2 月 16 日消息，據(jù)美國(guó) IT 網(wǎng)站 The Register 報(bào)道，英特爾將開放 x86 架構(gòu)的軟核和硬核授權(quán)，使客戶能夠在英特爾制造的定制設(shè)計(jì)芯片中混合 x86、Arm 和 RISC-V 等不同的 CPU IP 核。
英特爾 Foundry 客戶解決方案工程副總裁 Bob Brennan 稱：“我們擁有所謂的多 ISA（指令集架構(gòu)）戰(zhàn)略。這是英特爾歷史上第一次將 x86 軟核和硬核授權(quán)給想要開發(fā)芯片的客戶?！蓖ㄟ^對(duì) x86 軟 / 硬核的授權(quán)，英特爾能夠吸引想要打造多 ISA 芯片的客戶，使其采用英特爾代工服務(wù)。
簡(jiǎn)單來說，軟核是通過 RTL 文本對(duì)某一電路模塊的描述，芯片設(shè)計(jì)廠商可以通過 EDA 工具能夠?qū)④浐伺c其他外部邏輯電路綜合，根據(jù)不同的工藝，設(shè)計(jì)不同性能的器件；硬核則是一整套完整的工藝，可直接用來實(shí)現(xiàn)芯片制造。
近日，英特爾在代工服務(wù)上動(dòng)作頻頻，推進(jìn)其“IDM 2.0”戰(zhàn)略。上周，英特爾啟動(dòng)了 10 億美元的基金以發(fā)展代工廠創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，并正式推出了 IFS（英特爾代工服務(wù)）加速器這一生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)盟，為其代工服務(wù)建立上游的開放、合作生態(tài)。昨日，英特爾又宣布以 54 億美元收購(gòu)全球第九大晶圓代工廠商高塔半導(dǎo)體（Tower semiconductor）。
一、像搭樂高一樣打造多指令集處理器，開放 x86 發(fā)展代工業(yè)務(wù)
此前，英特爾 x86 架構(gòu)在 CPU IP 上的最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是英國(guó) Arm 的 CPU 架構(gòu)。Arm 將 CPU、GPU 和其他硬件內(nèi)核的藍(lán)圖授權(quán)給芯片設(shè)計(jì)公司，并且向蘋果等大客戶出售架構(gòu)許可證，允許蘋果等客戶設(shè)計(jì)自研芯片兼容 Arm 內(nèi)核。
相比 Arm，英特爾則更側(cè)重在芯片制造環(huán)節(jié)。具體來說，英特爾將像樂高一樣，根據(jù)不同應(yīng)用的側(cè)重，將 Arm、RISC-V 內(nèi)核和 x86 內(nèi)核搭配起來，讓不同的內(nèi)核互相連接并協(xié)同工作，打造定制化的處理器。
▲ 英特爾包含 47 個(gè) Tile 的 Ponte Vecchio GPU 樂高示意圖
通過 Chiplet（小芯片）技術(shù)，不同的 CPU 內(nèi)核將被分配到不同的 Chiplet 上，并通過封裝加以連接。
英特爾 Foundry 客戶解決方案工程副總裁 Bob Brennan 舉了一個(gè)例子：其客戶能夠使用獲許可的 Xeon 內(nèi)核構(gòu)建芯片，并將其與基于 RISC-V 或 Arm IP 的 AI 芯片相匹配。
英特爾還創(chuàng)建了所謂的小芯片底盤設(shè)計(jì)（Chiplet chassis designs），可以將 x86、Arm 和 RISC-V 內(nèi)核的裸片放在一起并封裝成一個(gè)連貫的芯片。
Bob Brennan 補(bǔ)充說，英特爾尚未制定一個(gè)完整的戰(zhàn)略，但其戰(zhàn)略的重點(diǎn)在于圍繞其產(chǎn)品，啟用 IP 生態(tài)系統(tǒng)。
換句話說，英特爾對(duì) x86 的授權(quán)將不太像 Arm 和其他 IP 廠商提供授權(quán)的做法，而是類似于英特爾允許芯片設(shè)計(jì)公司挑選想要的 x86、Arm 或 RISC-V 內(nèi)核和加速引擎，使用英特爾的代工服務(wù)，創(chuàng)建高度定制的 x86 兼容處理器。
這可能將代表英特爾 Xeon 處理器生態(tài)的興起，因?yàn)檫@種高度定制的 x86 處理器將具備不同于英特爾官方 Xeon 系列產(chǎn)品的功能。對(duì)于英特爾來說，開放 x86 授權(quán)將有利于芯片設(shè)計(jì)廠商產(chǎn)生對(duì)自身代工服務(wù)的需求。
對(duì)此，Bob Brennan 稱：“從廣義上講，這是為了發(fā)展我們的晶圓和封裝業(yè)務(wù)，因?yàn)?IFS （英特爾代工服務(wù)）正努力成為世界上優(yōu)秀的代工企業(yè)。這表明英特爾如何致力于在所有這些不同的 ISA 發(fā)展的情況下發(fā)展代工業(yè)務(wù)?！?/p>
