Главная страница Visual 2000 · Общий список статей

Что происходит на рынке микропроцессоров для ПК

Андрей Колесов

© 1999, Андрей Колесов
Авторский вариант. Статья была опубликована c незначительной литературной правкой в газете "Модус" № 15/99, с. 6-8

В целом тут все обстоит как обычно...
Cyrix приказал долго жить?
AMD: то взлет, то посадка
Вперед, несмотря ни на что
А тем временем Intel...
Впереди — Merced
СНОСКИ


В целом тут все обстоит как обычно...

В целом тут все обстоит как обычно за последние 10 лет: Intel доминирует на рынке, а AMD держится за свои традиционные 15 процентов. Правда, третий известный игрок на поле процессоров x86 пропал из виду: весной корпорация National Semiconductor (которой принадлежит фирма Cyrix) заявила о прекращении производства процессоров для ПК — гонка за лидером оказалась слишком утомительной для такого гиганта, как NS.

Справедливости ради нужно отметить, что в США имеется еще пяток компаний, выпускающих x86-совместимые процессоры, но их суммарная доля не превышает 5 процентов рынка и они здесь погоду не делают. Тем не менее в прошлом году на волне интереса "ПК за минимальные деньги" в России появилась продукция одного из таких производителей, фирмы IDT (о ее процессоре WinChip мы писали в "Модус" N 4/99, с. 11).

Таким образом ситуация на рынке процессоров для ПК по-прежнему развивается под знаком конкуренции Intel и AMD, но я бы не стал повторять расхожие комментарии типа "Кто кого: Intel или AMD?". На самом деле ни о каком "смертельном единоборстве" не может быть и речи, так как мы имеем дело с соперниками из разных весовых категорий. Тем не менее ситуация развивается достаточно стремительно.

В начало статьи

Cyrix приказал долго жить?

На фоне респектабельной по форме конкуренции (или лучше сказать сосуществования) Intel и AMD компания Cyrix всегда отличалась своей задиристостью. В отличие от AMD, которая традиционно шла в кильватере архитектурных решений Intel (пути AMD и Intel разошлись в начале 1998 года, но это тема отдельного разговора), Cyrix традиционно говорила о своей независимости в области архитектурных решений. Более того, эти решения, по ее словам, должны быть самыми лучшими в мире ("новая модель Cyrix (или AMD) составит реальную конкуренцию лучшим процессорам Intel"), хотя на практике каждый раз получалось, что главное их достоинство — низкие цены.

До 1997 года деятельность Cyrix во многом опиралась на сотрудничество с IBM, точнее — с ее подразделением IBM Microelectronics, которое занималось собственно производством микросхем. Взаиморасчеты выполнялись на бартерной основе: часть изготавливаемых процессоров IBM распространяла по своим каналам под собственной торговой маркой. Однако в сотрудничестве с IBM что-то не сложилось, и осенью 1997 года Cyrix была приобретена корпорацией National Semiconductor, которая является одним из мировых лидеров в микроэлектронике (правда, в основном в области аналоговых микросхем).

Но и это не помогло — деятельность Cyrix продолжала оставаться убыточной и в мае нынешнего года NS сообщила о прекращении производства микропроцессоров для ПК. И это несмотря на почти уже готовую к эксплуатации фабрику в Саут-Портленде, где реализована технология 0,18 мкм.

Однако это совсем не означает, что "дело Cyrix умерло". Во-первых, NS собирается активно развивать производство x86-совместимых процессоров линейки MediaGX. Данная высокоинтегированная микросхема, реализующая идею System-on-a-chip ("система на одном кристалле"), включающая, в частности, аудио- и видеоподдержку, не может конкурировать с процессорам Intel в обычных ПК, но зато идеально подходит для дешевых, хотя и не столь мощных систем типа Web-приставок, бытовых устройств и пр.

Кроме того, вполне вероятно, что новый проект Cyrix по созданию "процессора седьмого поколения" <*> под кодовым названием M3 (или Jalapeno) будет все же реализован другим инвестором. Перспективные проекты в области высоких технологий просто так не исчезают бесследно. По крайней мере, уже в конце июня стало известно, что компания VIA Technologies заявила о намерении приобрести у NS бизнес по производству x86-совместимых процессоров.

