经过十多年的统治，英特尔让位于其主要竞争对手AMD。杰里米·莱尔德（Jeremy Laird）试图弄清英特尔走错了路，以及它将如何对付敌人。
那么英特尔到底发生了什么？曾经是处理器和微电路生产领域无可争议的领导者，如今在几乎所有可能的指标上均不亚于竞争对手。事实证明，AMD的CPU更先进，而台积电的生产技术更高效。看来英特尔已经完全迷路了。
即使在数十年来制造商一直是绝对领导者的移动PC市场中，英特尔处理器也已让位给AMD的新型Renoir混合动力产品。
事情是如此糟糕，以至于苹果宣布了与制造商的联系，并开始生产自己的基于ARM的芯片。更糟糕的是，有传言称英特尔本身正在考虑与台积电（TSMC）合作，以在将来发布某些产品，包括首款定制显卡。从本质上讲，这可能是对公司的完全屈辱。
还是只是猜测？尽管遇到了种种困难，英特尔去年的收入还是达到了创纪录的720亿美元，实际上，制造商最大的问题是它无法跟上所谓的超大规模数据中心的需求。这些公司像亚马逊，微软，谷歌，Facebook和其他公司，它们只是缺乏足够的至强处理器。同时，有充分的理由相信英特尔将在芯片和CPU微体系结构的生产方面很快恢复到以前的绝迹。
您如何概括性地描述英特尔的麻烦和不幸？我会说：“ 10纳米。” 不仅仅是芯片技术的失败-可以说是支持任何一家几十年来一直on不休的微体系结构制造公司的观点。但是10纳米！这是一场灾难。
术语“ 10纳米”是指用于制造计算机芯片的工艺或组件。理论上10nm是芯片内部最小组件的尺寸。但是，实际上，诸如台式机处理器内部的晶体管门之类的组件的工艺名称和实际大小最近已不再相关。而且，最有可能的是，英特尔处理器中没有这样的组件，其大小实际上只有10 nm。
当比较竞争制造商的工作流程时，零件尺寸与装配描述之间缺乏直接关系就变得更加棘手。但是稍后会更多。现在，我们对英特尔的10纳米制程技术及其劣势感兴趣。最初预计在2015年推出。现在是2020年下半年，但采用10nm芯片的产品范围很小。您将无法购买基于上述技术过程构建的台式PC或服务器CPU。只有用于笔记本电脑和平板电脑的移动处理器已转换为10nm技术，然后才转换为低功耗和超低功耗的处理器。其余的已更新为14 nm。
必须考虑英特尔自身采用的标准-摩尔定律来考虑这些事实，因此有必要考虑芯片设计人员近年来面临的物理定律的阻力。但是，当单个晶体管达到少数原子的大小并经历诸如隧道效应之类的神秘量子效应时，在半导体制造中可能会出现更大的困难。但这是一个完全不同的故事。
英特尔的所有问题最有可能归结为过度的野心，特定生产技术的过时，自满和缺乏投资。
英特尔首席执行官鲍勃·斯旺（Bob Swan）表示，英特尔的10nm问题“是我们过去所做的努力的一种衍生形式。然后我们试图赢不管。在困难时期，我们设定了更大的目标。这就是为什么我们花了更多的时间来实现它们”。
微电路寄予厚望
对于10nm技术节点，这个雄心勃勃的目标将晶体管密度提高了2.7倍。换句话说，一个10nm的节点每单位管芯面积包含的晶体管数量是14nm节点的2.7倍。更具体地说，14nm处理器每平方毫米包含3750万个晶体管，而1平方毫米的10nm晶体包含1亿个晶体管。与其他工艺技术相比，晶体管密度的急剧增加使10nm技术更具雄心。
密度增加了2.5倍，从22nm过渡到14nm的技术令人印象深刻，但是，从32nm过渡到22nm代表密度从2.1nm增长了2.1倍，从45nm到32nm增长了2倍。 3次。了解这些更改有助于解释英特尔与竞争节点之间的差异。例如，英特尔的10纳米技术意味着每平方毫米密度为1.008亿个晶体管。这个数字略高于台积电的9650万个晶体管的数字（后来台积电宣布采用改进的7纳米制程技术，每平方毫米1.139亿个晶体管）。三星的所有三个7nm节点也都不足100M。
