靈活性。
直白地說(shuō)，這些高端服務(wù)器芯片、搜索引擎、GPU加速、服務(wù)器主板和網(wǎng)絡(luò)廠商桃園結(jié)義的目的，就是要在服務(wù)器市場(chǎng)上“山寨”ARM的商業(yè)模式，意欲在服務(wù)器市場(chǎng)上再現(xiàn)ARM在消費(fèi)電子市場(chǎng)的成功。
眾所周知，與核裂變相反，核聚變反應(yīng)是由多個(gè)較輕的原子核聚合成較重的原子核且釋放出能量，基于核聚變反應(yīng)的氫彈較之基于核裂變反應(yīng)的原子彈，威力更勝一籌。但鮮為人知的是，核聚變反應(yīng)需要在極高的溫度和壓強(qiáng)下才能進(jìn)行，因此，必須使用原子彈作為扳機(jī)來(lái)引爆氫彈。換句話說(shuō)，先有核裂變，再有核聚變。
類似地，處理器內(nèi)核開(kāi)放所產(chǎn)生的能量將會(huì)深刻地影響到集成電路(IC)的產(chǎn)業(yè)格局。而諸如蘋果公司等系統(tǒng)廠商將多個(gè)第三方開(kāi)放的IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))核“聚合”在一個(gè)芯片時(shí)所釋放出來(lái)的能量，影響的將會(huì)是整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)。
上篇：產(chǎn)業(yè)演化與平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)力
透過(guò)產(chǎn)業(yè)形態(tài)演變的進(jìn)程可以感觸到SoC如何從暗流涌動(dòng)到成為產(chǎn)業(yè)潮流，而回顧廠商對(duì)平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)的爭(zhēng)奪歷程，則會(huì)更深刻地認(rèn)識(shí)處理器內(nèi)核對(duì)芯片市場(chǎng)格局的影響。
集成電路產(chǎn)業(yè)細(xì)分演進(jìn)
如同其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣，集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也經(jīng)歷了專業(yè)分工不斷深化的過(guò)程。
芯片生產(chǎn)通常分為設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié)。早期的IC產(chǎn)業(yè)都是由整機(jī)廠商主導(dǎo)的，像通信廠商摩托羅拉自己就擁有規(guī)模相當(dāng)大的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。上世紀(jì)70年代，英特爾這樣的集成器件制造廠商(IDM)開(kāi)始主導(dǎo)芯片制造和封裝測(cè)試;到了80年代，在制造領(lǐng)域出現(xiàn)了臺(tái)積電這樣的代工廠(Foundry);進(jìn)入90年代，IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域又細(xì)分出了以ARM為代表的IP供應(yīng)商。
芯片產(chǎn)業(yè)中代工生產(chǎn)和IP設(shè)計(jì)兩種業(yè)務(wù)的獨(dú)立，使得高通等第三方處理器廠商和蘋果等系統(tǒng)廠商采用SoC方式(片上系統(tǒng))自行定制處理器成為可能。根據(jù)半導(dǎo)體市場(chǎng)研究公司ICInsight對(duì)1999年～2012年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)，F(xiàn)abless(無(wú)生產(chǎn)線)廠商銷售復(fù)合增長(zhǎng)率為16%，而同期IDM廠商銷售復(fù)合增長(zhǎng)率僅為3%。2012年Fabless銷售額已占到半導(dǎo)體市場(chǎng)27.7%的份額，從而強(qiáng)勁地沖擊著IDM模式。
集成電路產(chǎn)業(yè)細(xì)分的一個(gè)獨(dú)有的驅(qū)動(dòng)因素是半導(dǎo)體市場(chǎng)日益高昂的投資和日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)。
芯片制造業(yè)是知識(shí)密集型和資本密集型行業(yè)。隨著集成電路加工線寬的不斷縮小，建造一條45nm半導(dǎo)體生產(chǎn)線的投資已經(jīng)高達(dá)30億美元。高高的市場(chǎng)門檻讓中小半導(dǎo)體廠商望而興嘆。
線寬的不斷縮小，還意味著不同生產(chǎn)線的工藝寬容度的縮小。2002年三星生產(chǎn)的StrongARM處理器主頻已經(jīng)做到1.2GHz，而ARM對(duì)外提供的處理器IP的頻率只有400MHz。這是因?yàn)槿窃谠O(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)做了相互優(yōu)化，進(jìn)而顯著提升了芯片主頻。而ARM當(dāng)時(shí)實(shí)力尚弱，難以對(duì)不同廠商的生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，因此，主頻自然上不去。
英特爾的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于同時(shí)擁有世界最強(qiáng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和最好的生產(chǎn)設(shè)施，便于兩者相互優(yōu)化，進(jìn)而生產(chǎn)性能最佳的芯片。英特爾對(duì)工藝一致性的追求近乎苛刻，前CEO貝瑞特主導(dǎo)的“精確復(fù)制”計(jì)劃，就是為了讓英特爾分布在世界多個(gè)地方的工廠具有工藝一致的高水平制造環(huán)境。
英特爾用高昂的投資與芯片廠商AMD競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)用設(shè)計(jì)與制造相互優(yōu)化來(lái)與缺少設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的代工廠臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)。
在與AMD的競(jìng)爭(zhēng)中英特爾賭贏了，2008年，AMD終于不堪投資的重負(fù)，將芯片制造業(yè)務(wù)剝離，成為Fabless企業(yè)。而在與臺(tái)積電的競(jìng)爭(zhēng)中，臺(tái)積電不僅沒(méi)輸，還通過(guò)與ARM這樣的Chipless(無(wú)芯片)公司合作，實(shí)現(xiàn)了芯片設(shè)計(jì)與制造的相互優(yōu)化，在新的制程引入上與英特爾時(shí)間上相差不多，從而確保了代工芯片的高性能。
與此同時(shí)，ARM也發(fā)展壯大到足以針對(duì)特定代工企業(yè)的特定生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化。如今，如果客戶要在臺(tái)積電代工，ARM則可以分別提供封裝基于臺(tái)積電性能優(yōu)化或功耗優(yōu)化的不同生產(chǎn)工藝的硬IP核，以滿足用戶對(duì)性能或者功耗的偏好。
爭(zhēng)奪平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)
“標(biāo)準(zhǔn)為王”在整機(jī)產(chǎn)品上很大程度是通過(guò)對(duì)平臺(tái)的控制體現(xiàn)出來(lái)的?？刂屏似脚_(tái)，就等于主導(dǎo)了市場(chǎng)，也就意味著豐厚的回報(bào)，因此，平臺(tái)控制權(quán)的爭(zhēng)奪便顯得格外重要了。
平臺(tái)控制權(quán)的爭(zhēng)奪在個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)可謂精彩紛呈。