二、目標(biāo)采用 16nm 制程，獨(dú)特封裝技術(shù)是關(guān)鍵
對(duì)于能夠兼容 Arm、RISC-V 和 x86 等內(nèi)核的多 ISA（指令集）芯片，英特爾獨(dú)特的互聯(lián)技術(shù)將在競(jìng)爭(zhēng)中扮演重要的角色。
Bob Brennan 沒有說明這些小芯片底盤設(shè)計(jì)是否可以轉(zhuǎn)移到臺(tái)積電等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的晶圓廠，但英特爾擁有一些像 Foveros 這樣獨(dú)有的封裝技術(shù)，允許在單個(gè)封裝內(nèi)的多個(gè)小芯片之間進(jìn)行高速通信。
他補(bǔ)充道，通過 CXL 等開放總線標(biāo)準(zhǔn)，英特爾已經(jīng)可以讓 Arm、RISC-V“無縫、干凈”地連接到 Xeon 上。
據(jù)報(bào)道，多 ISA 芯片的目標(biāo)是在 Intel 16 工藝上生產(chǎn)，大致相當(dāng)于其他代工廠商 16nm 制程的芯片。未來，多 ISA 芯片還將采用 Intel 3 和 Intel 18A 工藝。
Intel 3 較 Intel 4 將在每瓦性能上提升約 18%，得益于 FinFET 的優(yōu)化和在更多工序中增加對(duì) EUV 使用，其在芯片面積上有額外改進(jìn)。Intel 3 將于 2023 年下半年開始用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)。在 Inetl 18A 節(jié)點(diǎn)，英特爾將使用一種 RibbonFET 這種新的晶體管結(jié)構(gòu)以及一種名為 PowerVia 的新背面供電方案。
RibbonFET 是英特爾對(duì) Gate All Around（全環(huán)柵）晶體管的實(shí)現(xiàn)，這是英特爾自 2011 年率先推出 FinFET 以來的首個(gè)全新晶體管架構(gòu)。這一晶體管結(jié)構(gòu)加快了晶體管開關(guān)速度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與多鰭結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電流，但占用的空間更小。PowerVia 則是英特爾獨(dú)有的、業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過消除晶圓正面供電布線需求來優(yōu)化信號(hào)傳輸。
▲ 英特爾 RibbonFET 和 PowerVia 技術(shù)
三、去年年初已有暗示，生態(tài)聯(lián)盟基本包含現(xiàn)代 SoC 所需 IP
事實(shí)上，自英特爾首席執(zhí)行官帕特?基辛格（Pat Gelsinger）上任，就提出了 IDM 2.0 戰(zhàn)略，x86 的開放可能是這一轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
此前，英特爾的晶圓廠通常只生產(chǎn)自己的 x86 處理器，但隨著芯片制程的演進(jìn)，先進(jìn)晶圓廠的投資高達(dá)數(shù)十億美元，代工業(yè)務(wù)顯得十分重要。而英特爾如果想要開展真正的代工業(yè)務(wù)，就要像臺(tái)積電和三星一樣生產(chǎn) Arm、RISC-V 和 x86 等架構(gòu)的處理器。
目前，外媒?jīng)]有提供關(guān)于哪些英特爾 x86 內(nèi)核將獲得開放許可、其客戶如何獲得許可和具體許可等級(jí)的詳細(xì)信息。不過在去年年初，英特爾曾暗示將開放 CPU 內(nèi)核許可，表示希望其代工服務(wù)能夠?yàn)榭蛻籼峁笆澜缫涣鞯?IP 組合，包括 x86 內(nèi)核、Arm 和 RISC-V 生態(tài)系統(tǒng) IP”。
最近，英特爾“IDM 2.0”戰(zhàn)略的布局成果正在逐步顯現(xiàn)出來。昨日，英特爾宣布和全球第九大晶圓代工廠商以色列 Tower semiconductor（高塔半導(dǎo)體）達(dá)成收購(gòu)協(xié)議，交易金額達(dá) 54 億美元。
上周，英特爾設(shè)立了 10 億美元的基金，用于推進(jìn)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)和制造技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)和開發(fā)，包括 IP、軟件工具、創(chuàng)新芯片架構(gòu)和先進(jìn)封裝技術(shù)。
