20 世纪八十年代初,半导体行业看似稳定,却在酝酿一场前所未有的变化。

 

当时,政府与军事订单中的大型机依旧是市场主流,日本公司凭借存储器如日中天。芯片的日子似乎一片平静。但在太平洋东岸的硅谷,有一些人却在准备把半导体行业整张桌子掀掉。

 

如果从最终的市场结果来看,这场行动可以被简单定义为微型计算机兴起,大型计算机衰落。但在 PC 进入千家万户的巨变最终达成前,各路人马还需要做很多准备。比如微型存储、操作系统、显示设备、软件开发等等。

 

而在芯片领域,最关键的准备就是微型处理器——也就是今天人尽皆知,每家都有,并且成为国际科技博弈核心的——CPU。

 

CPU 这个如今被认为是芯片产业珠穆朗玛的存在,当然不是一朝建成的。在它的崛起与成型中,有相当多的技术与产业必然性,也充满了商场上兵不厌诈的征伐。回看 CPU 与家用计算机的历史纷争,对于理解今天的芯片产业规则至关重要。

 

而这一切,要从 IBM 筹划进入微型计算机市场说起。

 

如今 IBM 已经退出了 PC 市场,但长期以来人们在谈论 PC 时,会认为是 IBM 奠定了它的基本形态与产业规律。与苹果的封闭战略不同,80 年代初的 IBM 破天荒地打算用开放生态与产业合作的方式完成 PC 生产。而当时硅谷能够提供微型处理器的最佳选择,就是诺伊斯、摩尔、格鲁夫从仙童出走后创立的英特尔。

 

早在 1971 年,英特尔就制造了第一款 4 位处理器 4004,随后不断进化,到 1978 年已经发布了 16 位处理器 8086。1981 年,蓝色巨人 IBM 选择将 8086 衍生出的 8088 作为自身产品的处理器,这在后来被称为“英特尔有史以来最伟大的胜利”。

 

 

当时参与这个选择的所有人可能都不会想到,一个行业标准就此诞生,一场美国反超日本的半导体战争宣告打响,一个 PC 和互联网支撑的时代随之到来。

 

英特尔和 AMD 的 CPU,支撑了整个信息化革命,支撑了我们每个人对电脑和网络的认知,改变了人类的工作效率和信息获取方式。

 

也随着那个选择,英特尔和 AMD 两家公司开始了 30 年的征战。

 

“文泰来”传奇

在 2016 年,中国科技界曾经热议一个名叫“文泰来”联盟的东西。这名字听上去像一家南方老字号或者一位广东武术家,但其实是两家硅谷老字号——也就是微软的 Windows 操作系统+英特尔 CPU 组成的 Wintel 联盟。

 

联盟的起因,还是 IBM 在 80 年代初准备进军微型机市场。当时苹果已经与摩托罗拉的 CPU 合作,取得了先发优势。IBM 想要后发先至,就必须拿出点出人意料的东西。IBM 的选择是利用生态合作的力量,让自身的微型机产业充分开放,各家公司都可以拿出自身擅长的东西加入这个市场,以联盟的方式抢占苹果的市场份额。

 

 

这个举措之下,两家公司马上开始了表演。首先是坐拥当时微处理器最前沿与核心技术的英特尔,终于在 8086 时代找到了 IBM 这个商业化大靠山。并且由于 IBM 的支持和开放态度,大量软硬件企业都来兼容适配英特尔的架构,这也导致英特尔在此后一举成为行业龙头。

 

差不多同一时间,IBM 选择了微软来为微型机提供操作系统。如果说英特尔的中选有充沛的技术必然性,那么微软的上位在当时还颇有侥幸。IBM 原本打算自己开发系统,但被微软方面巧妙说服了。由于开发时间紧迫,微软还购买了另一个操作系统 QDOS 的使用权来加速开发,最终给 IBM 带来了 Microsoft DOS。这段历史也成为微软发展的最大转折点。

 

说回到英特尔的 CPU。之所以英特尔能不断取得成功,与当时 IBM- 英特尔 - 微软合作架构有重要关系。首先 IBM 的开放策略真的非常开放,只提标准需求,不向下游合作方要求技术捆绑。这导致英特尔的 CPU 和计算架构变成了行业标准,但 IBM 却仅仅是一家主机厂商。虽然 IBM 也进行了一系列自主研发,但在底层技术中的突破始终不太顺利。最终结果是 IBM 的选择培养起了“文泰来”联盟两大怪兽,但其 PC 市场却率先衰落了。

