解構英特爾創新矩陣,六大技術戰略拳拳到肉,撐起未來!

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2018年末至2019年初,這對英特爾來說,註定是一個難忘的冬季。

這個冬天,在經歷幽靈漏洞、CEO請辭、10nm延宕、摩爾定律遭質疑等一系列考驗後,英特爾迎來了營收和利潤的全線增長,對10nm產品線發出了震動世界的預告,並於昨日宣布將CFO兼臨時CEO羅伯特·斯旺(Robert Swan)扶正為英特爾第七任CEO,為2019打下一劑強心劑。

獨霸PC處理器江湖的英特爾,曾一度因錯失移動時代、GPU異軍崛起而遭受質疑。

英特爾不畏流言,悄然尋找未來方向,在AI初露苗頭之際提出以數據為中心的轉型戰略。

經過4年的醞釀,英特爾在轉型之路上厚積薄發。

從架構日到CES,英特爾在最近兩個月密集的釋放晶片界的「核武器」,提出以3000億美元市場為目標,圍繞六大技術戰略支柱,並在CES 2019上大秀10nm晶片總動員。

▲英特爾2008-2019年股價走勢

在昔日對手開足馬力、新興玩家大批入侵的當口,我們通過2018年財報、五大業務和10nm晶片家族,看英特爾如何聚焦創新和計算,穩坐晶片界的前排,在2019年收穫征戰3000億美元的晶片市場的初步戰果?


最新財報全線飄紅,數據中心占比逐漸上漲

美國時間2019年1月24日,英特爾的2018第四季度及全年財報發布,為英特爾的50歲畫上了一個相對圓滿的句號。

1、總營收和凈利潤再創新高

根據財報,過去四年間,英特爾的總營收穩步上漲。

2018年,英特爾全年營收達708.48億美元,同比增長約13%;2018年凈利潤達210.53億美元,同比增長119.3%。

此外,2017年和2018年全年凈利潤均接近180億美元,相比2015年和2016年明顯升了一個台階。

▲英特爾2015-2018年總營收及凈利潤變化(單位:億美元)

英特爾Q4營收為186.6億美元,儘管比華爾街預期的190.1億美元要低,但較上年同期增長9%,凈利潤達52億美元。

之所以營收比10月的預期略低,英特爾在財報中的「執行摘要」表示,主要原因是「基帶晶片需求疲軟、中國經濟放緩、雲計算客戶吸收能力下降,以及NAND環境不斷惡化」。

作為iPhone XS、iPhone XS Max和iPhone XR基帶的唯一供應商,蘋果手機的銷量疲軟對英特爾營收的下滑有一定影響,英特爾Q4基帶營收較預期少了近2億美元。

除去這些外部環境帶來的客觀因素,總體來看,英特爾在2018年的營收和毛利漲勢明顯高於前幾年,如果按這樣的趨勢下去,英特爾將在接下來的一年呈現更快的漲勢。

2、六大主營業務全線飄紅

英特爾有六大主營業務,包括客戶端計算事業部(CCG)、數據中心事業部(DCG)、物聯網事業部(IOTG)、非易失性存儲器解決方案事業部(NSG)、可編程解決方案事業部(PSG)和其他業務。

正如Robert Swan所言,在英特爾追尋迄今為止最大的市場機會之時,英特爾的每一個業務的營收和利潤都實現創紀錄的增長。

▲英特爾2015-2018年各事業部營收變化(單位:億美元)

前五大業務在2018年全年營收分別同比增長8.9%、20.5%、9.0%、22.4%和12.2%,總營收同比增長超過20%。

Mobileye的表現亦不俗,2018年Q4營收達1.83億美元,同比增長43%。

僅在2018這一年,Mobileye有28個新設計併合作78個車型。

▲英特爾2015-2018年各事業部營收占比變化

從2015年到2018年,英特爾CCG所占總營收的比例逐年遞減,而DCG所占比例則不斷增長。

Swan對未來也很有信心,相信數據的爆炸式增長將推動英特爾產品的需求,預計營收將再創新高,並提高每股收益。

英特爾還給出了今年Q1季度的營收指引,預計營收160億美元,全年預計營收將達到715億美元。

其中提到,數據中心業務可能在今年下半年前相對不好過,主要是客戶過去三季度囤積的伺服器晶片多,需要時間消化。

另外,Swan也回應了外界關注的新CEO人選,他表示董事會正在對候選人進行緊張的評估,很快就會宣布。

3、研發投入持續高漲

在全球整體經濟形勢走下坡路的背景下,英特爾一直堅持高研發投入,以保持技術上的領先地位。

▲2017年全球研發投入最高的十大半導體廠商(來源:IC Insights)

根據IC Insights數據,2017年排名前十的半導體廠商研發投入共359億美元,而英特爾的研發投入就超過了130億美元,不僅占其2017年銷售額的1/5,而且比整個半導體行業的1/3還多,還超過了位列其後的高通、博通、三星、東芝和台積電的總和。

