为何新兴CPU制造商难撼英特尔霸主地位?
2002年2月21日  日经BP社   时间:2002年2月21日 浏览数: 打印

  【日经BP社报道】本身拥有半导体制造工厂的英特尔战略获得了成功。而本身不进行制造技术的研究开发、不拥有工厂的CPU生产商似乎不能说是取得了成功。比如,曾经在CPU业界风靡一时的美国Cyrix公司(1999年被台湾威胜科技收购)及美国Transmeta公司,它们最初推出的产品虽然获得了成功,但是其后续款式的推出却颇费时日。这一次,让我们来看一下这两家公司的状况。

  ●构思虽好,制造技术滞后的Cyrix及Transmeta

  Cyrix以386/486兼容CPU为起点涉足CPU市场,凭借足以抗衡Pentium的Cyrix 6x86迎来了鼎盛时期。因为这种CPU虽然工作频率低于Pentium,但其性能却在Pentium之上。

  英特尔自486向Pentium过渡时就采用了能够同时执行两条指令的超级计数器(Super Scaler)技术。也就是说,在从486向Pentium过渡时,由于采用了超级计数器技术实现了CPU内核的升级换代。但是,比Pentium更晚亮相的Cyrix 6x86采用了与Pentium同样的超级计数器技术,而且其并行执行效率优于Pentium。

  CPU的性能是由(1)工作频率大小;(2)使用的命令组;(3)命令执行效率三个要素综合决定的。因此,在使用相同的x86命令组的CPU之间,如果工作频率相同的话,CPU的性能取决于命令执行效率的优劣。

  Cyrix虽然曾一度号称执行效率高于英特尔,但是英特尔公司从0.8μm→0.6μm→0.35μm逐渐提高了微加工工艺技术,于1997年7月将Pentium/MMX Pentium的工作频率从原来的60MHz提高到了233MHz。

  与此同时,差不多在同一时期的1996年6月推出的6x86MX的工作频率仅为188MHz(PR233)。仿佛是为了乘胜追击,英特尔于1997年又开始量产了将2级缓存嵌入同一封装的工作频率为300MHz的Pentium II,至此6x86/6x86 MX的优势丧失殆尽。

  在此期间,Cyrix除了向接受6x86/6x86 MX制造委托的美国IBM公司支付相应的制造委托费用之外,还得花一定的费用作为稳定供货的保证金。但是,该公司处理器的工作频率并未能如愿获得提高,最后也只向外界解释说是“制造上的原因”。这种解释给人感觉是制造方面可能出了某种问题,但该公司并未透露具体的原因。

  为什么Cyrix公司没能按照计划提高工作频率呢?原因就在于Cyrix自己没有制造工厂。

  晶体管的反应速度同制造时使用材料特性及制造工艺等存在着非常密切的关系。为了提高CPU的工作频率,伴随着晶体管速度的提高,还需要对CPU电路进行各种改进,如调整电路迟延时间等。

  虽然没有自己的工厂的CPU生产商同样也可以进行CPU电路的改进,但晶体管速度的提高如前所述需要有设计部门和制造工厂的通力合作。Cyrix和IBM的关系密切到何种程度虽不得而知,但CPU设计公司委托外部公司制造CPU而产生的弊端是显而易见的。

  ●因新产品供货推迟而陷于被动的Crusoe

  可以说美国Transmeta公司也遇到了同样的问题。Transmeta公司为满足用户的降低耗电量CPU需求于2000年推出了面向笔记本电脑的Crusoe。

  这种CPU通过如下方法降低了耗电量:(1)将使用硬件进行的把x86命令转换成CPU内部工作命令的硬件结构改为由软件执行,减小了构成CPU的电路规模;(2)确保低电压下的正常工作。

  在推出Crusoe之前,英特尔用于笔记本电脑的CPU(比如说Mobile Pentium III)的工作电压为1.6V,而Crusoe的工作电压在1.2~1.3V便可保证正常的工作。

  由于Crusoe的工作命令采用软件来转换,相应地命令执行效率也会因此而下降,同其它用于笔记本电脑的CPU相比,相同工作频率的Crusoe处理性能要逊色一些。但是,在微型笔记本电脑市场中,比起处理性能来有很多生产商及用户更加重视电池的驱动时间,Crusoe因此得到了支持而大幅度提高了市场份额。

  但是,Transmeta公司预定于2001年内推出的新一代Crusoe TM5800虽然被索尼公司的“Vaio PCG-C1MRX”及富士通的“LOOX T”等2001年冬季推出的机型采用,但其供货开始日期延期却推迟到了2002年2月。

  Transmeta公司虽然并未公开供货推迟的具体原因,但似乎是在使用最先进的0.13μm制造工艺技术的委托制造方面遇到障碍。

  与此同时,Transmeta公司的业绩也不景气,2001年第4季度(10~12月)的销售额仅为150万美元。与上年同期的1240万美元相比大幅下滑。

  如上所述,依靠新电路设计方法的导入而介入CPU市场的制造商虽然取得了某种程度上的成功,但是在投产新一代产品时,毫无例外地遇到了与制造委托公司的合作难以顺利进行、新一代产品的投产日期屡屡延期的问题。

  在Crusoe推出之后,英特尔公司主张即使牺牲性能也一定要降低工作电压,开始销售比Crusoe的工作电压更低的0.975V的超低电压版Mobile Pentium III。

  为了推出这种超低电压版Mobile Pentium III,英特尔采用了什么手段目前尚不得而知,但估计可能采用了如下方法:(1)为了生产在低电压下工作的晶体管改进了制造工艺技术;(2)扩大了此前无法保证正常工作的低电压范围等。

  上述方法不仅涉及电路设计,还需要生产工厂的支持,自己拥有工厂的英特尔可以迅速进行开发试制。另外,英特尔原计划将在2002年把采用0.18μm的制造工艺技术生产的Mobile Pentium III改为采用0.13μm的制造工艺技术,现在该计划已提前实施。

  采用0.13μm工艺技术制造的Mobile Pentium III-M已于2001年7月上市,而2001年10月1日英特尔更是推出了将工作电压降低至0.95V的超低电压Mobile Pentium III-M。而且2002年1月21日,该公司又将超低电压版的Mobile Pentium III-M的工作频率提高到了750MHz(工作电压为1.1V时、工作电压为0.95V时频率为350MHz)。

  也就是说,英特尔通过改进加工工艺及采用更微细的工艺技术,已经超过了Transmeta公司。也就是说英特尔即使不对CPU内核进行更新换代、仅凭更微细的加工技术就足以实现Transmeta等新兴CPU制造商所赖以生存的根本--新设计方法所能达到高性能和低耗电。