處理器 悲情英雄的四十年 AMD的興起、衰落及未來

wu999

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悲情英雄的四十年 AMD的興起、衰落及未來
 
AMD,這個幾乎與Intel同時誕生的公司也跟Intel糾纏了四十年了,從最初的X86備胎到轉正,再到發展壯大以致於被Intel視為眼中釘,她也一度把Intel逼得為P4頻率一事下跪致歉,但是更多的時候還是處在Intel的巨人陰影下。無論你是否喜歡她,每個人心裡都希望AMD能更強大一些,因為真正的消費者並不希望X86只有一個選擇。

可惜天不遂人願,四十多年來 Intel越來越強大,AMD依然還在盈利邊緣掙扎。當他們正式宣佈一隻腳邁進ARM領域之後,大家應該想得到X86時代不同以往了,AMD需要向藍海前進了,去尋找X86架構力有不逮的更廣闊的市場。這並不意味著X86的末日,AMD也不會完全放棄X86處理器,不過多年後我們或許會這樣回憶:AMD公司在X86領域曾經也是數一數二的公司的。

別誤會,我們並不是在唱衰AMD,相反我們非常希望看到有一個強大的AMD。今天我們要做的是回顧AMD過去走過的路,再談談AMD未來要走的路。無論如何,她都應該是一家值得敬重的公司,就像堂吉訶德一樣,雖然悲情,但總是個英雄。

對於技術狂熱者來說AMD一直都帶來令人激辯的話題,它的歷史也為數不清的討論提供了豐富材料,以及惹起不同陣營愛好者間的敵視。它曾被認為是英特爾的真正對手,但現在的衰落卻引來無數不解。其實我們更應該問:為什麼這家公司可以生存這麼長時間?在回顧它的往昔,檢視現在和展望未來時,我們將會探索這個問題。

AMD的崛起
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創立初期
1969 年5月,在Jerry Sanders(仙童公司的市場總監)帶頭下,七位仙童半導體公司前雇員成立了AMD公司。那時英特爾推出了4004處理器這款新產品。這些人從仙童和美國國家半導體公司走出來另立門戶,雖然付出了這樣的努力,但AMD一開始就已經不被看好。在2000年前,AMD都一直盡力去擺脫英特爾的陰影。

回到1969年,成立數月後,AMD從英特爾的家園——加利福尼亞的聖克拉拉搬到了桑尼維爾。他們重新設計出具有更高效率和速度的IC。初期電腦產業對品質控制有多種要求,AMD按美國的軍用規範設計晶片帶來了巨大優勢,邏輯晶片的設計生產繼續穩定增長。
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  1975年,AMD已成長為一間大公司。那年出現了Am2900處理器家族,包括多工器,算數邏輯單位,系統時鐘發生器和存儲控制器,部分技術在現在的CPU中仍可找到,但那時這些都是分離的積體電路。AMD也開始了對英特爾8080處理器進行逆向工程,在1976年AMD和英特爾達成了交換授權合約後 ,原來命名為AM9080的產品改名8080A,這個過程花費了AMD 325,000美元(相當於現在130萬美元)。

1977年 8085處理器(3MHz)誕生,隨後1979年在德克薩斯州的奧斯丁,AMD又成功製作了8086(8MHz)和8088(5-10MHz)處理器。在 1982年公司走向了一個新階段,IBM開始從大型主機向PC遷移,相應的設備打算外包出去。IBM為了保證PC/AT的正常供應,選擇了英特爾的 8086處理器作為供應的配件,而AMD的產品則作為第二供應源。

與英特爾結怨
1982 年2月英特爾和AMD簽訂了一份合約,後者除了向IBM,還可以為其他IBM兼容機商——如康柏,生產8086、8088、80186和80188處理器。在這年年末,AMD也開始生產英特爾80286性質的Am286處理器,這是第一款真正意義上的PC處理器。當英特爾的型號還處在6-10MHz 時,AMD的已經達到8MHz並繼續往上提高速度,達到16-20MHz,超越了英特爾。

