วิธีที่ Intel กลายเป็นผู้ผลิตชิปที่ใหญ่ที่สุดในโลก:วิวัฒนาการของการออกแบบชิปและเทคโนโลยีการผลิต

Intel เป็นบริษัทข้ามชาติที่ครองตลาดการออกแบบชิปและการผลิตมานานหลายทศวรรษ ในฐานะผู้นำในอุตสาหกรรม บริษัทได้ทำสัญญาและร่วมมือกับบริษัทใหญ่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและประกอบระบบคอมพิวเตอร์ แต่ทำไม Intel จึงเป็นผู้เล่นที่โดดเด่นในธุรกิจออกแบบชิปเซ็ต และแล้วบริษัทต่างๆ ในภาคส่วนเดียวกันล่ะ? เหตุใด Intel จึงขาดการแข่งขันและอะไรที่ทำให้การถือครอง ARM ของคู่แข่งที่โดดเด่นในความมืดแม้จะมีตลาดขนาดใหญ่ มาดูกันว่าอะไรทำให้จุดยืนอันทรงพลังของ Intel ในปัจจุบันและเหตุผลที่ ประกาศล่าสุดเกี่ยวกับการลงทุนในอนาคต ถือเป็นอีกหนึ่งความสำเร็จของบริษัท

ก้าวแรกสู่วิวัฒนาการ:Intel เปิดตัว 4004

หากเราต้องเริ่มคิดว่าโปรเซสเซอร์ที่เรารู้จักมีมาอย่างไร เราจะต้องย้อนเวลากลับไปสู่การค้นพบซิลิคอน โปรเซสเซอร์เริ่มพัฒนาเป็นชิปในช่วงเวลาหนึ่งจากสวิตช์และเกตตามที่เสนอโดย Nikola Tesla และทรานซิสเตอร์ที่คิดค้นขึ้นที่ Bell Labs ในวัยสี่สิบ แม้ว่าวิวัฒนาการอาจล้าสมัยไปแล้ว แต่สำหรับคนรุ่นใหม่ โปรเซสเซอร์มักถูกกำหนดโดยชื่อ Intel เสมอ

หลังจากก่อตั้งในปี 2511 Intel ได้พัฒนาโปรเซสเซอร์ตามคำสั่งสำหรับองค์กรขนาดใหญ่ และหนึ่งในคำสั่งดังกล่าวมาจาก Busicom Corp. ของญี่ปุ่น ซึ่งขอให้ Intel สร้างการส่งมอบไมโครโปรเซสเซอร์แบบกำหนดเอง ซึ่งรวมเข้ากับเครื่องขนาดเล็กเพียงเครื่องเดียว ชิป. Intel ทำเช่นนั้นด้วยความช่วยเหลือของนักฟิสิกส์ Federico Faggin ในฐานะที่เป็น Intel ใหม่ 4004 ดำเนินการอย่างเต็มรูปแบบในสภาพแวดล้อมการทดสอบ ในที่สุด Intel ก็เปิดตัวเป็นเทคโนโลยีที่มีจำหน่ายในท้องตลาด สิ่งนี้ไม่ได้เป็นเพียงการจู่โจมของ Intel ในการผลิตชิปสำหรับคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องเท่านั้น แต่ยังเริ่มต้นการวิจัยและการทดลองเพื่อเปลี่ยนแปลงและควบคุมประสบการณ์การใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของผู้ใช้ในที่สุด

สถาปัตยกรรม x86:การครอบงำของ Intel เหนือการผลิตและการออกแบบชิป

Intel 4004 ตามมาด้วยผู้สืบทอดของตัวเองจนถึงปี 1981 แต่ก่อนหน้านั้น Intel ได้ลงทะเบียนความสำเร็จครั้งใหม่ในด้านสถาปัตยกรรมการออกแบบชิป ซึ่งในขณะนั้นไม่มีใครคิดว่าจะกลายเป็นฐานสำหรับอนาคตของเทคโนโลยีการออกแบบชิปและเทคโนโลยีการผลิตไม่เพียงเท่านั้น Intel แต่ก็เป็นคู่แข่งที่มีศักยภาพรายอื่นๆ ในอุตสาหกรรมนี้ด้วย

