芯片破壁者（十八）- CPU戰(zhàn)爭三十年

20 世紀(jì)八十年代初，半導(dǎo)體行業(yè)看似穩(wěn)定，卻在醞釀一場前所未有的變化。

當(dāng)時，政府與軍事訂單中的大型機(jī)依舊是市場主流，日本公司憑借存儲器如日中天。芯片的日子似乎一片平靜。但在太平洋東岸的硅谷，有一些人卻在準(zhǔn)備把半導(dǎo)體行業(yè)整張桌子掀掉。

如果從最終的市場結(jié)果來看，這場行動可以被簡單定義為微型計算機(jī)興起，大型計算機(jī)衰落。但在 PC 進(jìn)入千家萬戶的巨變最終達(dá)成前，各路人馬還需要做很多準(zhǔn)備。比如微型存儲、操作系統(tǒng)、顯示設(shè)備、軟件開發(fā)等等。

而在芯片領(lǐng)域，最關(guān)鍵的準(zhǔn)備就是微型處理器——也就是今天人盡皆知，每家都有，并且成為國際科技博弈核心的——CPU。

CPU 這個如今被認(rèn)為是芯片產(chǎn)業(yè)珠穆朗瑪?shù)拇嬖?，?dāng)然不是一朝建成的。在它的崛起與成型中，有相當(dāng)多的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)必然性，也充滿了商場上兵不厭詐的征伐。回看 CPU 與家用計算機(jī)的歷史紛爭，對于理解今天的芯片產(chǎn)業(yè)規(guī)則至關(guān)重要。

而這一切，要從 IBM 籌劃進(jìn)入微型計算機(jī)市場說起。

如今 IBM 已經(jīng)退出了 PC 市場，但長期以來人們在談?wù)?PC 時，會認(rèn)為是 IBM 奠定了它的基本形態(tài)與產(chǎn)業(yè)規(guī)律。與蘋果的封閉戰(zhàn)略不同，80 年代初的 IBM 破天荒地打算用開放生態(tài)與產(chǎn)業(yè)合作的方式完成 PC 生產(chǎn)。而當(dāng)時硅谷能夠提供微型處理器的最佳選擇，就是諾伊斯、摩爾、格魯夫從仙童出走后創(chuàng)立的英特爾。

早在 1971 年，英特爾就制造了第一款 4 位處理器 4004，隨后不斷進(jìn)化，到 1978 年已經(jīng)發(fā)布了 16 位處理器 8086。1981 年，藍(lán)色巨人 IBM 選擇將 8086 衍生出的 8088 作為自身產(chǎn)品的處理器，這在后來被稱為“英特爾有史以來最偉大的勝利”。

當(dāng)時參與這個選擇的所有人可能都不會想到，一個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)就此誕生，一場美國反超日本的半導(dǎo)體戰(zhàn)爭宣告打響，一個 PC 和互聯(lián)網(wǎng)支撐的時代隨之到來。

英特爾和 AMD 的 CPU，支撐了整個信息化革命，支撐了我們每個人對電腦和網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知，改變了人類的工作效率和信息獲取方式。

也隨著那個選擇，英特爾和 AMD 兩家公司開始了 30 年的征戰(zhàn)。

“文泰來”傳奇

在 2016 年，中國科技界曾經(jīng)熱議一個名叫“文泰來”聯(lián)盟的東西。這名字聽上去像一家南方老字號或者一位廣東武術(shù)家，但其實是兩家硅谷老字號——也就是微軟的 Windows 操作系統(tǒng)+英特爾 CPU 組成的 Wintel 聯(lián)盟。

聯(lián)盟的起因，還是 IBM 在 80 年代初準(zhǔn)備進(jìn)軍微型機(jī)市場。當(dāng)時蘋果已經(jīng)與摩托羅拉的 CPU 合作，取得了先發(fā)優(yōu)勢。IBM 想要后發(fā)先至，就必須拿出點出人意料的東西。IBM 的選擇是利用生態(tài)合作的力量，讓自身的微型機(jī)產(chǎn)業(yè)充分開放，各家公司都可以拿出自身擅長的東西加入這個市場，以聯(lián)盟的方式搶占蘋果的市場份額。

這個舉措之下，兩家公司馬上開始了表演。首先是坐擁當(dāng)時微處理器最前沿與核心技術(shù)的英特爾，終于在 8086 時代找到了 IBM 這個商業(yè)化大靠山。并且由于 IBM 的支持和開放態(tài)度，大量軟硬件企業(yè)都來兼容適配英特爾的架構(gòu)，這也導(dǎo)致英特爾在此后一舉成為行業(yè)龍頭。