1981年P(guān)C問(wèn)世，IBM憑借PC開(kāi)放的體系架構(gòu)擊敗蘋果，確立了其在個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)大哥大的地位。但PC開(kāi)放的架構(gòu)使得系統(tǒng)廠商難以控制，因此IBM在1985年推出基于286處理器的PC時(shí)，在主板上引入了專有的微通道總線，試圖通過(guò)排他的總線架構(gòu)來(lái)控制PC。
于是，英特爾與康柏聯(lián)手在1986年推出的基于386處理器的PC上引入開(kāi)放的PCI總線，從而確保了PC的開(kāi)放性。由于PCI總線是通過(guò)芯片組支持的，英特爾也第一次體會(huì)到平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)的好處。
到了1991年，IBM提供RISC(精簡(jiǎn)指令集)架構(gòu)的POWERPC處理器技術(shù)、摩托羅拉負(fù)責(zé)制造、蘋果負(fù)責(zé)整機(jī)生產(chǎn)并提供兼容機(jī)授權(quán)的POWERPC聯(lián)盟成立，目標(biāo)指向個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)。聯(lián)盟成員個(gè)個(gè)出類拔萃，當(dāng)時(shí)RISC架構(gòu)較之x86的CISC(復(fù)雜指令集)架構(gòu)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，摩托羅拉半導(dǎo)體部門1988年才從美國(guó)總統(tǒng)里根手上接過(guò)首個(gè)國(guó)家質(zhì)量獎(jiǎng)，而蘋果電腦Macintosh及其操作系統(tǒng)也都令PC和Windows望其項(xiàng)背。但這樣一個(gè)夢(mèng)之隊(duì)，卻因?yàn)槟ν辛_拉在制造POWERPC時(shí)主頻遲遲上不去，加之蘋果收回兼容機(jī)的授權(quán)，最終瓦解。
躲過(guò)了這一劫后，英特爾與微軟聯(lián)手分別在1997年、1998年、1999年和2001年“主編”了PC系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，而其他PC整機(jī)廠商只有參與的份兒。至此，英特爾和微軟徹底確立了在PC市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位，兩家公司獲得的市場(chǎng)回報(bào)是PC市場(chǎng)九成的利潤(rùn)。
2003年，英特爾又通過(guò)WiFi無(wú)線通信平臺(tái)迅馳芯片組的發(fā)布，大大削弱了微軟的領(lǐng)導(dǎo)地位。
反觀ARM，雖然ARM架構(gòu)在智能手機(jī)市場(chǎng)份額上曾超過(guò)90%，但智能手機(jī)市場(chǎng)話語(yǔ)權(quán)掌握在操作系統(tǒng)廠商蘋果和谷歌手中，甚至高通、聯(lián)發(fā)科說(shuō)話都比ARM有份量。
個(gè)中道理很簡(jiǎn)單，PC平臺(tái)的控制力幾乎完全固化在處理器及芯片組中，因此，自然是英特爾說(shuō)了算。而ARM這種只提供IP核授權(quán)的公司，難以將平臺(tái)控制力固化在芯片中。
此外，接受ARM這種商業(yè)模式的前提是能夠忍受很低的利潤(rùn)回報(bào)。2012年基于ARM架構(gòu)的處理器全球出貨量創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到87億顆，但當(dāng)年ARM全年?duì)I收只有9.1億美元，稅前利潤(rùn)僅有4.1億美元。對(duì)比之下，2012年英特爾全年?duì)I收533.4億美元，稅前利潤(rùn)為148.7億美元。ARM全年?duì)I收和稅前利潤(rùn)分別只有英特爾的1/58和1/36。
中篇:IBM攪局與英特爾糾結(jié)
在IBM邁入向軟件轉(zhuǎn)型之路的今天，以為IBM開(kāi)放POWER處理器內(nèi)核是為了賺大錢，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。OpenPOWER聯(lián)盟無(wú)疑將成為IBM進(jìn)可攻、退可守的法寶。英特爾不得不接招，而且被逼入進(jìn)退兩難的境地。
IBM開(kāi)放內(nèi)核為哪般
從打孔機(jī)起家到稱雄大型機(jī)，從硬件公司轉(zhuǎn)向服務(wù)，近兩年又從服務(wù)轉(zhuǎn)向軟件，正是這些不斷的轉(zhuǎn)型成就了IBM百年老店之夢(mèng)想。而“朝向高利潤(rùn)領(lǐng)域”則成了IBM轉(zhuǎn)型的指北針。
從2005年5月把PC業(yè)務(wù)賣給聯(lián)想，到當(dāng)年6月蘋果宣布棄IBM的POWERPC處理器轉(zhuǎn)投英特爾處理器，IBM已經(jīng)退出個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)。今年4月，坊間傳出IBM正與聯(lián)想洽談出售x86服務(wù)器業(yè)務(wù)，這已是業(yè)界公開(kāi)的秘密。此舉表明，IBM有意從x86中低端市場(chǎng)退出。隨著微軟在今年6月宣布下一代Xbox將采用AMD處理器，曾經(jīng)一統(tǒng)微軟Xbox、索尼PS3和任天堂Wii三大游戲機(jī)平臺(tái)的POWERPC架構(gòu)，只剩下任天堂一家了。
市場(chǎng)上種種跡象印證了IBM在轉(zhuǎn)型中將不斷剝離低利潤(rùn)硬件業(yè)務(wù)的做法。而處理器內(nèi)核開(kāi)放后利潤(rùn)率更低，這似乎與IBM向高利潤(rùn)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型路徑相悖。
事實(shí)上，POWER處理器相當(dāng)于IBM“帝國(guó)大廈”的地基，盡管深埋地下，但重要性不容置疑。夯實(shí)這一地基最有效的方式是擴(kuò)大POWER架構(gòu)的用戶群，而在POWER被迫讓出游戲機(jī)市場(chǎng)大半江山后，擴(kuò)張用戶群就顯得更加緊迫了。
IBM推出Linux專用主機(jī)、Linux服務(wù)器等“超值”主機(jī)和服務(wù)器，固然充滿了價(jià)格誘惑，但要讓其他平臺(tái)上的企業(yè)用戶大批遷移到POWER平臺(tái)上是不現(xiàn)實(shí)的，而將POWER架構(gòu)延伸到其他領(lǐng)域則可以起到一箭雙雕的作用，既壯大了自己，又打擊了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
再看OpenPOWER聯(lián)盟中另一個(gè)重要成員谷歌。2006年，本報(bào)記者在舊金山采訪JavaOne大會(huì)時(shí)，與Sun公司負(fù)責(zé)媒體接待的主管同桌就餐。當(dāng)時(shí)谷歌是最熱的話題，于是，他也講了與谷歌相關(guān)的一件事。谷歌董事長(zhǎng)兼CEO施密特曾約Sun董事長(zhǎng)麥克尼利商談谷歌采用SunUltraSPARC處理器架構(gòu)事宜，由于施密特此前曾任Sun公司CTO，因此，麥克尼利還是用以前的口吻跟施密特交談，殊不知，此時(shí)的Sun已經(jīng)是虎落平陽(yáng)，而谷歌正如日中天。結(jié)果搞得施密特很不爽，這樁大買賣也就泡了湯。
雖說(shuō)谷歌基于x86處理器自行設(shè)計(jì)的服務(wù)器和存儲(chǔ)，在高密度、低功耗和經(jīng)濟(jì)性上具有很大的優(yōu)勢(shì)，但基于第三方授權(quán)處理器內(nèi)核構(gòu)建SoC芯片所帶來(lái)的成本與功耗效益，若經(jīng)過(guò)谷歌高達(dá)百萬(wàn)計(jì)服務(wù)器和存儲(chǔ)的放大，經(jīng)濟(jì)效益將非?？捎^。因此，當(dāng)IBM有了開(kāi)放POWER的想法，谷歌自然會(huì)積極響應(yīng)。
IBM開(kāi)放POWER處理器內(nèi)核既可以讓POWER架構(gòu)搶占云計(jì)算高地，又讓去年才宣布在14nm時(shí)全面轉(zhuǎn)向SoC的英特爾進(jìn)退維谷。
英特爾很糾結(jié)
“攤薄”是芯片產(chǎn)業(yè)重要的關(guān)鍵詞。以2011年為例，英特爾研發(fā)投入為83.5億美元，生產(chǎn)設(shè)施投入107.6億美元，再加上運(yùn)營(yíng)、人工等其他支出，構(gòu)成了天量成本，這些成本絕大多數(shù)要分?jǐn)偟叫酒希虼?，芯片銷量越大才能把成本攤得更薄。