CPU ทุกตัวได้รับการออกแบบตาม ISA เฉพาะ ซึ่งย่อมาจาก Instruction Set Architecture ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วบอกให้ CPU ทำงานของมัน คำแนะนำเหล่านี้ ซึ่งเขียนด้วยภาษาแอสเซมบลีรันรหัสทางคณิตศาสตร์ของ CPU ดังนั้น ควบคุมความเข้าใจคำสั่งของ CPU การประมวลผล และการดำเนินการขั้นสุดท้าย สถาปัตยกรรม x86 เป็นชุดคำสั่งที่คล้ายกัน ซึ่งพบครั้งแรกในทั้งหมดนี้ผ่านโปรเซสเซอร์ 8086 ของ Intel ในปี 1978 สถาปัตยกรรม x86 เรียกว่าสถาปัตยกรรม CISC (Complex Instruction Set Computing) ในทางเทคนิค พูดง่ายๆ ก็คือ CISC สร้างขึ้นเพื่อสั่งงานคำสั่งที่ซับซ้อนบนคอมพิวเตอร์โดยทำให้โปรเซสเซอร์มีความสามารถเพียงพอสำหรับการทำความเข้าใจคำสั่งปฏิบัติการหลายคำสั่งเป็นช่องข้อมูลเดียว วิธีนี้ทำให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถเรียกใช้แอปและซอฟต์แวร์ที่ต้องใช้หน่วยความจำมากขึ้นในการทำงานได้

ความสำเร็จของสถาปัตยกรรม x86:Intel เอาชนะ Motorola ให้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม

ชื่อ “x86” มาจากกลุ่มเริ่มต้นของโปรเซสเซอร์ที่ Intel เปิดตัวพร้อมกับส่วนต่อท้าย “86” เช่น 8086, 80186 และ 80286 จากนั้น Intel ก็เข้าแข่งขันในตลาดโดย 68000 ของ Motorola ชุดโปรเซสเซอร์ซึ่งได้รับเลือกสำหรับ Apple Macintosh . อย่างไรก็ตาม ความเข้ากันได้แบบย้อนหลังของ x86 สำหรับอุปกรณ์รุ่นเก่าและรุ่นใหม่ทำให้ Intel ยังคงอยู่ในตลาดได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ ความล้มเหลวของ Macintosh ยังส่งผลให้ Motorola ไม่สามารถจัดหาโปรเซสเซอร์ในปริมาณมากให้กับผู้นำอุตสาหกรรม IBM ในขณะนั้น ซึ่งต่อมาตัดสินใจทำธุรกิจกับ Intel และนั่นคือจุดที่ x86 กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม โดยผลักดันให้ผู้อื่นใช้ชุดสถาปัตยกรรมชิปที่โคลนและคำสั่งในลักษณะเดียวกัน

AMD:คู่แข่งรายแรก

AMD ย่อมาจาก Advanced Micro Devices Inc. ก่อตั้งขึ้นในเวลาเดียวกันรอบ ๆ ก่อตั้งอินเทล AMD ก็เหมือนกับ Intel ที่ก่อตั้งโดยอดีตพนักงานของบริษัทเดียวกันที่ชื่อว่า Fairchild Semiconductors AMD เริ่มต้นจากการเป็นซัพพลายเออร์รายที่สองสำหรับ Fairchild เอง และต่อมายังได้ร่วมทุนกับกลุ่มบริษัท Siemens ของเยอรมัน แต่ AMD ประสบความสำเร็จอย่างมากเมื่อ Intel จัดหาฐานข้อมูลของสถาปัตยกรรม x86 ให้กับ AMD เมื่อ IBM ก้าวไปข้างหน้ากับ Intel นั้นได้มีเงื่อนไขในสัญญาว่า Intel จะต้องจัดหาผู้ผลิตแหล่งที่สองให้กับ IBM สำหรับโปรเซสเซอร์ที่ใช้ x86 และ AMD ก็ได้รับการเสนอราคา ส่งผลให้เกิดความร่วมมือระหว่าง AMD และ Intel เป็นเวลา 10 ปี ในช่วงเวลานี้ AMD ยังคงเป็นซัพพลายเออร์อันดับสองสำหรับโปรเซสเซอร์ x86 รองจาก Intel และในอีกห้าปีข้างหน้า ได้เปิดตัวโปรเซสเซอร์ของตัวเองที่ลอกแบบมาจากสถาปัตยกรรม x86 ดังนั้นจึงสร้างศักยภาพในการแข่งขันในอนาคตสำหรับธุรกิจการผลิตชิปในอนาคต .