差不多同一時間，IBM 選擇了微軟來為微型機(jī)提供操作系統(tǒng)。如果說英特爾的中選有充沛的技術(shù)必然性，那么微軟的上位在當(dāng)時還頗有僥幸。IBM 原本打算自己開發(fā)系統(tǒng)，但被微軟方面巧妙說服了。由于開發(fā)時間緊迫，微軟還購買了另一個操作系統(tǒng) QDOS 的使用權(quán)來加速開發(fā)，最終給 IBM 帶來了 Microsoft DOS。這段歷史也成為微軟發(fā)展的最大轉(zhuǎn)折點。

說回到英特爾的 CPU。之所以英特爾能不斷取得成功，與當(dāng)時 IBM- 英特爾 - 微軟合作架構(gòu)有重要關(guān)系。首先 IBM 的開放策略真的非常開放，只提標(biāo)準(zhǔn)需求，不向下游合作方要求技術(shù)捆綁。這導(dǎo)致英特爾的 CPU 和計算架構(gòu)變成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但 IBM 卻僅僅是一家主機(jī)廠商。雖然 IBM 也進(jìn)行了一系列自主研發(fā)，但在底層技術(shù)中的突破始終不太順利。最終結(jié)果是 IBM 的選擇培養(yǎng)起了“文泰來”聯(lián)盟兩大怪獸，但其 PC 市場卻率先衰落了。

再一個就是“文泰來”聯(lián)盟本身的價值。英特爾與微軟，一個在硬件一個在軟件，看似各自為政，但卻從南北兩側(cè)卡死了整個 PC 產(chǎn)業(yè)。從最開始同為 IBM 供應(yīng)商，到后來兩家內(nèi)部達(dá)成了驚人的默契。比如英特爾的 CPU 更貴，微軟就把 Windows 降價促銷搞捆綁銷售；微軟不斷推出更加消耗內(nèi)存的操作系統(tǒng)與軟件，英特爾就把內(nèi)存加大適配系統(tǒng)。兩家的策略就是高度互補(bǔ)，讓消費者和 PC 廠商選擇一家的同時也必須選擇另一家，最終導(dǎo)致 80、90 年代 PC 崛起中出現(xiàn)了“雙寡頭”格局，一度占據(jù) PC 市場 90%以上的份額。

文泰來聯(lián)盟的意義是多方面且富有歷史爭議的，有人說其扼殺了 PC 市場的競爭，有人說他們聯(lián)手才把 PC 推向全世界。但不管怎么說，“文泰來”聯(lián)盟給 PC 行業(yè)快速打造了一個標(biāo)準(zhǔn)化底座，各個軟硬件廠商與開發(fā)者得以無障礙進(jìn)入這一新興市場。

在英特爾的核心技術(shù)與文泰來聯(lián)盟的商業(yè)手腕雙加持下，CPU 很快成為了芯片產(chǎn)業(yè)的核心。而它影響最深遠(yuǎn)的副產(chǎn)品，就是 x86 架構(gòu)。

x86，統(tǒng)治與紛爭

美國對中國不斷加碼科技封鎖之后，到底哪個影響最嚴(yán)重？如果這個問題在街頭訪問，受訪者大概率會脫口而出是手機(jī)芯片，但如果問科技業(yè)內(nèi)人士，回答很可能是 x86。

英特爾獲得 IBM 訂單，結(jié)成文泰來聯(lián)盟，給芯片產(chǎn)業(yè)內(nèi)帶來的最大影響是英特爾的 x86 架構(gòu)開始成為行業(yè)默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。

而這件事其實并不完全靠英特爾的推動。事實上，IBM 在發(fā)放處理器訂單時，已經(jīng)開始提防英特爾會趁機(jī)做大，攜 CPU 以自重。于是標(biāo)準(zhǔn)動作是找到第二供應(yīng)商，于是同樣從仙童走出來的 AMD 就成為了一個很好的選擇。

與英特爾是諾伊斯、摩爾這些“八叛逆”核心人物創(chuàng)建不同，AMD 的創(chuàng)始人桑德斯是仙童銷售部出身。核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)洞察在當(dāng)時不是 AMD 的強(qiáng)項，但靈活的市場手段和獲取訂單的決心，讓 AMD 的基因里攜帶著靈活與韌性。