 

 

再一个就是“文泰来”联盟本身的价值。英特尔与微软,一个在硬件一个在软件,看似各自为政,但却从南北两侧卡死了整个 PC 产业。从最开始同为 IBM 供应商,到后来两家内部达成了惊人的默契。比如英特尔的 CPU 更贵,微软就把 Windows 降价促销搞捆绑销售;微软不断推出更加消耗内存的操作系统与软件,英特尔就把内存加大适配系统。两家的策略就是高度互补,让消费者和 PC 厂商选择一家的同时也必须选择另一家,最终导致 80、90 年代 PC 崛起中出现了“双寡头”格局,一度占据 PC 市场 90%以上的份额。

 

文泰来联盟的意义是多方面且富有历史争议的,有人说其扼杀了 PC 市场的竞争,有人说他们联手才把 PC 推向全世界。但不管怎么说,“文泰来”联盟给 PC 行业快速打造了一个标准化底座,各个软硬件厂商与开发者得以无障碍进入这一新兴市场。

 

在英特尔的核心技术与文泰来联盟的商业手腕双加持下,CPU 很快成为了芯片产业的核心。而它影响最深远的副产品,就是 x86 架构。

 

x86,统治与纷争

美国对中国不断加码科技封锁之后,到底哪个影响最严重?如果这个问题在街头访问,受访者大概率会脱口而出是手机芯片,但如果问科技业内人士,回答很可能是 x86。

 

英特尔获得 IBM 订单,结成文泰来联盟,给芯片产业内带来的最大影响是英特尔的 x86 架构开始成为行业默认的标准。

 

而这件事其实并不完全靠英特尔的推动。事实上,IBM 在发放处理器订单时,已经开始提防英特尔会趁机做大,携 CPU 以自重。于是标准动作是找到第二供应商,于是同样从仙童走出来的 AMD 就成为了一个很好的选择。

 

与英特尔是诺伊斯、摩尔这些“八叛逆”核心人物创建不同,AMD 的创始人桑德斯是仙童销售部出身。核心技术和产业洞察在当时不是 AMD 的强项,但灵活的市场手段和获取订单的决心,让 AMD 的基因里携带着灵活与韧性。

 

作为 IBM-PC 的 CPU 第二供应商,AMD 深知与第一供应商英特尔的关系非常微妙。如果真的不断推出竞争产品,只会以弱攻强,并且造成供应商之间的内耗。于是在 IBM 推动下,AMD 也开始兼容英特尔的 x86 架构,推出了大量作为英特尔追随与候补的产品。

 

而这个决定,也让英特尔从 8086 时代开始使用的 x86 架构不再是英特尔自己的技术,而变成了行业标准。由 x86 架构确定的 CPU 使用范畴与升级方法,也不断向后兼容,吸引更多软硬件厂商加入生态,最终成为整个信息时代的底层计算架构。

 

今天绝大多数的 PC、服务器、数据中心、超级计算机都沿用 x86 架构,支撑着国家与社会的计算。这也是为什么美国一旦发起芯片封锁,x86 是最严重的问题之一。

 

8086 发布时,英特尔的广告语是:“开启了一个时代”。事实上大量科技产品都会用类似的表达,非常套路。然而 8086 虽然很快过去,但其使用的 x86 架构,却如实开启了一个统治力无比强大的时代。

 

但是 x86 的开放性和生态性是一把双刃剑,其好处在于让英特尔立于不败之地,可以一次次碾压妄图发起的挑战;但另一方面 x86 也容纳了众多公司进入其内部,引发了 x86 体系内无穷的竞争。围绕 CPU 这个利益制高点,英特尔和 AMD 随后展开了 x86 架构内长达三十年的近身肉搏,这可能也是 x86 诞生之初万没想到的。

 

 

英特尔并未能避免竞争,哪怕是在自家的 x86 架构领域。比如被 x86 培养起来的 AMD,很快就变成了英特尔的“大麻烦”。

 

祸出 386

从某种意义上来说,我们可以把 80 到 90 年代初的英特尔和 AMD,想象成不情愿被抄作业的学霸,与班主任指明可以抄的第二名。

 