这是因为Intel的10nm技术非常雄心勃勃-如此之大，以至于在2017年，该公司添加了“ Hyper Scaling”标签来引起人们对密度增加的关注。事后看来，可以说期望值太高了。这是因为英特尔基于当前的远紫外线（DUV）光刻技术制作了一个终端节点。简而言之，微电路中组件的大小取决于光刻工艺中使用的光的波长。这些过程将组件雕刻在硅基板的表面上，然后从硅晶片上切下PC处理器。
这不是直接的关系。各种技术和辅助选项也会产生影响，例如实际上用作乘法器的蒙版可将组件的尺寸减小到低于实际光波长。
DUV芯片制造设备使用波长为193 nm的紫外线。但是，给定波长下的晶体管密度是有限的。英特尔已超过此限制。
结果是产品发布延迟了可耻的五年。就英特尔的体积动态和摩尔定律而言，这是永恒的。即使到现在，也有迹象表明10nm工艺不是应该的。因此，第十代新型移动处理器Ice Lake的加速速度比其14nm的前代产品慢。最快的10nm Ice Lake处理器Core i7-1065G7达到了3.9GHz的最高速度，而第8代Core i7-8665U则快了900MHz。这真是个大难题，这意味着生产过程中出现了问题。
另一个证明10纳米制程未达到英特尔预期的证据是低功耗第10代处理器的结对。与当前的Ice Lake CPU一同发布的是新的Comet Lake系列，它们都属于第10代。
像Ice Lake一样，Comet Lake移动处理器也具有低功耗和超低功耗格式。
但是与Ice Lake不同，Comet Lake使用14nm，而不是10nm，并以4.9GHz的最大时钟速度扩展到六核型号。
因此，您已经可以购买带有处理器的笔记本电脑，该处理器带有英特尔第10代徽标，但是包装盒中的内容可能与声明的有所不同。如果处理器是2核或4核，则可以是低功耗或超低功耗。还有10纳米或14纳米。它可以基于2015 Skylake微体系结构或全新的Sunny Cove，也可以视为冰湖。
微架构问题
提到Sunny Cove无疑会给我们带来另一个英特尔重大失败-微体系结构。直到去年下半年为超便携式笔记本电脑发布10nm Ice Lake芯片之前，大量用于台式机，笔记本电脑和服务器的处理器都基于14nm工艺技术（该技术于2014年首次亮相）和Skylake架构（其于2015年问世）出现。两者都已经被统治了数千次，但是更新没有重大变化。
此外，自从2008年推出Nehalem微体系结构以来，英特尔只能为流行的PC型号提供4个处理器内核。这种情况一直持续到2017年发布了Coffee Lake微体系结构，Skylake的演进版本以及随后的六核。近十年来，英特尔一直没有增加其主流产品型号的内核数量。
在不到两年半的时间里，英特尔通过发布Comet Lake（将Skylake重建为14nm CPU家族的产品），将流行的台式机处理器的标准提高到了10个内核。事实证明，十年来一直没有变化，然后在短时间内增长了2.5倍。长期停滞后，是什么原因导致核数目急剧增加？原因是AMD和Ryzen处理器出现了Zen架构，第一代处理器于2017年发布。简而言之，英特尔一直很懒惰，直到有竞争对手。
当然，即使只有十个内核，英特尔也远远落后于AMD，后者目前在装有第三代Ryzen处理器的流行PC中提供16个内核。它们的优势还在于它们基于台积电的7nm制程技术。
在移动领域，英特尔并没有更好的表现。AMD的7nm雷诺阿（Renoir）新APU系列具有八个15瓦的Zen 2内核。英特尔仅以6核Comet Lake Core-i7 10810U作为竞争对手。这是时钟频率仅为1.1 GHz的处理器。15瓦Ryzen 7 4800U配备8核，主频为1.8 GHz。比较不讨人喜欢。
展望未来
这是控方的版本。在过去的几年中，英特尔在技术上并未取得丰硕的成果。该公司的首席财务官乔治·戴维斯（George Davis）谈到10nm芯片时说：“这个技术节点绝对不会成为英特尔历史上最好的。它的效率比14nm工艺低，比22nm工艺低。”但是，英特尔当前困难的后果真的如此灾难性吗？