В любом случае "свято место пусто не бывает". Похоже, что за третью позицию в семействе x86 собирается бороться компания IDT со своим процессором WinChip.

В начало статьи

AMD: то взлет, то посадка

Традиционный, связанный со сменой поколений микропроцессоров Intel, период увеличения доли AMD на рынке закончился (предыдущий был пять лет назад при переходе от 486 к Pentium). Его пик пришелся на 4-й квартал 1998 года, когда, по оценкам экспертов, системы на базе AMD K6 в розничной продаже составляли не менее 50% (в США — до 40%). Сейчас же их доля упала до обычных 10-15%.

Одна из причин данного снижения — последовательное ценовое давление Intel, которая уменьшила цены на Celeron до небывало низкой отметки (сегодня модель 366 МГц стоит в рознице 70 долл., старые же Pentium никогда не опускались ниже отметки 90-100 долл.). В результате проявились привычные финансовые проблемы AMD — если в 1998 году компания закончила хоть и с небольшой, но все же прибылью (104 млн. долл. при доходе в 2,5 млрд. долл.), то уже в первом квартале нынешнего года были зафиксированы убытки в 128 млн. долл. (Подробнее о бизнесе AMD в 1998 году, см. "Модус" N 4/99, с. 11).

Тут нужно обратить внимание, что проблемы AMD непосредственно вытекают из принятой ею бизнес-модели: "такие же процессоры как у Intel, но дешевле". Низкая стоимость товара — это очень привлекательно для покупателей, но возникает естественный вопрос: за счет чего она достигается?

С одной стороны, это объясняется сокращением расходов на НИР/ОКР — за счет лицензирования готовых технологий или создания собственных решений с учетом уже апробированных кем-то технологий. Существенная экономия может быть и в затратах на маркетинг — основное бремя рекламы, естественно, ложится на того, кто продвигает на рынок принципиально новые продукты. Однако такие статьи экономии изначально предполагают строгое движение за лидером "в кильватерной колонне". Выход из-за спины ведущего — и сразу же сила сопротивления возрастает, можно резко потерять скорость и отстать навсегда. Все прелести и издержки лидерства AMD хорошо ощутила, опередив Intel с выпуском собственного расширенного набора команд 3DNow!

С другой стороны, снижение стоимости может приводить к падению рентабельности бизнеса. Что мы и видим последние, по крайней мере, пять лет: рентабельность Intel составляет порядка 30%, прибыль в абсолютном выражении также растет на 25-35% в год, а у AMD все показатели стоят примерно у нулевой отметки. А ведь прибыль — это не только выплата дивидендов акционерам: это увеличение курса акций, а значит привлечение инвестиций для развития.

В результате бизнес AMD напоминает хождение по замкнутому кругу: в период повышения спроса на ее процессоры (как это было в прошлом году) компания не может увеличить их выпуск из-за нехватки производственных мощностей, а объем необходимых капиталовложений резко ограничен из-за недостаточной рентабельности бизнеса...

В такой ситуации задача стопроцентного заполнения рынка своими процессорами выглядит для Intel более реальной, но все же и она трудно выполнима. Во-первых, "выдавить" с рынка сегмент самых дешевых моделей действительно сложно — там есть немало ниш. А во-вторых, корпорация в этом, наверное, не очень-то заинтересована — 20-процентная доля чужих процессоров нужна ей самой, чтобы не попасть под действие антимонопольных законов.

Сказанное выше отнюдь не является каким-либо упреком в адрес AMD. Наоборот, нужно отметить выдающуюся роль этой компании в прогрессе микрокомпьютеров: дыхание в спину Intel (и это уже почти пятнадцать лет, при постоянном выбывании из гонки других ее участников) — лучший стимул для лидера и отрасли в целом. Все пользователи ПК (и автор этих строк) искренне заинтересованы в повышении доли этой компании на рынке, в обострении конкуренции. Вот только как это сделать?