作為 IBM-PC 的 CPU 第二供應(yīng)商，AMD 深知與第一供應(yīng)商英特爾的關(guān)系非常微妙。如果真的不斷推出競爭產(chǎn)品，只會以弱攻強(qiáng)，并且造成供應(yīng)商之間的內(nèi)耗。于是在 IBM 推動下，AMD 也開始兼容英特爾的 x86 架構(gòu)，推出了大量作為英特爾追隨與候補(bǔ)的產(chǎn)品。

而這個決定，也讓英特爾從 8086 時代開始使用的 x86 架構(gòu)不再是英特爾自己的技術(shù)，而變成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由 x86 架構(gòu)確定的 CPU 使用范疇與升級方法，也不斷向后兼容，吸引更多軟硬件廠商加入生態(tài)，最終成為整個信息時代的底層計算架構(gòu)。

今天絕大多數(shù)的 PC、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心、超級計算機(jī)都沿用 x86 架構(gòu)，支撐著國家與社會的計算。這也是為什么美國一旦發(fā)起芯片封鎖，x86 是最嚴(yán)重的問題之一。

8086 發(fā)布時，英特爾的廣告語是：“開啟了一個時代”。事實上大量科技產(chǎn)品都會用類似的表達(dá)，非常套路。然而 8086 雖然很快過去，但其使用的 x86 架構(gòu)，卻如實開啟了一個統(tǒng)治力無比強(qiáng)大的時代。

但是 x86 的開放性和生態(tài)性是一把雙刃劍，其好處在于讓英特爾立于不敗之地，可以一次次碾壓妄圖發(fā)起的挑戰(zhàn)；但另一方面 x86 也容納了眾多公司進(jìn)入其內(nèi)部，引發(fā)了 x86 體系內(nèi)無窮的競爭。圍繞 CPU 這個利益制高點，英特爾和 AMD 隨后展開了 x86 架構(gòu)內(nèi)長達(dá)三十年的近身肉搏，這可能也是 x86 誕生之初萬沒想到的。

英特爾并未能避免競爭，哪怕是在自家的 x86 架構(gòu)領(lǐng)域。比如被 x86 培養(yǎng)起來的 AMD，很快就變成了英特爾的“大麻煩”。

禍出 386

從某種意義上來說，我們可以把 80 到 90 年代初的英特爾和 AMD，想象成不情愿被抄作業(yè)的學(xué)霸，與班主任指明可以抄的第二名。

為了拿下 IBM 的大訂單，英特爾在早期無奈對 AMD 以及其他 CPU 廠商公開了技術(shù)秘密，但心里顯然是不舒服的。這種矛盾在 1986 年爆發(fā)，就是芯片歷史上著名的一場官司：386 爭奪案。

英特爾 1985 年推出的 386，可能是中國人最早了解的一代 CPU。它在當(dāng)時屬實強(qiáng)悍的性能，直接把 PC 帶入了 32 位時代。后來英特爾認(rèn)為 386 的推出，是 PC 行業(yè)發(fā)展中的革命性轉(zhuǎn)折點。

這么好的東西一出，AMD 等以模仿見長的“友商”當(dāng)然要選擇跟上。但在 286 時代 AMD 的份額已經(jīng)開始讓英特爾憂心，386 再來一次顯然不能忍。于是發(fā)布同一年，英特爾斷然中止了履行五年的技術(shù)合作協(xié)議，廢止了 AMD 生產(chǎn) 386 的權(quán)利，獨家生產(chǎn)最新的 CPU。

這一招“過河拆橋”直接把 AMD 打懵了，被逼無奈之下只能訴諸法律。隨后這在芯片官司眾多的 80 年代里，演變成了激烈程度、復(fù)雜程度都遠(yuǎn)超想象的巨型司法事件。幾百名證人、幾千件證物的輪番轟炸下，歷時三年 AMD 終于勝訴。但英特爾也開始了芯片官司敗訴方的傳統(tǒng)藝能——拖下去。

又足足拖了五年，直到 1994 年英特爾才把 AMD 的 386 生產(chǎn)許可還回去。但此時的 386 已經(jīng)成為了一種古董。

經(jīng)此一役，英特爾成功擺脫了自 IBM 訂單時代就貼身上來的競爭者，成功在產(chǎn)業(yè)升級中一馬當(dāng)先。但英特爾可能沒想到，AMD 的反擊才剛剛開始。

AMD 的反撲時代

在長達(dá)八年官司中吃盡了苦頭，直接損失數(shù)千萬美金，市場損失難以估量的 AMD，最終認(rèn)清了這樣一個道理：亦步亦趨的模仿沒有出路，隨時被人釜底抽薪。只有自主設(shè)計研發(fā)才有未來可言——這個道理今天國人應(yīng)該也已經(jīng)明白了。