通用處理器因?yàn)橛猛緩V而成為攤薄的理想載體，而在通用處理器中x86處理器銷量遙遙領(lǐng)先，因此成為攤薄的最佳載體。英特爾每年才敢在研發(fā)和生產(chǎn)設(shè)施上大把花錢。如果不是來(lái)自外界的刺激，相信英特爾沒(méi)有理由放棄這一最掙錢的商業(yè)模式。
這一刺激首先來(lái)自ARM憑借IP授權(quán)的商業(yè)模式在消費(fèi)電子市場(chǎng)攻城略地。雖說(shuō)英特爾早在2002年春季英特爾開(kāi)發(fā)商大會(huì)上就亮出擴(kuò)展摩爾定律的主張，并欲藉此在通信領(lǐng)域重現(xiàn)PC產(chǎn)業(yè)的輝煌，但英特爾多年來(lái)在消費(fèi)電子市場(chǎng)只見(jiàn)耕耘不見(jiàn)收獲。
這其中很大原因在于通用芯片難以滿足消費(fèi)電子產(chǎn)品對(duì)體積小、功能全、功耗低、成本低、可靠性高、速度快的多方面的要求。
于是，英特爾在消費(fèi)電子市場(chǎng)開(kāi)始小心翼翼地探索。2009年與臺(tái)積電達(dá)成協(xié)議，由臺(tái)積電承擔(dān)部分凌動(dòng)處理器的代工，以便在凌動(dòng)處理器中添加第三方的IP核。這是英特爾成立40多年來(lái)首次將產(chǎn)品交由其他廠商代工，也是英特爾開(kāi)放凌動(dòng)處理器的嘗試。
英特爾之所以選擇凌動(dòng)處理器進(jìn)行嘗試，一則是因消費(fèi)電子市場(chǎng)前景廣闊，繼智能手機(jī)和平板電腦之后，數(shù)字電視、可穿戴電腦都將大大拓展消費(fèi)電子市場(chǎng)空間。消費(fèi)電子市場(chǎng)因而成為英特爾必爭(zhēng)之地。再者，有酷睿和至強(qiáng)處理器帶來(lái)的豐厚利潤(rùn)，英特爾也可以讓凌動(dòng)在消費(fèi)電子市場(chǎng)放手與ARM一搏。
然而，ARM很快就用超級(jí)大單搞定臺(tái)積電，使得凌動(dòng)處理器在開(kāi)放內(nèi)核上的嘗試不得不“淺嘗輒止”。
當(dāng)SoC率先在消費(fèi)電子領(lǐng)域獲得巨大成功，并呈席卷整個(gè)產(chǎn)業(yè)之勢(shì)時(shí)，英特爾在2012年宣布從14nm開(kāi)始全面轉(zhuǎn)向SoC，將不再生產(chǎn)通用處理器。
相對(duì)于ARM開(kāi)放內(nèi)核的商業(yè)模式，英特爾此舉是種折中的辦法，既要針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)化處理器，又可確保處理器的完整性，而處理器的完整性是確保英特爾平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)地位的前提。
盡管沒(méi)有開(kāi)放處理器內(nèi)核，但英特爾全面轉(zhuǎn)向SoC之舉，在桌面和服務(wù)器市場(chǎng)上還是引領(lǐng)趨勢(shì)的。
然而，OpenPOWER聯(lián)盟的出現(xiàn)，使得業(yè)界對(duì)英特爾的關(guān)注熱點(diǎn)從是否轉(zhuǎn)向SoC，迅速轉(zhuǎn)移到是否開(kāi)放處理器內(nèi)核上。
在處理器內(nèi)核開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域得到驗(yàn)證后，POWER的首要任務(wù)是擴(kuò)大用戶群而非指望POWER賺大錢，所以，IBM能夠忍受伴隨處理器開(kāi)放而來(lái)的低利潤(rùn)回報(bào)率問(wèn)題。搶占云計(jì)算高端市場(chǎng)同時(shí)狙擊x86架構(gòu)在服務(wù)器市場(chǎng)向高端進(jìn)犯，應(yīng)該是IBM較高的期待，最不濟(jì)也要采用圍魏救趙的方式，通過(guò)把x86服務(wù)器芯片的定價(jià)體系“攪和”了，來(lái)緩解x86服務(wù)器對(duì)RISC服務(wù)器的市場(chǎng)壓力。
此舉讓英特爾面臨艱難的抉擇。不開(kāi)放處理器內(nèi)核，萬(wàn)一IBM在服務(wù)器市場(chǎng)證明ARM的商業(yè)模式可行，英特爾將承受顛覆性的打擊。而開(kāi)放處理器內(nèi)核，意味著其“生活水準(zhǔn)”一下子從“大魚(yú)大肉”跌倒了“粗茶淡飯”，最為關(guān)鍵的是將失去平臺(tái)話語(yǔ)權(quán)，這恐怕是英特爾最難以接受的。
下篇：迎接產(chǎn)業(yè)變革
x86服務(wù)器芯片市場(chǎng)正處在暴風(fēng)雨來(lái)臨之前的平靜，伴隨著ARM憑借低功耗從低端潛入、IBM借助OpenPOWER聯(lián)盟從高端打壓，x86服務(wù)器芯片市場(chǎng)必將風(fēng)浪四起。或許，作為x86芯片市場(chǎng)“帶頭大哥”的英特爾，是時(shí)候出來(lái)應(yīng)戰(zhàn)了。
就IT產(chǎn)業(yè)而論，PC之所以顛覆了小型機(jī)，是因?yàn)镻C能夠?qū)⒂?jì)算技術(shù)擴(kuò)散或者說(shuō)普及得更遠(yuǎn)。而新一代主導(dǎo)技術(shù)“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”則將云計(jì)算強(qiáng)大的計(jì)算能力通過(guò)智能終端擴(kuò)散到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所能覆蓋到的區(qū)域，因而具有PC難以比擬的擴(kuò)散能力。平板電腦和智能手機(jī)取代PC，主導(dǎo)個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)也就不足為奇了。
ARM開(kāi)放內(nèi)核的商業(yè)模式正好順應(yīng)了“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，因而促成了智能手機(jī)和平板電腦的爆炸式增長(zhǎng)。很大程度上說(shuō)，處理器內(nèi)核開(kāi)放只是扮演著產(chǎn)業(yè)變革助推器的作用。
因此，在探討處理器內(nèi)核開(kāi)放對(duì)企業(yè)級(jí)市場(chǎng)影響之前，應(yīng)該著重討論云計(jì)算帶來(lái)的影響。在Gartner發(fā)布了2011年第二季度服務(wù)器收入增長(zhǎng)19.5%的大好形勢(shì)下，筆者寫(xiě)了千字評(píng)論《品牌服務(wù)器市場(chǎng)危機(jī)暗伏》。它主要分析的是集群架構(gòu)作為云計(jì)算的主流硬件架構(gòu)，將計(jì)算系統(tǒng)的可用性提升到與品牌服務(wù)器相提并論的地步，從而使得服務(wù)器的品牌在云計(jì)算中心變得可有可無(wú)。而虛擬化對(duì)服務(wù)器利用率的數(shù)倍提升，意味著服務(wù)器市場(chǎng)需求的顯著減少。因此，當(dāng)云計(jì)算普及之日，便是品牌服務(wù)器危機(jī)來(lái)臨之時(shí)。
某種意義上說(shuō)，谷歌的成功建立在谷歌基于x86芯片自行設(shè)計(jì)的服務(wù)器和存儲(chǔ)所提過(guò)的經(jīng)濟(jì)性上。而OpenPOWER聯(lián)盟的成立，使得谷歌有機(jī)會(huì)在提升性能的同時(shí)降低成本。可以說(shuō)，處理器內(nèi)核開(kāi)放將顯著降低云計(jì)算中心的運(yùn)營(yíng)成本，進(jìn)而有效降低當(dāng)今最為重要的創(chuàng)新平臺(tái)——云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用門檻。
而服務(wù)器芯片市場(chǎng)將會(huì)格外精彩。先是ARM在“叫嚷”進(jìn)入服務(wù)器市場(chǎng)數(shù)年后，其64位架構(gòu)的Cotex-A57終于要在明年問(wèn)世;AMD則在2012年通過(guò)收購(gòu)微服務(wù)器廠商SeaMicro，完成了向服務(wù)器整機(jī)市場(chǎng)的跨界之旅;如今，IBM又借助于OpenPOWER向英特爾發(fā)起挑戰(zhàn)。
服務(wù)器芯片市場(chǎng)注定難以平靜，唯有甲骨文超脫其外，靜觀其變。