此外，英特爾還宣布與該基金結(jié)盟的幾家公司建立合作伙伴關(guān)系，成為了 RISC-V 國(guó)際基金會(huì)的高級(jí)成員。英特爾在聲明中稱，將通過開放式 Chiplet 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模塊化產(chǎn)品，并支持利用跨 x86、Arm 和 RISC-V 的多指令集架構(gòu)（ISA）的設(shè)計(jì)方法。
Pat Gelsinger 稱，英特爾的 Foundry 客戶正在迅速采用模塊化設(shè)計(jì)方法，以使其產(chǎn)品具有獨(dú)特性并加快上市時(shí)間。通過新的投資基金和開放式 Chiplet 平臺(tái)，英特爾可以幫助推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)涵蓋所有芯片架構(gòu)的顛覆性技術(shù)。
對(duì) RISC-V，英特爾還將幫助推動(dòng) RISC-V 的開源軟件生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)此，Bob Brennan 總結(jié)道：“我們不打算從我們的 RISC-V 軟件上獲得報(bào)酬。我們只是想讓世界變得更好，間接地創(chuàng)造芯片。所以這就是為什么我們更容易成為一個(gè)全心全意的開放合作伙伴?！?/p>
在 10 億美元基金設(shè)立的同天，英特爾代工服務(wù) （IFS） 也推出了 IFS 加速器（Accelerator）這一生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)盟。該聯(lián)盟于 2021 年 9 月啟動(dòng)，包括 EDA 聯(lián)盟、IP 聯(lián)盟和設(shè)計(jì)服務(wù)聯(lián)盟，共有 17 家創(chuàng)始合作公司。
其中 EDA 聯(lián)盟成員有 Ansys、Cadence（楷登電子）、Siemens EDA（西門子 EDA）和 Synopsys（信息科技）；IP 聯(lián)盟成員有 Alphawave、Analog Bits、Andes、Arm、Cadence、eMemory、M31、 SiFive、Silicon Creations、Synopsys 和 Vidatronic；設(shè)計(jì)服務(wù)聯(lián)盟成員有 Capgemini、Tech Mahindra 和 Wipro。
英特爾稱，IFS 加速器的 IP 產(chǎn)品組合包括現(xiàn)代 SoC 所需的基本 IP 模塊，全部針對(duì) IFS 技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使設(shè)計(jì)人員能夠采用符合其設(shè)計(jì)、項(xiàng)目進(jìn)度要求的高質(zhì)量 IP。對(duì)此，Pat Gelsinger 也提到這種“充滿活力”的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)其代工業(yè)務(wù)的成功至關(guān)重要。
結(jié)語：開放 x86 架構(gòu)或成英特爾代工絕招
在歷次財(cái)報(bào)的電話會(huì)議上，臺(tái)積電總會(huì)強(qiáng)調(diào)自己作為晶圓代工廠商的優(yōu)勢(shì)，那就是可以充分獲得客戶信任，以便雙方進(jìn)行緊密的合作。相比之下，英特爾等 IDM 廠商的制造業(yè)務(wù)相對(duì)封閉，甚至重資產(chǎn)的晶圓廠和產(chǎn)線成為了其經(jīng)營(yíng)上的負(fù)擔(dān)。在 Pat Gelsinger 上任之前，行業(yè)內(nèi)一度傳言英特爾要關(guān)閉制造業(yè)務(wù)，而在英特爾宣布“IDM 2.0”戰(zhàn)略之后，其股價(jià)甚至有所下跌。
隨著晶圓短缺以及很多國(guó)家對(duì)供應(yīng)鏈安全的審視，芯片制造重新成為了供應(yīng)鏈中的焦點(diǎn)，在供應(yīng)鏈中的話語權(quán)和盈利能力都有所上升。在戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變后，英特爾開始大力投資建廠，以追求恢復(fù)芯片制造行業(yè)上的地位。本次 x86 架構(gòu)的開放，將成為其代工服務(wù)戰(zhàn)略中的重要一環(huán)，體現(xiàn)了其制造開放、合作的觀點(diǎn)，或在和晶圓代工廠商的競(jìng)爭(zhēng)中成為吸引客戶的“殺手锏”。
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