В начало статьи

Вперед, несмотря ни на что

Тем не менее, AMD как опытный боец, отлично понимает, что единственная возможность поддержки бизнеса — постоянное движение вперед. В феврале она выпустила новую модель процессора K6-III, в которой впервые реализовала встроенную кэш-память второго уровня (256 Кб). Однако, несмотря на весьма неплохие характеристики, этот микропроцессор является, скорее, конкурентом Celeron (уступая ему по стоимости!), чем моделей Pentium II/III. Это особенно заметно при работе с "тяжелыми приложениями" типа Adobe Photoshop, когда, в частности, сказываются традиционные преимущества Intel в реализации блока с плавающей запятой. Не говоря уже о возможности создания многопроцессорных систем на базе K6.

Тем не менее еще весной нынешнего года стало понятно, что несмотря на активные попытки продлить жизнь архитектуре компьютеров на базе интерфейса Socket 7 (и его усовершенствованного варианта Super 7), время систем класса "обычный Pentium" безвозвратно уходит. Поэтому главным стратегическим оружием AMD в борьбе с Intel должен стать новый процессор Athlon, который ранее был известен под кодовым названием K7. О начале поставок первых моделей этого процессора (с тактовыми частотами 500, 550 и 600 МГц) было объявлено в конце июня.

Внешней вид Athlon очень напоминает Pentium II. Разъем нового процессора также похож на Slot 1, но на самом деле это новый системный интерфейс AMD Athlon (рабочее название — Slot A), базирующийся на протоколе шины Alpha EV6 разработки Digital. В принципе она спроектирована для работы на частоте до 200 МГц, но пока имеются модели компьютеров только с частотой 133 МГц.

Напомним, что AMD выбрала такой разъем не совсем по своей воле — использование Slot 1 было недоступно ей из-за лицензионных ограничений Intel. Физически Slot A совпадает со Slot 1 (аналогичное число и расположение контактов), но логика работы интерфейса и значение электрических сигналов отличаются. Тем не менее адаптация к отличиям двух разъемов может быть выполнена с помощью достаточно простых установок на материнской плате (перемычки, разные варианты BIOS и пр.). Так что, как и ранее, скорее всего мы будем иметь дело с универсальными системными платами, позволяющими установку процессоров и Athlon, и Pentium II/III.

Несколько слов об архитектуре Athlon. Встроенная кэш-память первого уровня у него составляет 128 Кб (в два раза выше, чем у Pentium). Кэш второго уровня имеет пока 512 Кб (теоретически может расширяться до 8Мб), располагается на процессорной плате и работает на половинной тактовой частоте процессора (как у Pentium II). Важным отличием Athlon является полностью конвейерный суперскалярный блок операций с плавающей точкой, выполняющей две инструкции за такт. По заявлению представителей AMD, новый процессор содержит суперконвейерную, девятипозиционную суперскалярную микроархитектуру, улучшенный механизм предсказаний переходов, поддержку многопроцессорных конфигураций и ряд других новшеств. Разумеется, он поддерживает и набор инструкций 3DNow!

Конечно, для оценки реальных достоинств Athlon и понимания того, что скрывается под термином "Athlon - это модель седьмого поколения", потребуется некоторое время, но сегодня видно, что данный процессор собирается конкурировать не просто с Pentium II/III, а со старшим представителем этого семейства — Xeon. В то же время проводить сравнения с будущим Merced не имеет смысла — Athlon остается в рамках семейства 32-разрядных систем.

Первые версии процессора AMD Athlon произведены по 0,25-микронной технологии на заводе Fab 25 в Остине (штат Техас, США). Стоимость его моделей при оптовых поставках следующая: с тактовой частотой 600 МГц — 699 долл., 550 МГц — 479 долл., 500 МГц — 324 долл.

В начало статьи

А тем временем Intel...

Нет, не "разминается в буфете". Intel, как и положено лидеру, рвется вперед. Похоже, проблемы перехода от платформы Socket 7 к Slot 1 закончились в прошлом году. В первом квартале 1999 года отмечен рост как доходов, так и прибыли по сравнению с аналогичным периодом годичной давности. (В "не очень удачном" 1998 году доход и прибыль Intel составили 26,3 и 6,1 млрд. долл. соответственно. Сравните с приведенными выше показателями AMD.)