相關(guān)鏈接
SoC漸成氣候
蘋果iPhone成功的硬件基石是ARM，ARM的成功源于引領(lǐng)了SoC(片上系統(tǒng))這一半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)潮流。因此，SoC便成為探討IBM倡導(dǎo)的OpenPOWER聯(lián)盟如何影響產(chǎn)業(yè)必備的背景知識(shí)。
SoC風(fēng)行
集成電路加工工藝的不斷提高帶來(lái)兩個(gè)好處：一是提升了晶體管工作頻率，從而提高芯片的性能;而越來(lái)越多的功能集成到芯片中，豐富了芯片的功能。
以英特爾處理器為例，386處理器需要借助387協(xié)處理器芯片才能完成浮點(diǎn)運(yùn)算，而到了486處理器時(shí)，便將協(xié)處理器集成到芯片中;多媒體指令集則是在PentiumMMX處理器上首次集成的，之后集成進(jìn)來(lái)的還有SSE指令集、北橋、虛擬化等功能。
隨著晶體管集成度的提高，越來(lái)越多的功能電路模塊被集成到芯片中，漸漸地一些系統(tǒng)的大部分電路單元甚至整個(gè)電路都被集成到單個(gè)芯片中，于是，片上系統(tǒng)逐漸引領(lǐng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流。
1994年，摩托羅拉推出FlexCore解決方案，容許用戶定制基于68000和POWERPC架構(gòu)的處理器。這被認(rèn)為是SoC芯片發(fā)展的雛形，從中可以看到SoC所具備的基本特征：第三方用戶自主定制、包含嵌入式處理器及系統(tǒng)電路、IP復(fù)用等。
如同軟件編程將一些常用的功能封裝成函數(shù)，用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用來(lái)有效地降低程序的復(fù)雜性一樣，面對(duì)日益復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體廠商會(huì)將芯片上常用的功能電路封裝起來(lái)，以便于今后重復(fù)使用時(shí)或授權(quán)第三方使用時(shí)，能夠有效降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性。這種封裝起來(lái)的功能模塊被稱作為IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))核。
IP核通常分為三類：第一類是軟核，它用硬件描述語(yǔ)言HDL對(duì)功能電路進(jìn)行描述，與制造工藝無(wú)關(guān);第二類是硬核，它封裝有完整的生產(chǎn)工藝，可以直接用于生產(chǎn);第三類是固核，它介乎于軟核和硬核之間，雖然與工藝相關(guān)，但卻不能直接用于生產(chǎn)。
因?yàn)橛辛薎P核，高通、聯(lián)發(fā)科等智能手機(jī)芯片廠商或者蘋果等智能手機(jī)廠商就像吃自助餐一樣，從ARM公司以及第三方芯片設(shè)計(jì)公司那里購(gòu)買處理器、GPU以及GPS、內(nèi)存、藍(lán)牙等各種IP核的授權(quán)，并與自己的IP核一道做到一個(gè)芯片中。
伴隨著晶體管集成度的提高，SoC所能整合的系統(tǒng)也日益復(fù)雜。如今，進(jìn)入SoC市場(chǎng)的門檻也不斷提高，如果芯片上不包含嵌入式處理器在內(nèi)的系統(tǒng)電路，或者不復(fù)用IP，或者不采用深亞微米制程，你都不好意思說(shuō)是SoC。
并非都是機(jī)遇
SoC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是明顯的。多個(gè)芯片整合到一個(gè)芯片中，首先是系統(tǒng)體積的縮小;而各個(gè)功能電路模塊的互聯(lián)從芯片之間變?yōu)樾酒瑑?nèi)部，大大縮短了引線長(zhǎng)度，從而有效地提升了工作頻率，同時(shí)，芯片之間引線的消除，也有利于顯著提高系統(tǒng)的可靠性;此外，單一芯片替代多個(gè)芯片還將有助于降低制造成本和系統(tǒng)功耗。
體積小、功能全、功耗低、成本低、可靠性高、速度快，這些原本都是消費(fèi)電子廠商刻意追求卻可遇不可求的性能，忽然一夜間讓SoC一下子端到消費(fèi)電子廠商面前。聯(lián)發(fā)科的崛起就在于采用SoC的方式生產(chǎn)手機(jī)套片，從而為國(guó)內(nèi)南方大量不知名的功能手機(jī)制造商掃清了手機(jī)電路復(fù)雜性的障礙，使他們生產(chǎn)的功能手機(jī)在可靠性上并不輸給大品牌廠商，而在價(jià)格和滿足諸如4個(gè)喇叭等本地市場(chǎng)需求上比國(guó)際廠商更勝一籌。
盡管SoC把整機(jī)電路的復(fù)雜性屏蔽在單個(gè)芯片中，從而為系統(tǒng)用戶快速構(gòu)建產(chǎn)品并推向市場(chǎng)提供了便捷之路。但在SoC芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)存在著來(lái)自技術(shù)和商業(yè)方面的挑戰(zhàn)。
從通用芯片到SoC芯片，從市場(chǎng)上看，就是從市場(chǎng)全面覆蓋到針對(duì)特定市場(chǎng)段進(jìn)行優(yōu)化，無(wú)疑，市場(chǎng)細(xì)分顆粒度越小，優(yōu)化的性能和功能越好，但市場(chǎng)需求量會(huì)隨細(xì)分而遞減，因此需要在細(xì)分顆粒度與滿足量產(chǎn)攤薄之間至少取得平衡，才不至于虧本。
此外，芯片廠商從以往通過(guò)系統(tǒng)廠商間接接觸市場(chǎng)變?yōu)橹泵媸袌?chǎng)，由于SoC設(shè)計(jì)周期的存在，SoC廠商不僅要把握當(dāng)前市場(chǎng)的需求，更重要的是預(yù)測(cè)未來(lái)市場(chǎng)的需求，而產(chǎn)品生命周期較短的消費(fèi)電子市場(chǎng)強(qiáng)化了這一風(fēng)險(xiǎn)。整機(jī)廠商在SoC設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)由于對(duì)SoC相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證不熟悉而延宕設(shè)計(jì)周期，從而在市場(chǎng)上遇到同樣的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)上的挑戰(zhàn)則分布在SoC的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和封裝等各個(gè)環(huán)節(jié)。此外，SoC的復(fù)雜性導(dǎo)致EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)開(kāi)發(fā)工具、流片、測(cè)試設(shè)備等投入的成本較高，從而擋住了一些小的或者新興的芯片設(shè)計(jì)公司進(jìn)入。
而系統(tǒng)廠商將多個(gè)IP核聚合在一個(gè)芯片上，亦如核聚變反應(yīng)產(chǎn)生更高量級(jí)的能量，將深刻影響整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)。
“第一絲微弱的晨光出現(xiàn)在東方。在這瞬間，好像從地殼底下升起一種并非這個(gè)世界的光。它是世界從未見(jiàn)過(guò)的日出。在這個(gè)時(shí)刻，永垂不朽的事跡出現(xiàn)了。時(shí)間停滯不前，空間變成一個(gè)小圓點(diǎn)，似乎天崩地裂。人們感到自己好像獲得了目睹‘世界誕生’的特權(quán)。”
唯一獲準(zhǔn)采訪美國(guó)原子彈研制計(jì)劃——曼哈頓工程的《媒體》科技記者勞倫斯，1945年7月16日在新墨西哥州大漠里目睹世界首顆原子彈試爆后這樣寫(xiě)道。勞倫斯因其對(duì)原子彈研制和對(duì)日本核打擊的報(bào)道而獲得當(dāng)年普利策獎(jiǎng)。
原子彈的威力來(lái)自重金屬元素的原子核被中子擊中后裂解為2~3個(gè)輕原子核并釋放能量的核裂變反應(yīng)。