为了拿下 IBM 的大订单,英特尔在早期无奈对 AMD 以及其他 CPU 厂商公开了技术秘密,但心里显然是不舒服的。这种矛盾在 1986 年爆发,就是芯片历史上著名的一场官司:386 争夺案。

 

英特尔 1985 年推出的 386,可能是中国人最早了解的一代 CPU。它在当时属实强悍的性能,直接把 PC 带入了 32 位时代。后来英特尔认为 386 的推出,是 PC 行业发展中的革命性转折点。

 

 

这么好的东西一出,AMD 等以模仿见长的“友商”当然要选择跟上。但在 286 时代 AMD 的份额已经开始让英特尔忧心,386 再来一次显然不能忍。于是发布同一年,英特尔断然中止了履行五年的技术合作协议,废止了 AMD 生产 386 的权利,独家生产最新的 CPU。

 

这一招“过河拆桥”直接把 AMD 打懵了,被逼无奈之下只能诉诸法律。随后这在芯片官司众多的 80 年代里,演变成了激烈程度、复杂程度都远超想象的巨型司法事件。几百名证人、几千件证物的轮番轰炸下,历时三年 AMD 终于胜诉。但英特尔也开始了芯片官司败诉方的传统艺能——拖下去。

 

又足足拖了五年,直到 1994 年英特尔才把 AMD 的 386 生产许可还回去。但此时的 386 已经成为了一种古董。

 

经此一役,英特尔成功摆脱了自 IBM 订单时代就贴身上来的竞争者,成功在产业升级中一马当先。但英特尔可能没想到,AMD 的反击才刚刚开始。

 

AMD 的反扑时代

在长达八年官司中吃尽了苦头,直接损失数千万美金,市场损失难以估量的 AMD,最终认清了这样一个道理:亦步亦趋的模仿没有出路,随时被人釜底抽薪。只有自主设计研发才有未来可言——这个道理今天国人应该也已经明白了。

 

1995 年,AMD 发布了 K5 处理器,与英特尔的 Pentium 展开直接竞争,这是 AMD 的第一款自主设计 CPU;第二年,AMD 收购了另一家 CPU 制造商 NexGen,极大提升了研发能力,并且获得了一系列新的 x86 兼容协议,以此开启了与英特尔的进一步竞争。同时,AMD 还不断在美国本土与欧洲布局大型晶圆厂,从研发到制造全线加码。

 

1997 年,被认为是英特尔与 AMD 常年竞争的一个分水岭。这一年,英特尔突然宣布放弃自身打造已经相对成熟的 Super7 架构,推出 Slot1 架构以进军 100MHz 外频的全新市场。

 

英特尔的这一举措非常激进,形如放弃了经营成熟的土地,另找地方拓荒。归根结底,英特尔已经厌倦了自己开拓新架构,然后 AMD 等公司亦步亦趋跟上来的局面,打算以新架构一举铲除隐患。

 

 

但是新架构本身可能才是隐患。

 

芯片产业就是如此,往往一步走错满盘皆输。英特尔的体量当然不至于溃败,但一个冒进的选择,马上就被竞争对手抓住了机会。看到英特尔放弃 Super7 架构,AMD 的判断是不去跟随,继续深耕 Super7,继而发布了广受好评的 K6 芯片,实现了与英特尔主力产品正面竞争不落下风。

 

一个关键节点的变化之后就是一通连环操作。1998 年,AMD 宣布与摩托罗拉合作开发全新的半导体制造技术,为此后的工艺升级做出了准备。1999 年,AMD 发布了 K7 芯片,率先跨过了 1GHz 的大关,实现了性能上超越英特尔。

 

从几年前还在打能不能兼容对方架构的官司,到一举成为行业领先,AMD 的反扑印证了半导体格局往往看似严密,但变化也就发生在瞬息之间。

 

进入 21 世纪,英特尔自身的麻烦不断,新产品也陷入了与 AMD 的拉锯战中。双方在 2004 年还上演过“真假双核”的世纪难题。而另一个关键变局,是 2003 年 AMD 发布了 K8 芯片,这是 CPU 历史上首次实现了 64 位处理器运行,标志着 AMD 在与英特尔的 30 年战争中完成了历史意义的领先。

 

 

在今天,AMD 和英特尔的 CPU 哪个更好,已经变成了甜粽子咸粽子一样的难题。起因或许就是 K8 的划时代意义,让 AMD 不再被视为模仿者和追赶者。

 