В первом квартале Intel представила свои новые процессоры Pentium III с расширенным набором команд для 3D-графики (см. Модус" N 1/99, с. 10). Зимой же она отметила выпуск 100-миллионного микропроцессора с с архитектурой P6. Во втором квартале корпорация представила модели для портативных (Celeron 333, 366 и 400 МГц и Pentium II 400 МГц) и настольных систем (Celeron 466 МГц и Pentium III 550 МГц).

Отметим, что модель Pentium III 550 МГц попала в разряд "невыездных" для России: она попадает под ограничения Департамента по торговле США на поставки вычислительной техники странам "с контролируемой экономикой", в число которых входят Россия и Китай. Аналогичная ситуация уже возникала в прошлом году, когда модель Pentium II 450 МГц превысила планку, установленную на тот момент времени. (Точнее, количественная граница фиксируется в виде числа условных операций в секунду. В прошлом году она была равна 1000 млн. оп/с, а в этом — 1200 млн. оп/с).

Тем не менее подобные ограничения довольно легко обходятся (одним из наиболее активных борцов за их отмену является сама Intel). Не говоря уже о "сером" импорте через третьи страны, имеется совершенно легальный вариант получать Pentium III 550 МГц в виде коробочного варианта "In Box", который пакуется в Голландии (там запреты США не действуют.)

Из перечисленных выше новостей наиболее интересной, однако, представляется выпуск Pentium II 400 МГц для мобильных систем. Дело в том, что для производства этой модели впервые применена технология 0,18 мкм. Таким образом Intel сократила срок смены микроэлектронной технологии до двух лет (даже меньше: первые процессоры по технологии 0,25 мкм — мобильные Pentium/MMX 200/233 МГц — были выпущены в сентябре 1997 года). По планам корпорации, в следующем году на 0,18-мкм производство будут переведены 5 крупнейших заводов, обеспечивающих выпуск почти всего объема микропроцессоров Intel.

Еще более любопытной стала информация о начале работ Intel по переходу на использование 300-миллиметровых (12-дюймовых) кремниевых пластин для изготовления электронных микросхем вместо применяемых сегодня 200-миллиметровых (8 дюймов) (подробнее о производстве процессоров Intel см. "Модус" N 1/98 и 23/98).

Полигоном освоения новой 300-миллиметровой производственной технологии станет экспериментальная фабрика D1C в штате Орегон, где в начале 2000 года Intel приступит к установке соответствующего оборудования. Фабрика будет включать "чистые комнаты" площадью 12 тыс. кв. м.,стоимость ее строительства и оснащения составит около 1,2 млрд. долл.

Планируется, что промышленное использование 300-миллиметровых пластин начнется в 2002 году применительно к 0,13-микронной технологии, а серийный выпуск микросхем с 0,13-микронными нормами начнется за год до этого на базе 200-миллиметровых подложек, причем Intel будет впервые применять медную металлизацию на своем производстве <**>.

Пока Intel еще не решила, какие серийные фабрики будут первыми переоснащаться под применение 300-мм пластин, так как сейчас ключевой задачей является переход на технологию 0,18 мкм. Первые образцы серийных микропроцессоров с ее использованием появились 15 июня (ими стали новые чипы для мобильных компьютеров Pentium II и Celeron с тактовой частотой 400 МГц).

1,5-кратное увеличение диаметра пластины позволяет выращивать на ней в 2,25 раза больше кристаллов, т.е. значительно повысить производительность оборудования. По оценкам Intel, в целом это позволит снизить себестоимость чипа на 30%, но реально будет достигнуто лишь после массового внедрения новой технологии, что требует соответствующей поддержки со стороны ее смежников.

По оценкам экспертов, наиболее простым вопросом является производство самих исходных пластин (Intel приобретает их у третьих фирм, не уточняя, у каких конкретно). Хотя получение сверхчистого кремния (не более 0,000001% примесей) и выращивание из него монолита диаметром 300 мм с идеальной кристаллической структурой является серьезной научно-технической задачей.

Ключевым вопросом является отработка применения фотолитографического производства для пластин увеличенных размеров (чем занимается Intel) и создание под эту технологию соответствующего оборудования (чем занимаются другие). В этой связи отметим, что прогресс микроэлектроники базируется на развитии соответствующей отрасли электронного машиностроения, которая в свою очередь требует не только колоссальных инвестиций, но и соответствующего общего уровня машиностроения.