這情況顯露出早期PC市場發展迅速。Am286性能比80286強,令英特爾打算阻止AMD往後的發展,於是把它剔除在下代的386處理器之外,然後就出現了訴訟,持續了四年半。法官判定英特爾並沒有義務把每一代的產品都授權給AMD,這顯現了英特爾對AMD已經不再有任何善意。
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  後來IBM的PC市場佔有率從55%增長到84%,英特爾在這時拒絕給AMD 386處理器的授權。AMD得不到相應規格資料,於是花了五年時間去按照80386重新設計出Am386,這並不簡單。在英特爾的386處理器達到 33MHz時,Am386DX達到了40MHz,接近486的水準。這是AMD第一次提供更高性價比的產品,可能為很多人熟知。

逐漸壯大
Am386 成功後,1993年40MHz的Am486處理器面世。比起33MHz的英特爾i486處理器,AMD在相同價格下提供了性能約高出20%的產品。在整個 486階段都是這種AMD領先的情況,當英特爾的486DX達到100MHz時,AMD則已到了120MHz。這樣的好勢頭令AMD收入大增,1990年時還是10億,1994年時達到了兩倍的20億。
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  1995年,AMD推出Am5x86處理器,讓用戶可以直接從舊機升級。Am5x86 P75+型號達到150MHz,“P75”表示它的性能相當於英特爾的奔騰75,“+”表示AMD的處理器比英特爾的產品稍快一些。英特爾在這時已經開始改變了產品的命名規律,希望拉開和AMD及其他處理器供應商的差距。無論是用戶單獨新買還是升級購買,Am5x86都在市場上為AMD賺了很多錢。通過 Am286,386,486系列處理器,AMD延續著自己的發展。

1996年,AMD推出了首款自主研發的處理器,5k86,後來改名為 K5,用於和英特爾的奔騰及Cyrix 6x86系列展開競爭。比起Cyrix的產品,K5具有更佳的浮點單元,大體和奔騰100持平,在整數運算方面則達到了奔騰200的水準,這是AMD歷史上的關鍵點。不幸的是,因為設計和製造問題,這個專案沒能達到預期目標,產品很遲才上市,引致銷售不佳,錯失時機。

在這個時期,AMD花了 8.57億收購NexGen。這是一家無晶圓廠的小型晶片公司,處理器都是由IBM代工製造。NexGen展示其Nx686達到了180MHz的速度,但 AMD卻在研發更高速度的CPU過程中遇到了問題。在收購後,Nx686成為了AMD的K6,原來的AMD K6則被廢棄了。
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  當AMD崛起時,英特爾在與K6的早期交鋒中走著下坡路。奔騰、奔騰2、奔騰3時期雙方都鬥得很激烈。K6令AMD獲得了更大的成功,事實上這還得感謝前英特爾員工Vinod Dham。他在1995年離開了英特爾,後來到NexGen工作,並為K6的研發付出了很多。

當K6在1997年上架時,它提供了奔騰MMX以外的可行性產品選擇。當英特爾還在向Netburst架構蹣跚前行時,K6變得越來越強大,從233MHz起步,到1998 年1月的300MHz版本,再到5月350MHz的K6-2,然後到9月的550MHz。K6-2引入了AMD的3DNow! SIMD指令集(類似英特爾的SSE),程式師需要另外加入新的指令,編譯器也需要重新編寫才能使用這種新特性。

和K6一樣,K6-2具有很高性價比,通常只有英特爾奔騰處理器一半的價格。K6的最後一代——K6-3是複雜的CPU系列。K6有880萬電晶體,K6-2是940萬,K6-3 達到了2140萬。它也帶來了AMD的PowerNow!技術,能根據負載量動態調整時鐘速度。最終K6-3發展到570MHz,這時要再發展下去已經很艱難,其生命時期也將結束,為了更好地和奔騰3進行競爭,K7出現了。

