Дуэль, изменившая мир технологий: Intel против AMD

Lamborghini и Ferrari, Gucci и Dolce & Gabbana, Burger King и McDonald's, BMW и Mercedes. Весь крупный бизнес строится на жесткой конкурентной борьбе, движущей бренды и всю индустрию вперед. 

Взлеты и падения, судебные процессы, подковерные игры, процветание и банкротство. Этот материал расскажет об истории сражения двух крупнейших американских компаний в сфере производства процессоров: Intel и AMD.

Из выжженной пустыни — в кремниевую «мекку»

История Intel началась в 1956 г. Тогда отец кремниевого транзистора, профессор Уильям Шокли ^[1], ушел из Bell Labs, чтобы основать свою компанию в Маунтин-Вью, штат Калифорния. Сейчас это кремниевая «мекка», но тогда — выжженная солнцем пустыня, поэтому почти все, кого Уилл пытался пригласить к себе, отказывались, не видя в затее перспективы.

Ситуацию спасла газета New York Times, где было опубликовано предложение о работе. Так, к Шокли примкнули восемь человек. Вскоре они же попытаются сместить его с позиции генерального менеджера, из-за чего получат прозвище ^[4] «вероломная восьмерка». Причина — в паранойе Уильяма: он считал, что вокруг него заговорщики, которые намеренно компрометируют бизнес. Однако у «восьмерки» ничего не выходит, и она решает уйти и основать ^[5] собственную компанию — Fairchild Semiconductor. 

Шокли набирает новый, более покладистый коллектив, но даже так дело продолжает приносить убытки и будет продано. В 1961 г. Уилл попадает в тяжелую автокатастрофу что, по мнению исследователей, усугубляет его психические проблемы. Позже он вовсе отходит от бизнеса и становится профессором Стэнфорда.

Intel кормит волка: рождение AMD

На фоне неудач Шокли «восьмерка», наоборот, переживает большой коммерческий успех Fairchild Semiconductor, но возникают внутренние разногласия — члены группы постепенно покидают фирму, открывая свои. Две ключевых фигуры этих событий — Гордон Мур ^[8] и Роберт Нойс ^[9].

Они учреждают ^[12] NM Electronics и разрабатывают микросхему нового поколения, через год выкупают права на торговую марку у сети отелей Intelco и переименовывают организацию в Integrated Electronic. Так рождается Intel.

Очень скоро компания достигает масштабов, позволяющих замахиваться на партнерские соглашения с государственными структурами США и крупными игроками американского рынка, например, IBM. Однако ни те ни другие не хотят иметь дело с монополистом. Тогда руководящий Intel Роберт Нойс, по сути, создает себе конкурента — выписывает чек на крупную сумму для Джереми Сандерса ^[13]. Это тоже выходец из Fairchild Semiconductor, ищущий спонсорских вложений для только что появившейся AMD.

Война клона: AMD бьет Intel по кошельку

В 1978 г. Intel выпускает ^[14] первый микропроцессор с архитектурой x86 — Intel 8086. Сандерс и AMD отвечают релизом AM9080 — это разработанный путем реверсивной инженерии аналог более старого процессора Intel 8080.

Такой ход побуждает компании подписать кросс-лицензионное соглашение, позволяющее спокойно работать в рамках правового поля — Сандерс легально берет за основу уже вышедшие кристаллы Intel, дорабатывает их и продает дешевле, а конкурент пользуется ноу-хау AMD для разработки уже своих свежих моделей. На бумаге — взаимовыгодный обмен, на деле — Intel стремительно теряет свой капитал.

IBM ставит условие для Intel — выигрывает AMD

В 1981 г. IBM презентует ^[17] PC-платформу и хочет видеть 8086-й процессор ядром своей системы, но, чтобы заключить сделку, требует передачи лицензии на разработку еще одному производителю. Руководство Intel решается отдать ее AMD и подписывает дополнительное соглашение, продлевающее уже действующий договор на 10 лет. Вдобавок контракт расширяет полномочия обеих компаний: теперь они обязаны передавать друг другу данные обо всех разработках, включая новейшие.