ในสถานการณ์ปัจจุบัน AMD เป็นคู่แข่งรายเดียวของ Intel ในอุตสาหกรรมการออกแบบชิป อย่างไรก็ตาม Intel มีกระบวนการผลิตภายในองค์กร ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงวัสดุที่มีคุณภาพดีขึ้นในโปรเซสเซอร์ ในทางกลับกัน AMD ยังคงเอาต์ซอร์ซและจัดการกับปัญหาความร้อน อย่างไรก็ตาม สถาปัตยกรรมชิป Ryzen ใหม่ของ AMD ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จและมีประสิทธิภาพเหนือกว่า Intel ในตลาดในระดับหนึ่ง แต่ Intel ยังคงครองส่วนพีซีและเซิร์ฟเวอร์ของอุตสาหกรรมชิป

ARM Holdings:การค้นพบครั้งใหม่

ARM Holdings เดิมเรียกว่า Acorn Computers ซึ่งวิศวกรบางคนจากเคมบริดจ์ได้ค้นพบชิปประมวลผลที่ประหยัดพลังงาน ความแตกต่างก็คือชิปนี้ได้รับการออกแบบบนสถาปัตยกรรมที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงขนานนามว่า RISC (ชุดคำสั่งที่ลดลง) . ไม่เหมือนกับ CISC สถาปัตยกรรมนี้สามารถจัดการการคำนวณทั้งหมดสำหรับ CPU ในแพ็กเก็ตข้อมูลเดียว ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถจัดการกับปัญหาพื้นฐานในการจัดเก็บได้เช่นกัน แต่มีการจับ แม้ว่าชิปที่ใช้ RISC สามารถรับคำสั่ง CPU ได้ทุกประเภทในที่เก็บข้อมูลแยกจากกัน แต่สถาปัตยกรรมดังกล่าวจะไม่สามารถทำงานระบบคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ได้ และจะไม่สามารถเรียกใช้ซอฟต์แวร์ที่ต้องใช้หน่วยความจำเพิ่มได้ เนื่องจากหน่วยความจำจะถูกใช้โดยข้อมูลคำสั่งในปริมาณที่ค่อนข้างมาก แม้ว่าชิปจะได้รับการออกแบบให้ใช้งานเซิร์ฟเวอร์หรือระบบที่มีหน่วยความจำขนาดใหญ่ได้ แต่ก็ไม่คุ้มราคาและอาจเผชิญกับความล่าช้าอย่างรุนแรง รวมถึงปัญหาด้านความร้อนและความเสียหาย