Ситуация в данной сфере характеризуется двумя факторами. С одной стороны, в отличие от конечной продукции электроники, производство оборудования для нее всегда было "закрытой зоной", контролируемой государством. С другой, — стоимость научно-производственных задач здесь такова, что решение всего круга вопросов не под силу отдельному государству: по каким-то видам оборудования лидируют американские компании, по другим — японские, немецкие, французские и пр. Характерно, что Intel, открыто показывая свое производство, не называет своих поставщиков оборудования, сообщая лишь, что это "ведущие производители из разных стран мира."

Таким образом начало работ Intel по использованию пластин увеличенного размера фактически знаменует переход всей отрасли электронного машиностроения на новые технологические стандарты. Соответственно фабрика D1C должна стать полигоном отработки не только технологий Intel, но и нового поколения оборудования для электронного производства. Этот момент президент корпорации Крейг Барретт охарактеризовал следующим образом: "мы считаем, что настало время перехода всей компьютерной индустрии на кремниевые подложки нового поколения, размер которых будет больше нынешних."

В начало статьи

Впереди — Merced

Ну, а что касается развития архитектуры процессоров, то тут стратегические интересы Intel связаны с предстоящим выпуском 64-разрядного Merced в начале 2000 года.

Отметим сразу, что его появление совсем не означает прекращения развития линии 32-разрядных процессоров, которое сегодня представлено линией Pentium III. На самом деле, с точки зрения теории вычислительной техники именно 32-разрядная архитектура является наиболее оптимальной для решения большинства компьютерных задач. 64-разрядные системы пока используются только для решения некоторых уникальных проблем. По крайней мере для ПК такие процессоры в обозримом будущем просто не нужны. Так что 32-разрядные процессоры будут жить и развиваться, если не вечно, то очень-очень долго; более того, составлять основу массового компьютерного рынка.

По сути дела выпуск Merced означает для Intel начало борьбы на принципиально новом для нее сегменте рынка сверхвысокопроизводительных систем. И борьба эта будет вестись в двух направлениях: с конкурентами в лице компаний, уже обживших данный класс систем (IBM, Digital, HP, Sun), и с пользователями, которых нужно убеждать, что "64-разрядные системы — это то, что вам нужно".

Подготовка к выходу в свет 64-разрядного первенца Intel идет полным ходом. В конце мая Intel и Hewlett-Packard (Merced — это совместная разработка двух компаний) официально опубликовали (в том числе на своих Web-узлах) подробную информацию о наборе инструкций 64-разрядной архитектуры IA-64. Таким образом программисты всех стран мира уже могут начать разработку приложений для нового поколения компьютеров.

А за две недели до этого было сообщено о создании инвестиционного фонда Intel-64 с активами, состоящими из корпоративных акций на сумму около 250 миллионов долларов. Целью деятельности фонда является финансирование компьютерных фирм, занятых разработкой качественно новых Internet-приложений и программного обеспечения уровня предприятия для компьютеров на базе IA-64. Участниками (инвесторами) фонда стали многие ведущие американские корпорации (не только компьютерные). В конце июня прошла информация о первых пяти компьютерных фирмах, которые получили вложения средств со стороны фонда Intel 64.

Технологическая и маркетинговая гонка на рынке микропроцессоров продолжается. И ей не видно конца.

В начало статьи

СНОСКИ

<*>

Термин "седьмое поколение" мы берем в кавычки потому, что никто пока не сформулировал отличие "седьмого" поколения от "шестого", и даже от "пятого". Традиционно, понятие поколения в семействе x86 было связано с обновлением моделей процессоров Intel (.., 486, p5, p6, p7). Но процессор Merced (p7) представляет собой качественно новую 64-разрядную систему, поэтому сравнивать 32-разрядные проекты Cyrix (M3) и AMD (K7) представляется просто неуместным.

<**> Речь идет о металлизации при CMOS-технологии. Традиционно здесь используется алюминий как более технологичный материал. Медь усложняет производство, но позволяет улучшить характеристики микросхемы за счет более высоких проводящих свойств. Сегодня медь уже применяют ряд производителей, в частности Motorola.

В начало статьи