盡管“軟件定義”已成為業(yè)內(nèi)的熱詞，軟件在IT產(chǎn)業(yè)所占的比重也日益增加，但軟件是跑在處理器之上的，因此可以說(shuō)整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)是構(gòu)建在處理器之上的。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們無(wú)論是在消費(fèi)市場(chǎng)還是在企業(yè)級(jí)市場(chǎng)上看到的處理器都是打上型號(hào)和生產(chǎn)廠家的芯片。處理器作為最小的計(jì)算模塊不可細(xì)分，處理器由Intel、AMD、IBM等處理器廠商生產(chǎn)都是天經(jīng)地義的。
直到蘋果智能手機(jī)iPhone獲得巨大成功，人們這才發(fā)現(xiàn)處理器是可以繼續(xù)細(xì)分的，蘋果公司也可以生產(chǎn)自己的處理器。于是，智能手機(jī)的幕后英雄——ARM公司走到臺(tái)前，正是ARM開(kāi)放處理器內(nèi)核的商業(yè)模式成全了智能手機(jī)和平板電腦等智能移動(dòng)終端市場(chǎng)的繁榮。
8月7日，IBM、Google、NVIDIA、泰安電腦和Mellanox聯(lián)合宣布成立OpenPOWER聯(lián)盟，聯(lián)盟將提供先進(jìn)的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和圖形處理器(GPU)加速等技術(shù)，為下一代超大規(guī)模云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的開(kāi)發(fā)商提供更多的選擇、更強(qiáng)的控制和更好的靈活性。
直白地說(shuō)，這些高端服務(wù)器芯片、搜索引擎、GPU加速、服務(wù)器主板和網(wǎng)絡(luò)廠商桃園結(jié)義的目的，就是要在服務(wù)器市場(chǎng)上“山寨”ARM的商業(yè)模式，意欲在服務(wù)器市場(chǎng)上再現(xiàn)ARM在消費(fèi)電子市場(chǎng)的成功。
眾所周知，與核裂變相反，核聚變反應(yīng)是由多個(gè)較輕的原子核聚合成較重的原子核且釋放出能量，基于核聚變反應(yīng)的氫彈較之基于核裂變反應(yīng)的原子彈，威力更勝一籌。但鮮為人知的是，核聚變反應(yīng)需要在極高的溫度和壓強(qiáng)下才能進(jìn)行，因此，必須使用原子彈作為扳機(jī)來(lái)引爆氫彈。換句話說(shuō)，先有核裂變，再有核聚變。
類似地，處理器內(nèi)核開(kāi)放所產(chǎn)生的能量將會(huì)深刻地影響到集成電路(IC)的產(chǎn)業(yè)格局。而諸如蘋果公司等系統(tǒng)廠商將多個(gè)第三方開(kāi)放的IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))核“聚合”在一個(gè)芯片時(shí)所釋放出來(lái)的能量，影響的將會(huì)是整個(gè)IT產(chǎn)業(yè)。
上篇：產(chǎn)業(yè)演化與平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)力
透過(guò)產(chǎn)業(yè)形態(tài)演變的進(jìn)程可以感觸到SoC如何從暗流涌動(dòng)到成為產(chǎn)業(yè)潮流，而回顧廠商對(duì)平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)的爭(zhēng)奪歷程，則會(huì)更深刻地認(rèn)識(shí)處理器內(nèi)核對(duì)芯片市場(chǎng)格局的影響。
集成電路產(chǎn)業(yè)細(xì)分演進(jìn)
如同其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣，集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也經(jīng)歷了專業(yè)分工不斷深化的過(guò)程。
芯片生產(chǎn)通常分為設(shè)計(jì)、制造和封裝測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié)。早期的IC產(chǎn)業(yè)都是由整機(jī)廠商主導(dǎo)的，像通信廠商摩托羅拉自己就擁有規(guī)模相當(dāng)大的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。上世紀(jì)70年代，英特爾這樣的集成器件制造廠商(IDM)開(kāi)始主導(dǎo)芯片制造和封裝測(cè)試;到了80年代，在制造領(lǐng)域出現(xiàn)了臺(tái)積電這樣的代工廠(Foundry);進(jìn)入90年代，IC設(shè)計(jì)領(lǐng)域又細(xì)分出了以ARM為代表的IP供應(yīng)商。
芯片產(chǎn)業(yè)中代工生產(chǎn)和IP設(shè)計(jì)兩種業(yè)務(wù)的獨(dú)立，使得高通等第三方處理器廠商和蘋果等系統(tǒng)廠商采用SoC方式(片上系統(tǒng))自行定制處理器成為可能。根據(jù)半導(dǎo)體市場(chǎng)研究公司ICInsight對(duì)1999年～2012年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)，F(xiàn)abless(無(wú)生產(chǎn)線)廠商銷售復(fù)合增長(zhǎng)率為16%，而同期IDM廠商銷售復(fù)合增長(zhǎng)率僅為3%。2012年Fabless銷售額已占到半導(dǎo)體市場(chǎng)27.7%的份額，從而強(qiáng)勁地沖擊著IDM模式。
集成電路產(chǎn)業(yè)細(xì)分的一個(gè)獨(dú)有的驅(qū)動(dòng)因素是半導(dǎo)體市場(chǎng)日益高昂的投資和日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)。
芯片制造業(yè)是知識(shí)密集型和資本密集型行業(yè)。隨著集成電路加工線寬的不斷縮小，建造一條45nm半導(dǎo)體生產(chǎn)線的投資已經(jīng)高達(dá)30億美元。高高的市場(chǎng)門檻讓中小半導(dǎo)體廠商望而興嘆。
線寬的不斷縮小，還意味著不同生產(chǎn)線的工藝寬容度的縮小。2002年三星生產(chǎn)的StrongARM處理器主頻已經(jīng)做到1.2GHz，而ARM對(duì)外提供的處理器IP的頻率只有400MHz。這是因?yàn)槿窃谠O(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)做了相互優(yōu)化，進(jìn)而顯著提升了芯片主頻。而ARM當(dāng)時(shí)實(shí)力尚弱，難以對(duì)不同廠商的生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化，因此，主頻自然上不去。
英特爾的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于同時(shí)擁有世界最強(qiáng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和最好的生產(chǎn)設(shè)施，便于兩者相互優(yōu)化，進(jìn)而生產(chǎn)性能最佳的芯片。英特爾對(duì)工藝一致性的追求近乎苛刻，前CEO貝瑞特主導(dǎo)的“精確復(fù)制”計(jì)劃，就是為了讓英特爾分布在世界多個(gè)地方的工廠具有工藝一致的高水平制造環(huán)境。
英特爾用高昂的投資與芯片廠商AMD競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)用設(shè)計(jì)與制造相互優(yōu)化來(lái)與缺少設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的代工廠臺(tái)積電競(jìng)爭(zhēng)。
在與AMD的競(jìng)爭(zhēng)中英特爾賭贏了，2008年，AMD終于不堪投資的重負(fù)，將芯片制造業(yè)務(wù)剝離，成為Fabless企業(yè)。而在與臺(tái)積電的競(jìng)爭(zhēng)中，臺(tái)積電不僅沒(méi)輸，還通過(guò)與ARM這樣的Chipless(無(wú)芯片)公司合作，實(shí)現(xiàn)了芯片設(shè)計(jì)與制造的相互優(yōu)化，在新的制程引入上與英特爾時(shí)間上相差不多，從而確保了代工芯片的高性能。