แต่มีข้อดีอย่างหนึ่ง ชิป RISC ใหม่สามารถใช้พลังงานน้อยลงและสามารถใช้พลังงานของส่วนประกอบที่เหลือในบริเวณใกล้เคียงได้ สิ่งนี้ทำให้ชิปเหล่านี้เป็นโอกาสที่ดีที่สุดที่จะประสบความสำเร็จสำหรับอุปกรณ์พกพา และนำไปสู่ข้อตกลงระหว่าง Acorn และ Apple สำหรับอุปกรณ์ Newton ของ Apple นิวตันล้มเหลว แต่ได้รับคำกล่าวว่ามีโปรเซสเซอร์ที่สามารถทำงานบนอุปกรณ์พกพาได้ ชื่อ ARM ก่อตั้งขึ้นในปี 2541 การเสนอขายหุ้น IPO ของบริษัท และตั้งแต่นั้นมา ARM ก็ได้เข้าซื้อกิจการกว่า 20 บริษัทที่เกี่ยวข้องกับธุรกิจการวิจัยและพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์ทุกประเภท บริษัทได้ลงทุนอย่างหนักในการวิจัยตั้งแต่นั้นมา และได้กลายเป็นที่มาของสถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์ที่หลากหลายซึ่งใช้งานสมาร์ทโฟนแบรนด์ดังเช่น Samsung และ Apple ในยุคปัจจุบัน ดังนั้น หากเมื่อใดก็ตามที่คุณได้ยิน Qualcomm หรือ Cortex ให้รู้ว่า ARM มีส่วนเกี่ยวข้องในเบื้องหลัง

แล้วทำไมไม่มีใครเคยได้ยิน ARM?

ARM เป็นหนึ่งในบริษัทอังกฤษที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด แต่เหตุผลที่ไม่มีใครรู้จริงๆ เกี่ยวกับบริษัทก็คือ ไม่เคยออกแบบหรือผลิตชิปในชื่อของตัวเอง ARM เป็นองค์กรที่เน้นการวิจัยโดยเฉพาะซึ่งมีการพัฒนา อัปเกรด และปรับปรุงสถาปัตยกรรมชิปเซ็ต เพื่อแลกกับการวิจัยและสถาปัตยกรรมนี้ ARM เรียกเก็บค่าธรรมเนียมใบอนุญาตสำหรับการใช้ทรัพย์สินทางปัญญาของผู้ออกแบบและผู้ผลิต และยังเรียกเก็บค่าลิขสิทธิ์สำหรับชิปเซ็ตทุกตัวที่จำหน่ายในสมาร์ทโฟนของตน ชิปเซ็ตประหยัดพลังงานได้รับการพิสูจน์แล้วว่าประสบความสำเร็จสำหรับสมาร์ทโฟนและได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการใช้งานอุปกรณ์พกพาระดับไฮเอนด์ซึ่งใช้งานแอปพลิเคชันขนาดเล็ก

แต่ตอนนี้ ARM ประสบปัญหาการแข่งขันที่สำคัญในอนาคต หลายบริษัทเริ่มผลิต CPU และ GPU ของตัวเองแล้ว Qualcomm เป็นตัวอย่างหนึ่ง คนอื่นกำลังพยายามทำอย่างนั้นเช่นกัน ซัมซุงยังพยายามออกแบบชิปที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจาก Qualcomm แล้ว ไม่มีบริษัทอื่นใดที่ประสบความสำเร็จอย่างมาก ในขณะเดียวกัน ARM ได้ออกใบอนุญาตให้กับผู้ผลิตสมาร์ทโฟนรายอื่นๆ เช่น Huawei, LG, Apple และ Samsung และยังคงให้บริการออกแบบสถาปัตยกรรมแก่พวกเขา

ท่ามกลางการพัฒนาล่าสุดใน ข้อตกลงของ Qualcomm และ Apple และ การแบน Huawei . ล่าสุด , ผู้ผลิตสมาร์ทโฟนมุ่งสู่ความพอเพียง โมเดลธุรกิจของ ARM จะเติบโตได้ในอนาคตเพียงแค่ต้องอาศัยค่าลิขสิทธิ์บนใบอนุญาตสถาปัตยกรรมหรือไม่

