IBM與GF三十年未了緣：映射處理器產業模式變遷
2014-10-29 21:49:04 本站原創1981年，IBM發布了首臺IBMPC。為了保證處理器供應不會依賴于一家廠商，IBM要求英特爾將其架構技術授權給另一家公司——AMD。
33年后的2014年，IBM將其處理器制造業務“送”給了GLOBALFOUNDRIES。后者來自2008年從AMD中拆分出來的芯片制造部門。
三十多年間的分分合合，映射出的，其實是半導體產業模式的變遷——從產品設計與制造一體化IDM(整合設計與制造)模式到剝離制造的Fabless(無廠半導體)模式，從底層架構研發到產品研發的研發一體化模式到架構研發與產品研發分離的授權模式。
而當下一代處理器注定要跳出硅晶體管架構的藩籬時，未來又會蘊生出什么樣的故事？
IBM的親密“女友”
“我們需要另一個供應商。”
1981年，IBM推出的首臺IBMPC采用了英特爾的8088處理器。在簽約前，IBM提出了這樣的要求。
當時，IBM已經是年營收超300億美元的巨無霸，而英特爾只是初出茅廬的小伙兒。但IBM已經預料到未來處理器在PC行業的重要地位。按說，IBM當時的行事風格，是不會將這一核心部件假手于人的，但是，當時IBM已經和美國司法部打了12年的反壟斷官司(這一官司最終于1982年以撤銷訴訟告終)，因而不愿留下新的把柄。因而，IBM找到英特爾的同時，也要求英特爾將其處理器架構授權給另一家企業以保證PC處理器的供應不會把持在一家公司手里，這 “另一家企業”就是AMD。
此后三十年間，AMD一直不斷地沖擊英特爾的領導地位，而IBM一直或明或暗地為AMD提供支持。IBM 曾多次推出首批采用AMD最新處理器的PC產品；2003年，AMD宣布推出“首款真正為服務器設計的處理器”——Opteron64時，IBM到場為 AMD站臺，并迅速推出相應產品；同年，IBM與AMD達成協議，聯合開發用于未來高性能產品的下一代半導體制造技術，此后AMD每一次制程進步背后都有 IBM的影子；在AMD陷入財務困境時，IBM的投資部門還為AMD尋求融資，有消息稱在AMD巨資并購ATi時IBM也提供了資金支持。
2008年，被巨額債務困擾的AMD剝離了制造業務，成立了GLOBALFOUNDRIES。
AMD剝離半導體制造業務是受困于財務壓力。然而，事實上，當時制造與設計分立的Fabless模式已經開始悄然席卷半導體領域。
Fabless與授權模式的興起
就在2008年上半年，AMD尚未分拆制造業務之前，筆者在和當時全球份額最高的圖形處理器廠商英偉達(NVIDIA)高層聊天時問到，Fabless 模式的NVIDIA財務狀況遠好于制造設計一體化的AMD，甚至在利潤率上還高于處理器領域領頭羊英特爾，那么會不會用充裕的現金流去購買工廠涉足制造，他當時答案是：“既然我們財務比他們好，我們為什么要去學他們？”
事實上，在此之前，制造與設計一體化還是被作為半導體企業的一項核心競爭力的。這主要是由于兩個原因：制程(半導體制造工藝，主要指晶體管尺寸)和產能。
處理器制程提升對性能影響巨大。晶體管尺寸越小，電子在其中流轉的距離就更短，速度更快，所需功耗更低，也能在相同面積內塞進更多的晶體管，而有自己工廠的企業可以通過制造工藝的投入在制程上領先于競爭對手；而產能的不足則直接制約著半導體廠商的出貨能力，有自己的工廠能夠避免有好的產品設計卻因生產能力不足無法快速推向市場的尷尬。
在雙核之爭中，英特爾就利用了這兩項手段。
2005年，AMD提出了“雙核”的概念。而英特爾顯然無法接受處理器市場被AMD領跑，因而快速推出了將兩個處理器封裝在一個芯片上的“雙核”產品，發布時間比AMD早了一個月，此事后來還引起了“真假雙核”之爭。
兩款產品中，與Athlon64X23800+相比，性能上PentiumD820不占優勢，但其上市價格低于對手近65%，而AMD先是暴露出產能問題，無法滿足訂單需求而讓出了市場空間給英特爾，隨后英特爾將處理器制程從90nm提升到65nm，使其雙核處理器性能大幅度提升，迅速搶回了市場領先地位。此后，英特爾將這種戰略加以總結，提出了“Tick-Tock”鐘擺模式，宣布今后將每一年交替更新處理器制程和處理器架構。
然而，此后幾年中市場形勢發生了變化。經濟危機使得半導體制造產能出現了過剩，這使得“擁有工廠”財務上壓力增大，而“產能可控”方面的優勢變得不再明顯；另一方面，當半導體制程達到23nm水平之后，進一步提升變得越來越困難，而其在提升性能方面的效果卻因難以控制的漏電而受到一定影響。業內共識是，將制程提升到10nm以內還是可能的，但物理極限使得進一步提升必須根本性地改變現有的硅晶體管基礎結構。
在工廠對產品的意義越來越小的情況下，Fabless模式就占據了上風。
更進一步的，甚至連產品設計都舍棄掉，只保留核心架構設計的授權模式也因ARM的成功而受到廣泛關注。ARM只需關注處理器核心架構的設計，而獲得其授權的多家處理器設計企業會根據所面對的細分市場需求，添加其他功能模塊，推出各式各樣的處理器，這極大地拓展了其應用領域。據ARM統計，去年，全球基于 ARM架構和設計方案的芯片產銷量超過了100億個，其中的一半用于智能手機和平板電腦，其余的用于數字電視機、洗衣機等各種非移動設備和工業設備中。與之相比，英特爾正努力地將觸角延伸到PC之外，而POWER還極大地依賴著金融等少數應用領域。
可以說，Fabless與核心授權模式正在重構處理器產業格局。而IBM和GLOBALFOUNDRIES的交易，以及其推進OpenPOWER聯盟的動作，為這一趨勢做了一個醒目的注腳。
下一個突破在哪里？
“未來十年內，GLOBAL-FOUNDRIES還將成為IBM服務器處理器的獨家半導體技術供應商，為IBM提供22nm、14nm和10nm的半導體技術。”IBM為未來定下的期限是10年。
而為了10年后的未來，IBM宣布了一項30億美元的投資計劃，這筆投資的一部分將花在努力將硅晶體管的制程縮減到7nm以下，而更多的部分將花在探索碳納米管、神經形態計算、量子計算等全新的基礎硬件架構上。
而在這些全新領域的探索中，中國落后的并不多。
以量子計算為例，據《科技日報》報道，2011年，中國科學技術大學郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室李傳鋒、黃運鋒研究組成功制備出八光子糾纏態，刷新了多光子糾纏制備與操作數目的世界紀錄；2012年，中國科學院院士、中國科技大學微尺度物質科學國家實驗室教授潘建偉與同事陳宇翱、陸朝陽等在國際上首次成功制備出世界上亮度和純度最佳的八光子糾纏態，刷新光子糾纏態制備的世界紀錄。這些都是通向量子計算道路上的重要技術。
另一方面，在處理器架構方面，此前，中國較為成功的市場化產品主要集中在ARM架構方面，而今年，隨著英特爾和清華紫光的戰略合作，以及IBM與工信部達成的合作，在x86和POWER兩大架構方面，中國也將獲取到成長的機會。
每一次技術革新和模式革新，都會催生出新的巨人。而在處理器的下一個十年間，又會催生哪些激動人心的故事？