與此同時(shí)，ARM也發(fā)展壯大到足以針對(duì)特定代工企業(yè)的特定生產(chǎn)線進(jìn)行優(yōu)化。如今，如果客戶要在臺(tái)積電代工，ARM則可以分別提供封裝基于臺(tái)積電性能優(yōu)化或功耗優(yōu)化的不同生產(chǎn)工藝的硬IP核，以滿足用戶對(duì)性能或者功耗的偏好。
爭(zhēng)奪平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)
“標(biāo)準(zhǔn)為王”在整機(jī)產(chǎn)品上很大程度是通過(guò)對(duì)平臺(tái)的控制體現(xiàn)出來(lái)的?？刂屏似脚_(tái)，就等于主導(dǎo)了市場(chǎng)，也就意味著豐厚的回報(bào)，因此，平臺(tái)控制權(quán)的爭(zhēng)奪便顯得格外重要了。
平臺(tái)控制權(quán)的爭(zhēng)奪在個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)可謂精彩紛呈。
1981年P(guān)C問(wèn)世，IBM憑借PC開(kāi)放的體系架構(gòu)擊敗蘋果，確立了其在個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)大哥大的地位。但PC開(kāi)放的架構(gòu)使得系統(tǒng)廠商難以控制，因此IBM在1985年推出基于286處理器的PC時(shí)，在主板上引入了專有的微通道總線，試圖通過(guò)排他的總線架構(gòu)來(lái)控制PC。
于是，英特爾與康柏聯(lián)手在1986年推出的基于386處理器的PC上引入開(kāi)放的PCI總線，從而確保了PC的開(kāi)放性。由于PCI總線是通過(guò)芯片組支持的，英特爾也第一次體會(huì)到平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)權(quán)的好處。
到了1991年，IBM提供RISC(精簡(jiǎn)指令集)架構(gòu)的POWERPC處理器技術(shù)、摩托羅拉負(fù)責(zé)制造、蘋果負(fù)責(zé)整機(jī)生產(chǎn)并提供兼容機(jī)授權(quán)的POWERPC聯(lián)盟成立，目標(biāo)指向個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)。聯(lián)盟成員個(gè)個(gè)出類拔萃，當(dāng)時(shí)RISC架構(gòu)較之x86的CISC(復(fù)雜指令集)架構(gòu)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，摩托羅拉半導(dǎo)體部門1988年才從美國(guó)總統(tǒng)里根手上接過(guò)首個(gè)國(guó)家質(zhì)量獎(jiǎng)，而蘋果電腦Macintosh及其操作系統(tǒng)也都令PC和Windows望其項(xiàng)背。但這樣一個(gè)夢(mèng)之隊(duì)，卻因?yàn)槟ν辛_拉在制造POWERPC時(shí)主頻遲遲上不去，加之蘋果收回兼容機(jī)的授權(quán)，最終瓦解。
躲過(guò)了這一劫后，英特爾與微軟聯(lián)手分別在1997年、1998年、1999年和2001年“主編”了PC系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，而其他PC整機(jī)廠商只有參與的份兒。至此，英特爾和微軟徹底確立了在PC市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位，兩家公司獲得的市場(chǎng)回報(bào)是PC市場(chǎng)九成的利潤(rùn)。
2003年，英特爾又通過(guò)WiFi無(wú)線通信平臺(tái)迅馳芯片組的發(fā)布，大大削弱了微軟的領(lǐng)導(dǎo)地位。
反觀ARM，雖然ARM架構(gòu)在智能手機(jī)市場(chǎng)份額上曾超過(guò)90%，但智能手機(jī)市場(chǎng)話語(yǔ)權(quán)掌握在操作系統(tǒng)廠商蘋果和谷歌手中，甚至高通、聯(lián)發(fā)科說(shuō)話都比ARM有份量。
個(gè)中道理很簡(jiǎn)單，PC平臺(tái)的控制力幾乎完全固化在處理器及芯片組中，因此，自然是英特爾說(shuō)了算。而ARM這種只提供IP核授權(quán)的公司，難以將平臺(tái)控制力固化在芯片中。
此外，接受ARM這種商業(yè)模式的前提是能夠忍受很低的利潤(rùn)回報(bào)。2012年基于ARM架構(gòu)的處理器全球出貨量創(chuàng)紀(jì)錄地達(dá)到87億顆，但當(dāng)年ARM全年?duì)I收只有9.1億美元，稅前利潤(rùn)僅有4.1億美元。對(duì)比之下，2012年英特爾全年?duì)I收533.4億美元，稅前利潤(rùn)為148.7億美元。ARM全年?duì)I收和稅前利潤(rùn)分別只有英特爾的1/58和1/36。
中篇:IBM攪局與英特爾糾結(jié)
在IBM邁入向軟件轉(zhuǎn)型之路的今天，以為IBM開(kāi)放POWER處理器內(nèi)核是為了賺大錢，那就大錯(cuò)特錯(cuò)了。OpenPOWER聯(lián)盟無(wú)疑將成為IBM進(jìn)可攻、退可守的法寶。英特爾不得不接招，而且被逼入進(jìn)退兩難的境地。
IBM開(kāi)放內(nèi)核為哪般
從打孔機(jī)起家到稱雄大型機(jī)，從硬件公司轉(zhuǎn)向服務(wù)，近兩年又從服務(wù)轉(zhuǎn)向軟件，正是這些不斷的轉(zhuǎn)型成就了IBM百年老店之夢(mèng)想。而“朝向高利潤(rùn)領(lǐng)域”則成了IBM轉(zhuǎn)型的指北針。
從2005年5月把PC業(yè)務(wù)賣給聯(lián)想，到當(dāng)年6月蘋果宣布棄IBM的POWERPC處理器轉(zhuǎn)投英特爾處理器，IBM已經(jīng)退出個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)。今年4月，坊間傳出IBM正與聯(lián)想洽談出售x86服務(wù)器業(yè)務(wù)，這已是業(yè)界公開(kāi)的秘密。此舉表明，IBM有意從x86中低端市場(chǎng)退出。隨著微軟在今年6月宣布下一代Xbox將采用AMD處理器，曾經(jīng)一統(tǒng)微軟Xbox、索尼PS3和任天堂Wii三大游戲機(jī)平臺(tái)的POWERPC架構(gòu)，只剩下任天堂一家了。
市場(chǎng)上種種跡象印證了IBM在轉(zhuǎn)型中將不斷剝離低利潤(rùn)硬件業(yè)務(wù)的做法。而處理器內(nèi)核開(kāi)放后利潤(rùn)率更低，這似乎與IBM向高利潤(rùn)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型路徑相悖。
事實(shí)上，POWER處理器相當(dāng)于IBM“帝國(guó)大廈”的地基，盡管深埋地下，但重要性不容置疑。夯實(shí)這一地基最有效的方式是擴(kuò)大POWER架構(gòu)的用戶群，而在POWER被迫讓出游戲機(jī)市場(chǎng)大半江山后，擴(kuò)張用戶群就顯得更加緊迫了。
IBM推出Linux專用主機(jī)、Linux服務(wù)器等“超值”主機(jī)和服務(wù)器，固然充滿了價(jià)格誘惑，但要讓其他平臺(tái)上的企業(yè)用戶大批遷移到POWER平臺(tái)上是不現(xiàn)實(shí)的，而將POWER架構(gòu)延伸到其他領(lǐng)域則可以起到一箭雙雕的作用，既壯大了自己，又打擊了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
再看OpenPOWER聯(lián)盟中另一個(gè)重要成員谷歌。2006年，本報(bào)記者在舊金山采訪JavaOne大會(huì)時(shí)，與Sun公司負(fù)責(zé)媒體接待的主管同桌就餐。當(dāng)時(shí)谷歌是最熱的話題，于是，他也講了與谷歌相關(guān)的一件事。谷歌董事長(zhǎng)兼CEO施密特曾約Sun董事長(zhǎng)麥克尼利商談谷歌采用SunUltraSPARC處理器架構(gòu)事宜，由于施密特此前曾任Sun公司CTO，因此，麥克尼利還是用以前的口吻跟施密特交談，殊不知，此時(shí)的Sun已經(jīng)是虎落平陽(yáng)，而谷歌正如日中天。結(jié)果搞得施密特很不爽，這樁大買賣也就泡了湯。