Разумеется, это играет на руку AMD. Используя архитектуру Intel 286, она выпускает его улучшенную по всем фронтам копию, продает дешевле и получает лавры за высокие индустриальные стандарты качества. Кроме того, фирма Сандерса попадает в сотню лучших компаний США, оставляя за бортом конкурента. 

i386 под грифом «секретно»: шестилетняя блокада и суды

В 1985 г. Intel готовится запустить продажи процессора i386 — это важная модель, бьющая рекорды производительности, и, если AMD получит ее чертежи, случится катастрофа. Чтобы избежать этого, Роберт Нойс скрывает информацию о разработке от конкурента и решает отказаться от передачи лицензии на ее производство. Параллельно с этим он инвестирует средства в строительство сразу нескольких новых заводов, готовит юристов к неизбежным судебным процессам и пытается убедить IBM в отсутствии необходимости демонополизировать индустрию.

Представители AMD предсказуемо подают иск в суд, и начинается длительный арбитраж, который в Intel затягивают, как только возможно. В итоге права на производство i386 были переданы ^[22], но лишь в 1991 г. — то есть спустя целых шесть лет, что вечность по меркам полупроводниковой промышленности.

Вопреки всему AMD выкарабкалась из ситуации победителем — аналог i386 обогнал оригинал по продажам за счет привлекательной цены и архитектурных правок, которые оказались так хороши, что позволили соперничать с новейшим Intel 486.

Pentium: легенда, о которой слышал каждый

В 1993 г. Intel запускает в серию Pentium. Легендарный процессор ^[23], построенный на суперскалярной архитектуре с двумя конвейерами: один рабочий такт — это две выполненных команды. Разработал его Винод Дхам ^[24], обеспечив Intel тремя годами неоспоримого технологического лидерства.

В том же 1993 г. AMD ждет еще один сокрушительный удар: судебная тяжба по делу о микрокоде ^[26] процессора AM486DX. Он был улучшенной версией кода от Intel 486, и AMD заявляла, что написала его своими силами, хотя в действительности взяла у Intel i386. В итоге — компенсация в размере $58 млн при годовой выручке порядке $40 млн. 

Так конкурент остается далеко позади, и бренд Intel становится синонимом лучших процессоров на последующие семь лет. Потребительский рынок уверен: лучший компьютер — тот, в котором установлен микрочип Pentium. 

K5 — гениальный провал: как AMD споткнулась на собственном чипе

В 1996 г. AMD меняет стратегию, и на полках магазинов оказывается K5 — процессор полностью собственной разработки. Его архитектура реализовала массу обгоняющих свое время решений, поэтому чип вышел действительно неплохим. Однако его преследовали две проблемы. Первая — сравнительно слабый FPU-блок, из-за чего в определенных задачах K5 оказывался существенно медленнее Pentium. Вторая — он оказался настолько сложен в производстве, что компания не смогла обеспечить стабильность поставок. В итоге — маркетинговый провал интересного по своей сути CPU. 

Чтобы выкарабкаться из тяжелой ситуации, в компании решают приобрести фирму NexGen, располагающую рядом готовых x86-микрочипов. Помимо этого в AMD приглашают Винода Дхама, в свое время, создавшего прорывной Pentium для Intel.

Спустя год обновленная команда AMD выпускает легендарный процессор K6. Это суперскалярная RISC-архитектура, поддержка инструкций FPU, MMX и 3DNow. Высокая вычислительная мощь и цена вдвое ниже, чем у Pentium, приносят компании Сандерса успех. К перспективному бизнесу присоединяются новые имена — инженеры Джим Келлер ^[29] и Дирк Мейер ^[30]. Первый, помимо блистательной карьеры в AMD, отметится работой в Apple и Tesla. Второй займет кресло главного исполнительного директора AMD с 2008 по 2011 гг.

Athlon: Гигагерц, 64-бит и двухядерность — момент, когда Intel дрогнула

Два года усердной работы новой и серьезно усиленной команды приносят свои плоды — на рынке оказывается прорывной Athlon K7 ^[31]. Во-первых, он покоряет заветную частоту 1 ГГц. Во-вторых, в нем реализуют ^[32] высокоскоростную шину Alpha EV6, лицензированную у компании DEC (Digital Equipment Corporation), что позволяет перейти к стандарту памяти DDR. 