黃金歲月
1999 年K7降臨,名字叫Athlon,也就是速龍了。它代表了AMD的黃金歲月,從500MHz開始起跳,使用新的Socket A插口,內部系統匯流排來自DEC的授權,為200MHz,當時英特爾的為133MHz。2000年更帶來了Athlon雷鳥,支援DDR記憶體,具備全速 L2 on-die緩存,為很多超頻者所喜愛。
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  雷鳥和其後的Palomino、Thoroughbred、Barton、Thorton在新世紀前五年與英特爾的奔騰4交戰了很多回合,通常都是使用低價策略。Athlon在2003年9月有了K8(代號ClawHammer),之後又有了Athlon 64,把64位運算能力加入到x86架構。

這裡只介紹了AMD的幾個關鍵時期,這時英特爾花費了大量金錢到Netburst架構,也慢慢陷入唯主頻論的誤區(尤其是早期的奔騰4),同時也顯現出其自大。

但為什麼之後AMD沒有繼續其成功之路?這就是眾多人的爭辯所開始的地方了。

AMD的衰落
  在2006年早期出現了不止一個因素令AMD的發展勢頭出現逆轉,包括公司的衰落和自身的管理不當,對未來的錯誤預計,已獲得的成功,英特爾獲得的機遇和施加的打壓。從英特爾的說起吧。
Netburst架構的設計重塑了之前的CPU設計思路,原本是想用更高的頻率來獲得更高的性能,這被視為Netburst架構的一個最大缺陷。
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  不管什麼原因,英特爾轉向了舊款奔騰Pro和奔騰M CPU架構並成功打造新款奔騰4。英特爾Conroe架構的出現令它開始掌握主動權。它向移動處理器的設計方向轉變,而這也符合市場的變化。

AMD受已獲得的成功拖累。在英特爾忙於發展Core 2 Duo和新的965/975X晶片組時,AMD卻推出與Socket 939不相容的AM2插口主機板,而AM2插槽的CPU只能帶來少量的性能提升。

在英特爾發佈Conroe的前三天,AMD打算出奇招。在2006年6月24日,AMD宣佈將以54億購買ATI。其中43億為現金,另外11億來自5800萬股份。這是一次巨大的商業賭博,並且令AMD付出了很大代價。

ATI 的價值被高估了,最後AMD承認高估了ATI 26.5億的商譽價值。因為缺乏管理方面的先見,為ATI提供掌上型設備圖形加速技術的部門,Imageon,被6500萬低價賣給高通(Imageon 變成了現在的Adreno),而數位電視和電視分線盒的32位元片上系統Xilleon則以1.928億賣給博通。

在AMD宣佈完成了ATI的收購後,在2006年10月25日正式公佈了Fusion,這令AMD花了五年去搞Brazos和Llano,推遲了產品的出現。
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  Conroe(Core 2 Duo)發佈兩周後,AMD的CEO梅耶爾宣佈四核處理器Barcelona終結。AMD還學了英特爾不好的東西,CPU在少數情況下涉及到緩存讀寫時會出現鎖定情況,這種TLB錯誤導致AMD K10產品出現嚴重問題。雖然一個BIOS補丁就可以解決此問題,但會帶來處理器約10%的性能損失。改進過B3步進的CPU雖開始供應,但對銷售和聲譽已經造成破壞。

AMD還錯過了在小型處理器方面發展的時機。GlobalFoundries(AMD之前的晶圓製造廠,在2009年3月出售)在32納米技術方面遇到問題,進展緩慢,令Llano和Bulldozer大批量上市的時間嚴重推遲。

除了這個,英特爾還使用了一些不正當的手段。它通過壟斷地位,向OEM廠商支付約十億的錢,讓他們推出的新電腦不搭載AMD產品。

在2007年第一季度,英特爾向戴爾支付了7.23億以確保自己成為唯一的處理器和晶片組供應商,之後AMD在對英特爾的訴訟中獲得了12.5億的和解費用,看起來有些少,而AMD也不能為現有客戶提供足夠的CPU。