雖說(shuō)谷歌基于x86處理器自行設(shè)計(jì)的服務(wù)器和存儲(chǔ)，在高密度、低功耗和經(jīng)濟(jì)性上具有很大的優(yōu)勢(shì)，但基于第三方授權(quán)處理器內(nèi)核構(gòu)建SoC芯片所帶來(lái)的成本與功耗效益，若經(jīng)過(guò)谷歌高達(dá)百萬(wàn)計(jì)服務(wù)器和存儲(chǔ)的放大，經(jīng)濟(jì)效益將非?？捎^。因此，當(dāng)IBM有了開(kāi)放POWER的想法，谷歌自然會(huì)積極響應(yīng)。
IBM開(kāi)放POWER處理器內(nèi)核既可以讓POWER架構(gòu)搶占云計(jì)算高地，又讓去年才宣布在14nm時(shí)全面轉(zhuǎn)向SoC的英特爾進(jìn)退維谷。
英特爾很糾結(jié)
“攤薄”是芯片產(chǎn)業(yè)重要的關(guān)鍵詞。以2011年為例，英特爾研發(fā)投入為83.5億美元，生產(chǎn)設(shè)施投入107.6億美元，再加上運(yùn)營(yíng)、人工等其他支出，構(gòu)成了天量成本，這些成本絕大多數(shù)要分?jǐn)偟叫酒希虼?，芯片銷量越大才能把成本攤得更薄。
通用處理器因?yàn)橛猛緩V而成為攤薄的理想載體，而在通用處理器中x86處理器銷量遙遙領(lǐng)先，因此成為攤薄的最佳載體。英特爾每年才敢在研發(fā)和生產(chǎn)設(shè)施上大把花錢。如果不是來(lái)自外界的刺激，相信英特爾沒(méi)有理由放棄這一最掙錢的商業(yè)模式。
這一刺激首先來(lái)自ARM憑借IP授權(quán)的商業(yè)模式在消費(fèi)電子市場(chǎng)攻城略地。雖說(shuō)英特爾早在2002年春季英特爾開(kāi)發(fā)商大會(huì)上就亮出擴(kuò)展摩爾定律的主張，并欲藉此在通信領(lǐng)域重現(xiàn)PC產(chǎn)業(yè)的輝煌，但英特爾多年來(lái)在消費(fèi)電子市場(chǎng)只見(jiàn)耕耘不見(jiàn)收獲。
這其中很大原因在于通用芯片難以滿足消費(fèi)電子產(chǎn)品對(duì)體積小、功能全、功耗低、成本低、可靠性高、速度快的多方面的要求。
于是，英特爾在消費(fèi)電子市場(chǎng)開(kāi)始小心翼翼地探索。2009年與臺(tái)積電達(dá)成協(xié)議，由臺(tái)積電承擔(dān)部分凌動(dòng)處理器的代工，以便在凌動(dòng)處理器中添加第三方的IP核。這是英特爾成立40多年來(lái)首次將產(chǎn)品交由其他廠商代工，也是英特爾開(kāi)放凌動(dòng)處理器的嘗試。
英特爾之所以選擇凌動(dòng)處理器進(jìn)行嘗試，一則是因消費(fèi)電子市場(chǎng)前景廣闊，繼智能手機(jī)和平板電腦之后，數(shù)字電視、可穿戴電腦都將大大拓展消費(fèi)電子市場(chǎng)空間。消費(fèi)電子市場(chǎng)因而成為英特爾必爭(zhēng)之地。再者，有酷睿和至強(qiáng)處理器帶來(lái)的豐厚利潤(rùn)，英特爾也可以讓凌動(dòng)在消費(fèi)電子市場(chǎng)放手與ARM一搏。
然而，ARM很快就用超級(jí)大單搞定臺(tái)積電，使得凌動(dòng)處理器在開(kāi)放內(nèi)核上的嘗試不得不“淺嘗輒止”。
當(dāng)SoC率先在消費(fèi)電子領(lǐng)域獲得巨大成功，并呈席卷整個(gè)產(chǎn)業(yè)之勢(shì)時(shí)，英特爾在2012年宣布從14nm開(kāi)始全面轉(zhuǎn)向SoC，將不再生產(chǎn)通用處理器。
相對(duì)于ARM開(kāi)放內(nèi)核的商業(yè)模式，英特爾此舉是種折中的辦法，既要針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域優(yōu)化處理器，又可確保處理器的完整性，而處理器的完整性是確保英特爾平臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)地位的前提。
盡管沒(méi)有開(kāi)放處理器內(nèi)核，但英特爾全面轉(zhuǎn)向SoC之舉，在桌面和服務(wù)器市場(chǎng)上還是引領(lǐng)趨勢(shì)的。
然而，OpenPOWER聯(lián)盟的出現(xiàn)，使得業(yè)界對(duì)英特爾的關(guān)注熱點(diǎn)從是否轉(zhuǎn)向SoC，迅速轉(zhuǎn)移到是否開(kāi)放處理器內(nèi)核上。
在處理器內(nèi)核開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域得到驗(yàn)證后，POWER的首要任務(wù)是擴(kuò)大用戶群而非指望POWER賺大錢，所以，IBM能夠忍受伴隨處理器開(kāi)放而來(lái)的低利潤(rùn)回報(bào)率問(wèn)題。搶占云計(jì)算高端市場(chǎng)同時(shí)狙擊x86架構(gòu)在服務(wù)器市場(chǎng)向高端進(jìn)犯，應(yīng)該是IBM較高的期待，最不濟(jì)也要采用圍魏救趙的方式，通過(guò)把x86服務(wù)器芯片的定價(jià)體系“攪和”了，來(lái)緩解x86服務(wù)器對(duì)RISC服務(wù)器的市場(chǎng)壓力。
此舉讓英特爾面臨艱難的抉擇。不開(kāi)放處理器內(nèi)核，萬(wàn)一IBM在服務(wù)器市場(chǎng)證明ARM的商業(yè)模式可行，英特爾將承受顛覆性的打擊。而開(kāi)放處理器內(nèi)核，意味著其“生活水準(zhǔn)”一下子從“大魚(yú)大肉”跌倒了“粗茶淡飯”，最為關(guān)鍵的是將失去平臺(tái)話語(yǔ)權(quán)，這恐怕是英特爾最難以接受的。
下篇：迎接產(chǎn)業(yè)變革
x86服務(wù)器芯片市場(chǎng)正處在暴風(fēng)雨來(lái)臨之前的平靜，伴隨著ARM憑借低功耗從低端潛入、IBM借助OpenPOWER聯(lián)盟從高端打壓，x86服務(wù)器芯片市場(chǎng)必將風(fēng)浪四起。或許，作為x86芯片市場(chǎng)“帶頭大哥”的英特爾，是時(shí)候出來(lái)應(yīng)戰(zhàn)了。
就IT產(chǎn)業(yè)而論，PC之所以顛覆了小型機(jī)，是因?yàn)镻C能夠?qū)⒂?jì)算技術(shù)擴(kuò)散或者說(shuō)普及得更遠(yuǎn)。而新一代主導(dǎo)技術(shù)“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”則將云計(jì)算強(qiáng)大的計(jì)算能力通過(guò)智能終端擴(kuò)散到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所能覆蓋到的區(qū)域，因而具有PC難以比擬的擴(kuò)散能力。平板電腦和智能手機(jī)取代PC，主導(dǎo)個(gè)人計(jì)算市場(chǎng)也就不足為奇了。
ARM開(kāi)放內(nèi)核的商業(yè)模式正好順應(yīng)了“移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算”這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，因而促成了智能手機(jī)和平板電腦的爆炸式增長(zhǎng)。很大程度上說(shuō)，處理器內(nèi)核開(kāi)放只是扮演著產(chǎn)業(yè)變革助推器的作用。
因此，在探討處理器內(nèi)核開(kāi)放對(duì)企業(yè)級(jí)市場(chǎng)影響之前，應(yīng)該著重討論云計(jì)算帶來(lái)的影響。在Gartner發(fā)布了2011年第二季度服務(wù)器收入增長(zhǎng)19.5%的大好形勢(shì)下，筆者寫(xiě)了千字評(píng)論《品牌服務(wù)器市場(chǎng)危機(jī)暗伏》。它主要分析的是集群架構(gòu)作為云計(jì)算的主流硬件架構(gòu)，將計(jì)算系統(tǒng)的可用性提升到與品牌服務(wù)器相提并論的地步，從而使得服務(wù)器的品牌在云計(jì)算中心變得可有可無(wú)。而虛擬化對(duì)服務(wù)器利用率的數(shù)倍提升，意味著服務(wù)器市場(chǎng)需求的顯著減少。因此，當(dāng)云計(jì)算普及之日，便是品牌服務(wù)器危機(jī)來(lái)臨之時(shí)。