В результате K7 становится быстрейшим чипом планеты на тот момент. Чуть позднее AMD представляет ^[35] общественности Athlon 64 — первый 64-бит процессор с интегрированным прямо в ядро контроллером памяти, а еще позже компания запускает производство первого в истории двухъядерного кристалла.

Наступает переломный момент: Intel оказывается позади и придумывает простую, топорную стратегию. Инженеры выжимают почти предельный частотный потенциал из процессоров — появляется Coppermine ^[36], работающий на 1 ГГц, затем его разгоняют до 1.4 ГГц, но и этого не хватает, чтобы вернуть лидерские позиции.

Грязная игра Intel — хорошие деньги для AMD

В этой связи Intel делает грязный ход во второй раз — предлагает взятки, откаты и другие бонусы бизнес-партнерам, чтобы те делали выбор в пользу Intel, а не AMD. Сандерс подает ^[37] антимонопольный иск, выигрывает дело и получает $1 250 000 000 компенсационных выплат.

Pentium 4 Netburst: печка вместо процессора

В 2000 г. Intel выпускает ^[38] на рынок процессоры Pentium 4 Willamette с архитектурой Netburst. Она разработана с прицелом на покорение высоких частот — звучат смелые заявления о 10 ГГц в будущем. Однако в действительности чипы медленные, даже несмотря на 1,5 ГГц в техническом паспорте. Виной всему переусложненный и чересчур длинный конвейер. 

В 2004 г. появляется Pentium 4 Prescott — логическое продолжение Willamette. Частота вырастает до 3,6 ГГц, но проблемы конвейера остаются нерешенными. Усугубляют ситуацию огромное тепловыделение и неудачный блок предсказания ветвлений, из-за которого CPU простаивает, исправляя возникающие в нем ошибки. 

Пытаясь выкрутиться из положения, Intel склеивает два ядра Prescott и размещает их на одной подложке, но это не двухядерный дизайн в классическом понимании, а два отдельных процессора, общающихся друг с другом посредством медленной внешней шины. Результат — не сильно быстрее одного ядра Prescott, но при гигантском тепловыделении. Так, Netburst становится одной из самых неудачных архитектур Intel за всю ее историю.

Как феникс из пепла: Intel Core

В 2006 г. в Intel изобретают ^[41] революционную архитектуру — Core. Частоты ниже, чем у Netburst, но переделан блок предсказания ветвлений, на 16 шагов сокращена длина конвейера и кардинально снижено тепловыделение. Это успех: Core — линейка холодных и очень быстрых микропроцессоров с одним, двумя и впервые четырьмя ядрами. 

Начинается отрыв от AMD, и теперь последняя идет на те же меры, к каким уже прибегал конкурент: поднимает частоты своих кристаллов до предела. Однако это оказывается бесполезным, поскольку процессоры Intel Core с заводской частотой 1.8 ГГц легко покоряют 3.4 ГГц. Некоторые особо удачные экземпляры добираются до 3.6 ГГц, все это в домашних условиях и за считанные минуты.

Nehalem выстреливает Intel в недосягаемость 

В 2008 г. Intel идет дальше и анонсирует ^[42] релиз архитектуры Nehalem, заодно меняя торговую марку своих CPU. Место Core 2 Solo, Core 2 Duo и Core 2 Quad занимают известные сегодня Core i5 и Core i7.

Новые чипы — это лучшее от Core, а в центре их технического дизайна — идея об унификации: L3-кэш теперь полностью инклюзивный, медленная внешняя FSB-шина заменяется скоростной QPI — Quick Path Interconnect, а контроллер памяти переезжает с северного моста материнской платы непосредственно в процессор. Все это на порядки снижает задержки, и Intel покоряет новые горизонты вычислительных мощностей.

Sandy Bridge: «Сандаль» нокаутирует AMD

В 2011 г. Intel празднует не победу, а настоящий нокаут AMD. Новые процессоры Sandy Bridge берут ^[43] идеи Nehalem, но унифицируются еще глобальнее — PCIe-контроллер и графическое ядро интегрируются прямо в ядро, что еще сильнее снижает латентность. В свою очередь переход на 32-нм техпроцесс еще больше повышает частотный потолок.