但是 AMD 并没有在 CPU 的宝座上稳坐多久,因为另一场战役开始了。

 

钟摆战役

不久之前,美国封杀抖音的海外版 TikTok 引发了科技界的热议。而在十几年之前,这个类似钟表“滴答”声的词已经在科技圈广为传颂,那就是英特尔在 2006 年对 AMD 开启的 Tick-Tock 反击战。

 

进入 21 世纪,多核 CPU 成为了英特尔与 AMD 竞争的核心。围绕如何实现多核并联,AMD 和英特尔选择了不同的软硬件路线,这导致双方旗舰产品往往会展现出相当程度的差异化。而以核心技术起家的英特尔,在多线程的差异化竞争上展现出了更强的控制力。

 

2006 年,英特尔推出了著名的酷睿 2 处理器,实现了 40%的效能增长,并且极大降低功耗。这一技术实力的突破,让 AMD 在性能上的优势荡然无存,甚至出现了酷睿 2 上市,AMD 的 X2 一夜暴降的“惨剧”。

 

 

更令人惊叹的是,酷睿 2 仅仅是英特尔“钟摆计划”的开始。根据这个计划,英特尔将每两年一次定时完成性能、功耗与工艺上的进步。这样消费者、硬件厂商与供应链可以准确预判英特尔的产品走向,从而极大提升整个产业链的效率。

 

在芯片产业,精准的迭代升级可以被理解为带着枷锁跳舞,这让英特尔的对手不得不跟随,也都走向了快速升级的道路。然而自身研发与制造能力可能无法适应这种高速运转,于是又纷纷在疲于奔命中走上了不归路。

 

时至如今,“钟摆模式”依旧是芯片产业内饱受争议的现状。一方面它让芯片产业高速升级,疯狂运转;同时为了维持这种高速,产业界无暇喘息,艰难应付。很多体量与综合实力不足,但具有特色的半导体公司被淘汰,全球产业链分工进一步碎片化和流程化,芯片变成了一个不能有短板的残酷竞争。

 

回到 CPU 之战,钟摆战役成功把 AMD 逼退回第二位置,让英特尔的市场占有率遥遥领先。但失去了充分竞争的 CPU 战场,就与饱和了的 PC 市场一样,走进了另一种意义上的黄昏。

 

莫测的未来

进入 2010 年之后,智能移动终端开始崛起。英特尔的判断失误和布局问题,导致其错失了这个时代变迁。ARM 架构的崛起让 x86 无法延伸到移动端,高通、苹果、华为最终走到了 4G 时代的移动芯片三强。

 

与此同时,CPU 市场营收伴随 PC 的饱和而滑落,数据中心和物联网成为新的变数。在这个阶段,微软正在越来越多拥抱云与 AI,与英特尔的“文泰来”联盟出现了种种割裂的迹象。而 AMD 与英特尔的竞争,也开始不被业界重视——可能让两家体量极大公司数十年战争最终和解的方式,就是争夺的利益最终变成了寂寞。

 

但是另一方面来看,变革的声音正在加剧,但英特尔的核心技术优势依旧岿然不动,以至于变成了一种底层资源,一种计算的规则。

 

这里面很大原因在于,英特尔和 AMD 你来我往数十年的产业纷争,带动了各行业容纳到 x86 的产业体系里。竞争愈发激烈,x86 的可用性就越强,活力就越充足。规则逐渐清晰,生态涓滴而聚。用一代人的时间凝聚下的产业份额、技术优势和生态规则,不可能在朝夕间被推翻。

 

CPU 之战的另一面,是在双方的各自胜负里,外界看到了大量芯片战场上的“兵法”。比如如何寄居于开放生态完成从弱到强,如何最大化将技术势力变成商业武器。

 

 

不下牌桌,等待机会,突破技术上限,拥抱产业变化,可能是赢得一场芯片之战的四个核心要素。在今天,PC、手机、服务器、物联网市场开始面临一系列全新变局,AI 带来了智能化的计算任务变革。芯片产业竞争逐渐出现产业多变化、国家干涉等复杂局面,摩尔定律的物理极限逐渐清晰。风云变幻,似乎一触即发。

 

图灵奖得主大卫·帕特森与约翰·汉尼斯认为,接下来将是计算架构更新的黄金十年。

 

芯片的硝烟,从未散去过。