某種意義上說(shuō)，谷歌的成功建立在谷歌基于x86芯片自行設(shè)計(jì)的服務(wù)器和存儲(chǔ)所提過(guò)的經(jīng)濟(jì)性上。而OpenPOWER聯(lián)盟的成立，使得谷歌有機(jī)會(huì)在提升性能的同時(shí)降低成本。可以說(shuō)，處理器內(nèi)核開(kāi)放將顯著降低云計(jì)算中心的運(yùn)營(yíng)成本，進(jìn)而有效降低當(dāng)今最為重要的創(chuàng)新平臺(tái)——云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用門檻。
而服務(wù)器芯片市場(chǎng)將會(huì)格外精彩。先是ARM在“叫嚷”進(jìn)入服務(wù)器市場(chǎng)數(shù)年后，其64位架構(gòu)的Cotex-A57終于要在明年問(wèn)世;AMD則在2012年通過(guò)收購(gòu)微服務(wù)器廠商SeaMicro，完成了向服務(wù)器整機(jī)市場(chǎng)的跨界之旅;如今，IBM又借助于OpenPOWER向英特爾發(fā)起挑戰(zhàn)。
服務(wù)器芯片市場(chǎng)注定難以平靜，唯有甲骨文超脫其外，靜觀其變。
相關(guān)鏈接
SoC漸成氣候
蘋果iPhone成功的硬件基石是ARM，ARM的成功源于引領(lǐng)了SoC(片上系統(tǒng))這一半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)潮流。因此，SoC便成為探討IBM倡導(dǎo)的OpenPOWER聯(lián)盟如何影響產(chǎn)業(yè)必備的背景知識(shí)。
SoC風(fēng)行
集成電路加工工藝的不斷提高帶來(lái)兩個(gè)好處：一是提升了晶體管工作頻率，從而提高芯片的性能;而越來(lái)越多的功能集成到芯片中，豐富了芯片的功能。
以英特爾處理器為例，386處理器需要借助387協(xié)處理器芯片才能完成浮點(diǎn)運(yùn)算，而到了486處理器時(shí)，便將協(xié)處理器集成到芯片中;多媒體指令集則是在PentiumMMX處理器上首次集成的，之后集成進(jìn)來(lái)的還有SSE指令集、北橋、虛擬化等功能。
隨著晶體管集成度的提高，越來(lái)越多的功能電路模塊被集成到芯片中，漸漸地一些系統(tǒng)的大部分電路單元甚至整個(gè)電路都被集成到單個(gè)芯片中，于是，片上系統(tǒng)逐漸引領(lǐng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流。
1994年，摩托羅拉推出FlexCore解決方案，容許用戶定制基于68000和POWERPC架構(gòu)的處理器。這被認(rèn)為是SoC芯片發(fā)展的雛形，從中可以看到SoC所具備的基本特征：第三方用戶自主定制、包含嵌入式處理器及系統(tǒng)電路、IP復(fù)用等。
如同軟件編程將一些常用的功能封裝成函數(shù)，用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用來(lái)有效地降低程序的復(fù)雜性一樣，面對(duì)日益復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)，半導(dǎo)體廠商會(huì)將芯片上常用的功能電路封裝起來(lái)，以便于今后重復(fù)使用時(shí)或授權(quán)第三方使用時(shí)，能夠有效降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性。這種封裝起來(lái)的功能模塊被稱作為IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))核。
IP核通常分為三類：第一類是軟核，它用硬件描述語(yǔ)言HDL對(duì)功能電路進(jìn)行描述，與制造工藝無(wú)關(guān);第二類是硬核，它封裝有完整的生產(chǎn)工藝，可以直接用于生產(chǎn);第三類是固核，它介乎于軟核和硬核之間，雖然與工藝相關(guān)，但卻不能直接用于生產(chǎn)。
因?yàn)橛辛薎P核，高通、聯(lián)發(fā)科等智能手機(jī)芯片廠商或者蘋果等智能手機(jī)廠商就像吃自助餐一樣，從ARM公司以及第三方芯片設(shè)計(jì)公司那里購(gòu)買處理器、GPU以及GPS、內(nèi)存、藍(lán)牙等各種IP核的授權(quán)，并與自己的IP核一道做到一個(gè)芯片中。
伴隨著晶體管集成度的提高，SoC所能整合的系統(tǒng)也日益復(fù)雜。如今，進(jìn)入SoC市場(chǎng)的門檻也不斷提高，如果芯片上不包含嵌入式處理器在內(nèi)的系統(tǒng)電路，或者不復(fù)用IP，或者不采用深亞微米制程，你都不好意思說(shuō)是SoC。
并非都是機(jī)遇
SoC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是明顯的。多個(gè)芯片整合到一個(gè)芯片中，首先是系統(tǒng)體積的縮小;而各個(gè)功能電路模塊的互聯(lián)從芯片之間變?yōu)樾酒瑑?nèi)部，大大縮短了引線長(zhǎng)度，從而有效地提升了工作頻率，同時(shí)，芯片之間引線的消除，也有利于顯著提高系統(tǒng)的可靠性;此外，單一芯片替代多個(gè)芯片還將有助于降低制造成本和系統(tǒng)功耗。
體積小、功能全、功耗低、成本低、可靠性高、速度快，這些原本都是消費(fèi)電子廠商刻意追求卻可遇不可求的性能，忽然一夜間讓SoC一下子端到消費(fèi)電子廠商面前。聯(lián)發(fā)科的崛起就在于采用SoC的方式生產(chǎn)手機(jī)套片，從而為國(guó)內(nèi)南方大量不知名的功能手機(jī)制造商掃清了手機(jī)電路復(fù)雜性的障礙，使他們生產(chǎn)的功能手機(jī)在可靠性上并不輸給大品牌廠商，而在價(jià)格和滿足諸如4個(gè)喇叭等本地市場(chǎng)需求上比國(guó)際廠商更勝一籌。
盡管SoC把整機(jī)電路的復(fù)雜性屏蔽在單個(gè)芯片中，從而為系統(tǒng)用戶快速構(gòu)建產(chǎn)品并推向市場(chǎng)提供了便捷之路。但在SoC芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中已經(jīng)存在著來(lái)自技術(shù)和商業(yè)方面的挑戰(zhàn)。
從通用芯片到SoC芯片，從市場(chǎng)上看，就是從市場(chǎng)全面覆蓋到針對(duì)特定市場(chǎng)段進(jìn)行優(yōu)化，無(wú)疑，市場(chǎng)細(xì)分顆粒度越小，優(yōu)化的性能和功能越好，但市場(chǎng)需求量會(huì)隨細(xì)分而遞減，因此需要在細(xì)分顆粒度與滿足量產(chǎn)攤薄之間至少取得平衡，才不至于虧本。
此外，芯片廠商從以往通過(guò)系統(tǒng)廠商間接接觸市場(chǎng)變?yōu)橹泵媸袌?chǎng)，由于SoC設(shè)計(jì)周期的存在，SoC廠商不僅要把握當(dāng)前市場(chǎng)的需求，更重要的是預(yù)測(cè)未來(lái)市場(chǎng)的需求，而產(chǎn)品生命周期較短的消費(fèi)電子市場(chǎng)強(qiáng)化了這一風(fēng)險(xiǎn)。整機(jī)廠商在SoC設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)由于對(duì)SoC相關(guān)的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)證不熟悉而延宕設(shè)計(jì)周期，從而在市場(chǎng)上遇到同樣的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)上的挑戰(zhàn)則分布在SoC的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和封裝等各個(gè)環(huán)節(jié)。此外，SoC的復(fù)雜性導(dǎo)致EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)開(kāi)發(fā)工具、流片、測(cè)試設(shè)備等投入的成本較高，從而擋住了一些小的或者新興的芯片設(shè)計(jì)公司進(jìn)入。
下載文檔