从财务角度看，这个问题可以明确回答-不。实际上，不仅当前状况还没有那么糟糕，实际上根本没有问题。英特尔的收入在2019年创历史新高。自2018年年中以来，由于技术停滞，其销量并未下降，而且制造商本身在满足其14nm处理器需求方面遇到了困难。
如果深入研究，您可以得出结论，问题的至少一部分在于过程中。在14纳米时代，英特尔服务器处理器的内核数量猛增。英特尔现在在单个处理器芯片中提供多达28个内核。这意味着同一工艺中的内核越多，可以从一个半导体晶圆中提取的处理器就越少，这反过来又会导致供应有限。
但是，无论怎么说，英特尔都没有遇到任何财务困难，这种情况是制造商可以在产品和技术方面为竞争对手提供良好解决方案的主要原因。
而且这种效果已经可见。 Ice Lake处理器具有一种称为Sunny Cove的新微体系结构。与Skylake微架构的改进版Coffee Lake相比，它每时钟的性能提高了18％。
而这仅仅是个开始。英特尔微体系结构复兴的决定性因素是将吉姆·凯勒（Jim Keller）纳入团队，该团队领导了微处理器开发团队。
尽管他计划在六个月内离职，但他对公司发展的贡献不可小under。凯勒是最受人尊敬的微处理器架构师之一，即使不是最受尊敬的微处理器架构师。
它因开发代号为Athlon 64的K8处理器的微体系结构而著名，并且是AMD第一个与英特尔竞争的芯片。后来，凯勒在苹果公司工作，设计了自己生产的一系列基于ARM的处理器，后来在智能手机和平板电脑市场上处于领先地位。 2012年，Keller返回AMD，领导Zen微体系结构的开发，并再次为AMD提供了与英特尔抗衡的工具。在短暂担任特斯拉电动汽车开发团队负责人之后，凯勒于2018年4月接任英特尔高级副总裁。
考虑到处理器的微体系结构的设计和概念之间的时间间隔以及产品销售的开始，Ice Lake处理器内部的Sunny Cove新型内核不太可能是Keller的工作。遵循Sunny Cove的Willow Cove体系结构也是如此。它计划在今年年底发布，用于14纳米反向移植处理器系列，即将新的微体系结构“反向转移”到“旧的”技术过程Rocket Lake处理器。
金海湾微架构将向前迈出更大的一步，并将为明年晚些时候计划中的Alder Lake处理器奠定基础。但是，即使金海湾也不能算作凯勒的完整作品。为此，我们需要等到大洋湾在2022年或2023年到达，尽管凯勒即将离任，这意味着他对项目的影响可能会受到一定程度的限制。
尚无有关海洋湾的官方信息。最近，有传言说这种微体系结构的性能将比Skylake高80％。尽管这些只是谣言，但我们可以肯定的是，凯勒拥有出色的业绩记录，而且英特尔拥有雄心勃勃的战略计划，远远超出了几年前的水平。正如凯勒所说，“我们计划将晶体管的数量增加50倍，并尽一切努力从每个堆栈中挤出最大的电量。”
同时，紧跟有问题的10nm处理器之后的7nm CPU将不会面临与其先前产品相同的约束。为了生产7 nm处理器，将使用波长高达13.5 nm的极紫外范围（EUV）光刻。换句话说，7纳米制程技术已经发生了巨大变化。时间会证明一切，但是现在我们可以肯定地说，英特尔的预测过于乐观。
英特尔计划加速从7nm过渡到5nm甚至更高。这意味着制造商将积极开发新技术，而不是目前昂贵的技术，即使它需要在研发上进行投资。此外，随着EUV光刻技术的介入，英特尔预计将恢复到以前的生产率-每2年一次，从2021年底开始使用7纳米工艺技术，到2029年实现1.4纳米技术的发布。戴维斯说：“我认为EUV将帮助我们回到摩尔定律晶体管增长的速度上。”
所有这些加在一起给人的印象是，英特尔正在回归创建最先进的架构和最快的处理器的标准。这是否会发生是另一个问题。尽管英特尔付出了更多的努力，但AMD现在可以说比英特尔处于更好的位置。AMD的微架构战略路线图，包括Zen 3和Zen 4，再加上台积电的技术解决方案，将促进两家制造商之间的竞争。但是，我们无法预测英特尔的失败。
毕竟，上一次NetBurst和Pentium 4出现了，英特尔停滞不前，答案是核心王朝和处理器市场上十年的领导地位。