ARM จะเข้ามาแทนที่ Intel หรือไม่

Intel เผชิญกับช่วงขาขึ้นและขาลงในธุรกิจการออกแบบชิป แต่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะล้ม Intel สำหรับคู่สัญญาในอังกฤษ แม้ว่า ARM จะครองตลาดสมาร์ทโฟนส่วนใหญ่ แต่ Intel และสถาปัตยกรรม x86 ก็มีเดสก์ท็อป เซิร์ฟเวอร์ และอุปกรณ์สื่อสารขนาดใหญ่อื่นๆ ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ สถาปัตยกรรม RISC ของ ARM นั้นไม่มีที่ไหนเลยที่ใกล้กับการโคลนเซิร์ฟเวอร์ประเภท CISC ที่มีประสิทธิภาพ RISC มีไว้สำหรับชิปอุปกรณ์พกพาเสมอ และ ARM ยังไม่มีความคืบหน้าที่สำคัญในส่วนแล็ปท็อปและเซิร์ฟเวอร์ของอุตสาหกรรมชิปในตอนนี้ นอกจากนี้ Intel มีความสัมพันธ์อันยาวนานกับ IBM ซึ่งทำให้ Intel อยู่ในตำแหน่งที่ทำกำไรได้เมื่อเปรียบเทียบกับ ARM นอกจากนี้ Intel ยังมีข้อได้เปรียบจากชื่อแบรนด์ ซึ่งเป็นเรื่องใหญ่ในธุรกิจที่ขับเคลื่อนด้วยการตลาด

โครงการความร่วมมือระหว่าง Intel กับบริษัทอื่นๆ ก็ทวีความรุนแรงขึ้นเช่นกัน เหตุการณ์สำคัญล่าสุดของ Intel แสดงให้เห็นถึงความร่วมมือกับบริษัทต่างๆ เช่น HP, DELL และ Acer เพื่อผลิตแล็ปท็อปที่มีประสิทธิภาพสำหรับผู้สร้างเนื้อหา รวมถึงการร่วมมือกับ Alienware ในการผลิตแล็ปท็อปที่เข้ากันได้กับการเล่นเกม นอกจากนี้ เมื่อเร็วๆ นี้ Intel ได้ประกาศเปิดตัวโปรเซสเซอร์ Ice Lake ใหม่พร้อมกับวางแผนที่จะเปิดตัวแล็ปท็อป Athena ที่มีวิสัยทัศน์ ในทางกลับกัน ARM ไม่ได้เน้นหรือประกาศการพัฒนาขนาดใหญ่หรือการกระจายความเสี่ยงในส่วนที่เกี่ยวกับการออกแบบชิป จากข้อเท็จจริงนี้ โปรเซสเซอร์ Core 10 ใหม่ของ Intel จะเป็นอีกจุดหนึ่งในอุตสาหกรรมชิป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เน้นที่การขับเคลื่อนเดสก์ท็อปและเซิร์ฟเวอร์ ด้วยการเข้าซื้อกิจการ ARM โดย Softbank เมื่อเร็วๆ นี้ จึงไม่มีความชัดเจนว่าธุรกิจการออกแบบชิปเซ็ตของ ARM จะเป็นผู้นำในด้านใด

ไม่อาจกล่าวได้ว่า ARM หายไปหรือ Intel มีอัตราความสำเร็จ 100% ในขณะที่ ARM ยังคงเป็นผู้นำในการออกแบบชิปบนสมาร์ทโฟน Intel ได้ดิ้นรนเพื่อผลกำไรที่ยั่งยืน ซึ่งหมายความว่าทั้งสองบริษัทอยู่ในสถานะผสมในแง่ของรายได้และส่วนแบ่งการตลาด แต่เมื่อเราพูดถึงตัวเลข การเป็นหุ้นส่วนข้ามชาติของ Intel และการลงทุนในกิจการใหม่มีส่วนทำให้รายรับค่อนข้างสูง Intel อาจไม่มีการผูกขาดในตลาด การมุ่งเน้นที่การออกแบบชิปเซ็ตที่มีคุณภาพทำให้ผู้บริโภคเข้าถึงได้เสมอ และชื่อแบรนด์ที่ยาวนานมีแนวโน้มที่จะรักษาไว้ซึ่งสิ่งนั้นในอนาคต ในทางตรงกันข้าม การพึ่งพาค่าลิขสิทธิ์ของ ARM อย่างต่อเนื่องจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงเพื่อรักษาอนาคตที่ทำกำไรท่ามกลางการแข่งขันที่หลีกเลี่ยงไม่ได้