最後是令AMD衰落的管理問題,放棄廣告宣傳以及缺乏商務軟體支持,只顧半導體技術的研發是不行的。缺乏長遠的規劃和僵化的領導能力也導致了問題出現。

以現時的情況看來,AMD要重新回到優勢地位,除了要避免各種失誤,他們還要祈求英特爾的產品出現很大問題,但可惜這似乎不會發生。

以英特爾的經營理念可以防範那些也許會出現的問題。不像AMD,英特爾具有很長遠而嚴謹的計畫,產品精良而多樣,行銷,研發,軟體方面都有充足預算,晶圓廠按時間表生產產品,這些因素都決定了AMD需要在市場上苦苦掙扎。

這並不意味著AMD不能再次興盛。它可以把多付給ATI的25億(伴隨貸款利息)分配到需要的地方,尤其是研發方面去改良產品,提高產品發佈速度。現時AMD的地位也有利於向英特爾提出反壟斷訴訟。

AMD的未來
  合併,出售,還是注資?都不大可能。AMD的眾多價值來自它的x86/x86-64智慧財產權,其他買家收購的話將希望x86授權不會落入英特爾手中,所以市場收入只能單獨依靠特許使用金,這些特許使用金來自對英特爾64位擴展技術的授權。

合併之所以不大可能是因為能進行合併的公司雖然需要x86技術,但更青睞ARM架構,而潛在的買家在合併後還要對付難搞的英特爾。

最後,來自大股東的注資,如擁有AMD 15%股份的Mubadala,這也不大可能出現。現時他們不想投資太多。Mubadala的資產接近500億美元,由阿布達比酋長國和Al Nahyan擁有。Al Nahyan是阿拉伯聯合酋長國七個掌權家族之一,資金來說是不成問題的。

AMD公司的董事會CEO羅瑞德對公司未來方向相當明晰,有著全新理念。他打算退出那些不能占得什麼好處的市場,同時令資源和工業生產在一個更公平的競爭環境及新興市場裡最大化。這樣的調整是一場賭博,但保持原有的方式基本上是死路一條,所以是需要作出艱難決斷的。2013年新一輪的裁員令AMD節約開支,到第三季度應該會達到收支平衡。
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  幾乎肯定會令AMD大為改善的是下一代遊戲機。AMD將會從遊戲機的處理器供應中獲得穩定收入。順利的話這會推動AMD的圖形技術發展,並大大促進遊戲機和電腦遊戲融合的情況出現。

AMD似乎也在調整中力求保障Radeon系列產品線。AMD和英偉達都受制於矽晶片的製造成本,如果遊戲的開拓工作持續帶來畫面品質的提升,更高解析度的面板成為主流,AMD零散的市場就會整合起來得到提升。
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  AMD的下一代代號為“Sea Islands”的圖形處理器會在2013年第一季度末出現,是28納米技術產品,屬於對已有的Radeon HD 7000(南方群島)架構進行調整,而不是大改進。性能提升預計約為10%-15%,有著更高的處理器效率,時鐘速度稍高,電源功率降低,並有更多著色器。

在處理器相同的情況下,性能的巨大提升需要更高的功率。28納米仍是現時的選擇,直到TSMC在2014年過渡到20納米。很難想像現時AMD會得到很大的發展。

長遠來說AMD可能會退出傳統CPU市場,而AMD會盡可能延長當前架構的生命週期。最初可能會在2013年出現的壓路機被延至2014年,而挖掘機則被推得更後了(如果還存在的話)。
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  打樁機現在會繼續服役直到2013年,可能會有所升級。壓路機的意外推遲也帶來了Kaveri APU的出現,它作為Trinity的繼承者會在2013年發佈。預期Kaveri結合了壓路機的邏輯核心和GCN(HD 7000系列)圖形核心。AMD在今年6月於西雅圖召開Fusion開發者大會並宣傳Kaveri。當時他們已作好計畫,但這個計畫在四個月後變得很糟糕。