«Сандаль» — так называли Sandy Bridge в СНГ, становится легендарным процессором, навеки вошедшим в кремниевую историю. Многие инженерные идеи, родившиеся в его эпоху, используются в процессоростроении до сих пор. Взять к примеру процессоры серии M от Apple. В основе их архитектуры лежат те же принципы глобальной унификации ^[44]: на одном кристалле размещаются два типа ядер, графический ускоритель, оперативная память, блок ввода-вывода и так далее. Все это — SoC, то есть, System on Chip или «система на чипе».

Bulldozer — чип будущего, который никто не понял

Ответом на Sandy Bridge стала архитектура AMD Bulldozer. В ее рамках было реализовано ^[45] множество смелых, но спорных на то время идей. Это был своего рода чип будущего: в AMD предугадали тренд на многопоточные вычисления и сделали кристалл восьмиядерным. Проблема в том, что программное обеспечение того времени не «понимало» что делать с такими вычислительными ресурсами, поэтому большинство софта использовало одно или максимум два ядра. 

В итоге Bulldozer приобретали в основном нацеленные на перспективу и разбирающиеся в железе энтузиасты, и, чтобы догнать Intel, им приходилось идти на отчаянные меры. Требовалась дорогая материнская плата с развитой системой питания, а еще — комплексный разгон: увеличивались частоты ядер, контроллера памяти, северного моста, шины Hypertransport, генератора опорной частоты BCLK и, наконец, оперативной памяти.

В таком разрезе Intel виделись большинству более выгодной, а главное, простой покупкой, из-за чего AMD потерпела коммерческий крах. Масла в огонь для AMD подлило судебное разбирательство. Иск был подан в связи с «ложной» маркетинговой кампанией. Чипмейкер позиционировал Bulldozer как восьмиядерные CPU, однако каждые два ядра делили между собой один FPU-блок и с технической точки зрения такая архитектура, скорее, четырехъядерная. Это и было доказано в суде, после чего он обязал ^[50] производителя выплатить $12 млн. компенсаций.

Шесть лет стагнации: Intel превращается в «корпорацию зла»

Благодаря успеху Sandy Bridge и маркетинговому провалу Bulldozer, Intel приходит к монополии на рынке и владеет им почти целиком. Наступает период стагнации длиной шесть лет. Новые процессоры выпускаются, но с минимальными отличиями, приносящими 5% роста производительности за поколение. Также выбирается финансовая стратегия, предполагающая смену материнской платы в случае приобретения свежего CPU. Для Intel — это простой путь для легкого заработка на лицензионных отчислениях от партнеров-производителей. 

Однако это еще не все. Разгон становится привилегией топовых чипов и премиальных материнских плат с соответствующими индексами K и Z. Вдобавок к этому Intel, ввиду отсутствия конкуренции, начинает «оптимизировать» бизнес, упрощая некоторые компоненты. Так, отказываются от надежного индиевого припоя под теплораспределительной крышкой в пользу дешевой термопасты.

Это приводит к тому, что процессоры работают на пределе температурного режима, — пользователям приходится «скальпировать» свои CPU (снимать теплораспределительную крышку чипа) и менять термоинтерфейс на металлический — тот, что раньше использовала сама Intel. Просьбы вернуться к припою в компании игнорируют в особо циничной форме, отвечая, что внимательный мониторинг рынка, якобы, не выявляет ^[51] такого запроса.

Так продолжается несколько лет, что заставляет даже преданных фанатов компании открыто смеяться над инженерными «победами» бренда. Тем не менее накапливающийся негатив не заставил Intel свернуть с намеченного пути, и после выхода 14-нм Skylake развитие окончательно заканчивается. Следующее поколение, то есть Kaby Lake, предложило мизерные 3% дополнительной производительности. Так, по мнению большинства, Intel превращается в «корпорацию зла», впрочем, альтернатив у потребителей нет — приходится покупать, что дают, но скрепя зубами.

Лиза Су: женщина, у которой все получилось

Расшевелить обленившегося гиганта и перевернуть рынок вверх дном смог один человек — женщина со стальным характером, большими амбициями и четким планом — доктор Лиза Су. Об ее истории успеха — в следующей части материала.