1995 年，AMD 發(fā)布了 K5 處理器，與英特爾的 Pentium 展開直接競爭，這是 AMD 的第一款自主設(shè)計 CPU；第二年，AMD 收購了另一家 CPU 制造商 NexGen，極大提升了研發(fā)能力，并且獲得了一系列新的 x86 兼容協(xié)議，以此開啟了與英特爾的進(jìn)一步競爭。同時，AMD 還不斷在美國本土與歐洲布局大型晶圓廠，從研發(fā)到制造全線加碼。

1997 年，被認(rèn)為是英特爾與 AMD 常年競爭的一個分水嶺。這一年，英特爾突然宣布放棄自身打造已經(jīng)相對成熟的 Super7 架構(gòu)，推出 Slot1 架構(gòu)以進(jìn)軍 100MHz 外頻的全新市場。

英特爾的這一舉措非常激進(jìn)，形如放棄了經(jīng)營成熟的土地，另找地方拓荒。歸根結(jié)底，英特爾已經(jīng)厭倦了自己開拓新架構(gòu)，然后 AMD 等公司亦步亦趨跟上來的局面，打算以新架構(gòu)一舉鏟除隱患。

但是新架構(gòu)本身可能才是隱患。

芯片產(chǎn)業(yè)就是如此，往往一步走錯滿盤皆輸。英特爾的體量當(dāng)然不至于潰敗，但一個冒進(jìn)的選擇，馬上就被競爭對手抓住了機(jī)會?？吹接⑻貭柗艞?Super7 架構(gòu)，AMD 的判斷是不去跟隨，繼續(xù)深耕 Super7，繼而發(fā)布了廣受好評的 K6 芯片，實現(xiàn)了與英特爾主力產(chǎn)品正面競爭不落下風(fēng)。

一個關(guān)鍵節(jié)點的變化之后就是一通連環(huán)操作。1998 年，AMD 宣布與摩托羅拉合作開發(fā)全新的半導(dǎo)體制造技術(shù)，為此后的工藝升級做出了準(zhǔn)備。1999 年，AMD 發(fā)布了 K7 芯片，率先跨過了 1GHz 的大關(guān)，實現(xiàn)了性能上超越英特爾。

從幾年前還在打能不能兼容對方架構(gòu)的官司，到一舉成為行業(yè)領(lǐng)先，AMD 的反撲印證了半導(dǎo)體格局往往看似嚴(yán)密，但變化也就發(fā)生在瞬息之間。

進(jìn)入 21 世紀(jì)，英特爾自身的麻煩不斷，新產(chǎn)品也陷入了與 AMD 的拉鋸戰(zhàn)中。雙方在 2004 年還上演過“真假雙核”的世紀(jì)難題。而另一個關(guān)鍵變局，是 2003 年 AMD 發(fā)布了 K8 芯片，這是 CPU 歷史上首次實現(xiàn)了 64 位處理器運行，標(biāo)志著 AMD 在與英特爾的 30 年戰(zhàn)爭中完成了歷史意義的領(lǐng)先。

在今天，AMD 和英特爾的 CPU 哪個更好，已經(jīng)變成了甜粽子咸粽子一樣的難題。起因或許就是 K8 的劃時代意義，讓 AMD 不再被視為模仿者和追趕者。

但是 AMD 并沒有在 CPU 的寶座上穩(wěn)坐多久，因為另一場戰(zhàn)役開始了。

鐘擺戰(zhàn)役

不久之前，美國封殺抖音的海外版 TikTok 引發(fā)了科技界的熱議。而在十幾年之前，這個類似鐘表“滴答”聲的詞已經(jīng)在科技圈廣為傳頌，那就是英特爾在 2006 年對 AMD 開啟的 Tick-Tock 反擊戰(zhàn)。

進(jìn)入 21 世紀(jì)，多核 CPU 成為了英特爾與 AMD 競爭的核心。圍繞如何實現(xiàn)多核并聯(lián)，AMD 和英特爾選擇了不同的軟硬件路線，這導(dǎo)致雙方旗艦產(chǎn)品往往會展現(xiàn)出相當(dāng)程度的差異化。而以核心技術(shù)起家的英特爾，在多線程的差異化競爭上展現(xiàn)出了更強(qiáng)的控制力。

2006 年，英特爾推出了著名的酷睿 2 處理器，實現(xiàn)了 40%的效能增長，并且極大降低功耗。這一技術(shù)實力的突破，讓 AMD 在性能上的優(yōu)勢蕩然無存，甚至出現(xiàn)了酷睿 2 上市，AMD 的 X2 一夜暴降的“慘劇”。