無論Kaveri有多好,又或是屬於20納米技術的處理器,現在它已在路線圖上消失。這個處理器系列本來還預計由 Globalfoundries以28納米技術製作,現在它的位置被Richland取代,Richland看起來像是改進了的Trinity APU,配以Bolton晶片組。

隨著對應Trinity APU的Bolton D4晶片組(支持8×SATA 6GB/s,4×USB 3.0,14×USB 2.0,4 PCI-E)到來,AMD和它的董事會夥伴可以進行一些宣傳了。1090/1070晶片組主機板可以填補原有的空位,嘗試為AMD賺些錢。

在桌面領域AMD的境況似乎會保持原樣,並且在英特爾的Haswell到來後會失去更多市場,而移動計算領域APU可通過OEM廠商去爭取到一些勝利。

AMD 在2013年沒有重大的產品出現,除了Kabini,這是嵌入式產品Brazos在明年年中的繼承者,另外可能還有低於5瓦的片上系統(SoC)Temash。雖然以後將有英特爾的Avoton淩動(傳聞是八核),ARM的Cortex-A15/A50,但隨著平板電腦和筆記型電腦市場的穩步增長,AMD可能也會嘗試以新的設計去取勝。

AMD向著ARM設計方向發展,他們已保證在2014年加入64位ARM架構的皓龍伺服器CPU,並且在這年會進行SeaMicro的佈署。AMD仍在為這個目標奮鬥著。

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SeaMicro可以提供ARM架構的伺服器,但不是AMD的產品,當SeaMicro能從事這方面的工作時,戴爾、惠普、Penguin、 System Fabric Works,還有Boston都已經開始研發Marvell,Calxeda和AppliedMicro這些ARM處理器。AMD計畫使用哪種類型的 ARMv8-A架構還有待觀察。使用這核心的還有英偉達的Logan Tegra和大量的Cortex-A50供應商,他們都會進入市場。

最後,AMD能否成功要看它未來的眼界,還有應付對手的方式。

資料來源:http://www.techspot.com/article/599-amd-rise-and-fall/
 

Happypc

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嗯~弟還有一顆K7-Athlon雷鳥,第一顆進GHz的屌U ! :MMM:

但最懷念的是K8 單路Opteron及FX系列 ! :MMM:
 

wu999

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目前K8服役中...提供我家小朋友玩玩
 

elsa20216

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我現在目前還有一顆 AMD K6-2 500MHz 跟 Opteron 140 的CPU
真懷念剛組 K6-2 500時
一堆同學搶著試用我的電腦哩~ (當時的CPU是看時脈來決定效能的~)
 

wantedsanzo

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這文章怪怪的
以前486時代,amd被攻擊的都是浮點運算問題,直到k6時代才稍微好一點
而k8個人覺得是比較成功的產品,也讓一些大pc廠商開始推出amd inside的東西
可是後來開發的cpu都雷聲大雨點小
加油吧!我可是從4x86就一直使用到現在...
 

ping90029

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蠻有深度的文章,帶領大伙一塊見證一大名廠的興衰史;ranger;

壓路機推遲發表,代表研發過程可能遭遇瓶頸,前景堪憂…

不過精神上還是支持AMD的,加把勁,希望該公司能轉型成功,嘉惠更多消費者。
 
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jior

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這文一出感覺有股淡淡的哀傷,好像已經是過去式了一樣
 

无所不至

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AMD要继续加油咯!!;cheer2;
如果处理器的市场被Intel独大的话,对消费者来说肯定不是好事
 

79993572

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想到以前高中還在玩火鳥.....雷鳥一上機就燒掉XDD
 

er104475

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有些地方翻譯怪怪的,看不是很懂
不過還是希望AMD能多加油,不能就這樣倒下
 
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