更令人驚嘆的是，酷睿 2 僅僅是英特爾“鐘擺計劃”的開始。根據(jù)這個計劃，英特爾將每兩年一次定時完成性能、功耗與工藝上的進(jìn)步。這樣消費者、硬件廠商與供應(yīng)鏈可以準(zhǔn)確預(yù)判英特爾的產(chǎn)品走向，從而極大提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的效率。

在芯片產(chǎn)業(yè)，精準(zhǔn)的迭代升級可以被理解為帶著枷鎖跳舞，這讓英特爾的對手不得不跟隨，也都走向了快速升級的道路。然而自身研發(fā)與制造能力可能無法適應(yīng)這種高速運轉(zhuǎn)，于是又紛紛在疲于奔命中走上了不歸路。

時至如今，“鐘擺模式”依舊是芯片產(chǎn)業(yè)內(nèi)飽受爭議的現(xiàn)狀。一方面它讓芯片產(chǎn)業(yè)高速升級，瘋狂運轉(zhuǎn)；同時為了維持這種高速，產(chǎn)業(yè)界無暇喘息，艱難應(yīng)付。很多體量與綜合實力不足，但具有特色的半導(dǎo)體公司被淘汰，全球產(chǎn)業(yè)鏈分工進(jìn)一步碎片化和流程化，芯片變成了一個不能有短板的殘酷競爭。

回到 CPU 之戰(zhàn)，鐘擺戰(zhàn)役成功把 AMD 逼退回第二位置，讓英特爾的市場占有率遙遙領(lǐng)先。但失去了充分競爭的 CPU 戰(zhàn)場，就與飽和了的 PC 市場一樣，走進(jìn)了另一種意義上的黃昏。

莫測的未來

進(jìn)入 2010 年之后，智能移動終端開始崛起。英特爾的判斷失誤和布局問題，導(dǎo)致其錯失了這個時代變遷。ARM 架構(gòu)的崛起讓 x86 無法延伸到移動端，高通、蘋果、華為最終走到了 4G 時代的移動芯片三強(qiáng)。

與此同時，CPU 市場營收伴隨 PC 的飽和而滑落，數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)網(wǎng)成為新的變數(shù)。在這個階段，微軟正在越來越多擁抱云與 AI，與英特爾的“文泰來”聯(lián)盟出現(xiàn)了種種割裂的跡象。而 AMD 與英特爾的競爭，也開始不被業(yè)界重視——可能讓兩家體量極大公司數(shù)十年戰(zhàn)爭最終和解的方式，就是爭奪的利益最終變成了寂寞。

但是另一方面來看，變革的聲音正在加劇，但英特爾的核心技術(shù)優(yōu)勢依舊巋然不動，以至于變成了一種底層資源，一種計算的規(guī)則。

這里面很大原因在于，英特爾和 AMD 你來我往數(shù)十年的產(chǎn)業(yè)紛爭，帶動了各行業(yè)容納到 x86 的產(chǎn)業(yè)體系里。競爭愈發(fā)激烈，x86 的可用性就越強(qiáng)，活力就越充足。規(guī)則逐漸清晰，生態(tài)涓滴而聚。用一代人的時間凝聚下的產(chǎn)業(yè)份額、技術(shù)優(yōu)勢和生態(tài)規(guī)則，不可能在朝夕間被推翻。

CPU 之戰(zhàn)的另一面，是在雙方的各自勝負(fù)里，外界看到了大量芯片戰(zhàn)場上的“兵法”。比如如何寄居于開放生態(tài)完成從弱到強(qiáng)，如何最大化將技術(shù)勢力變成商業(yè)武器。

不下牌桌，等待機(jī)會，突破技術(shù)上限，擁抱產(chǎn)業(yè)變化，可能是贏得一場芯片之戰(zhàn)的四個核心要素。在今天，PC、手機(jī)、服務(wù)器、物聯(lián)網(wǎng)市場開始面臨一系列全新變局，AI 帶來了智能化的計算任務(wù)變革。芯片產(chǎn)業(yè)競爭逐漸出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多變化、國家干涉等復(fù)雜局面，摩爾定律的物理極限逐漸清晰。風(fēng)云變幻，似乎一觸即發(fā)。

圖靈獎得主大衛(wèi)·帕特森與約翰·漢尼斯認(rèn)為，接下來將是計算架構(gòu)更新的黃金十年。

芯片的硝煙，從未散去過。

審核編輯 黃昊宇