IC Insights表示,英特爾的研發與銷售比率在過去20年中大幅攀升,這突顯了開發新IC技術的成本不斷上漲。

▲英特爾2015-2018年研發投入(單位:億美元)

過去4年,英特爾的研發投入一直在增加,並持續將研發投入保持在年銷售額的20%及以上。

美國商業專利資料庫(Ificlaims)最新發布的2018年全球專利TOP1000榜顯示,英特爾去年專利授權數為2735,排名全球第四、全美第二。

▲英特爾專利分類(來源:Ificlaims)

從分類來看,電子數字數據處理類(G06F)一騎絕塵,數字信息傳輸類(H04L)、無線通信網絡類(H04W)分別為第2、3多的類別,ICT能源減緩技術類(Y02D)和半導體器件類(H01L)則相差不多。



從PC到AI,五大布局方向秀出籌碼

在宣告向「數據公司」轉型後,英特爾的實力已經開始在最新一代業務布局中展露,從長居龍頭的PC業務,到新興的AI、5G、自動駕駛、雲數據中心,英特爾正在拉開一張完整的大網。

1、AI:全棧式產品布局,「買買買」威力初顯

英特爾的AI硬體產品線呈現多元化,包括通用型和專用型處理器。

世界上超過95%的AI推理依賴的至強處理器即是通用型晶片,另外,英特爾還有全面覆蓋端、邊、雲的專用型產品。

早在幾年前,英特爾就通過高額收購AI界種子級公司初步完成自己的AI布局。

如今,前幾年「買買買」的隱藏力量開始彰顯威力。

英特爾的雲端專用AI晶片NNP終於亮劍,與Movidius系列產品、Loihi神經擬態晶片等一起作為英特爾全棧式AI解決方案中的核心武器。

以英特爾在2016年8月英特爾斥資3.5億美元收購的Nervana為例,它不僅成為英特爾Nervana神經網絡處理器(NNP)產品的技術基石,還為英特爾帶來了新成立的人工智慧事業部(AIPG)的總負責人——Nervana前CEO Naveen Rao。

醞釀已久的Nervana神經網絡推理處理器NNP-I,也終於在CES 2019上展露冰山一角,這款據稱採用10nm製程工藝和IceLake x86內核的產品,有望在今年量產。

而此前5月宣布的代號為「Spring Crest」的雲端AI晶片,按照Naveen Rao的說法,將在2019年下半年向用戶開放,同樣值得期待。

除了收購和推新,英特爾還在2017年戰略投資10億美元,用以支持AI創新和發展。

2、自動駕駛:百萬地圖數據回傳,千萬汽車搭安全方案

Mobileye也是英特爾高價買來的公司,這筆153億美元的收購費花的相當值,它幫助在英特爾在自動駕駛領域構建了堅不可摧的壁壘。

根據Mobileye透露的數據,目前有近100萬輛汽車正在將地圖數據傳回Mobileye的雲平台,此外還有2萬輛後裝設備車輛。

截止到去年7月,全球搭載Mobileye ADAS安全方案的汽車已經超過了2700萬輛。

與業內多推崇的多傳感器融合方案不同,Mobileye選擇了純視覺方案,由12個攝像頭組成了360度環視視覺感知,沒有用一枚毫米波雷達與雷射雷達。

這也意味著,要做到和對手在精確度上旗鼓相當,Mobileye的計算機視覺技術勢必高度成熟。

目前Mobileye的產品線覆蓋到前裝的EyeQ系列晶片、後裝系列和Shield+ADAS產品、高精度地圖數據採集和高精度定位的REM(Road Experience Management)以及自動駕駛安全框架RSS(Responsibility-Sensitive Safety)等。

Mobileye EyeQ5晶片在1月已進入進一步的測試開發階段,由於汽車晶片的開發周期偏長,EyeQ5預計將在2021年正式裝車,據說算力將是EyeQ4的10倍。

Mobileye在ADAS市場繼續鞏固領先實力。

3、5G:計算和連接並重,從雲到端覆蓋全產業鏈

自去年6月5G行業標準確立推出後,整個通訊行業都開始加緊預備即將到來的5G新時代。

在2、3、4G時代未能占據鰲頭的英特爾,顯然不打算錯過這塊通信領域的大蛋糕。

不同於4G,英特爾認為,5G不再是簡單的數據傳輸,而是一個連接到幾十億台不同設備的全智能網絡,「計算」和「連接」一起成為5G的關鍵詞。

5G的特性與英特爾以數據為中心的戰略相當契合,英特爾早早開始進行大而全的5G布局,從雲到端覆蓋整個5G產業鏈的解決方案。

英特爾在5G領域主要做了三類事:打造全新5G NR基帶,推動5G網絡邊緣智能化,推動雲數據中心智能化。

在技術上,英特爾的基帶擁有多模的特點,在支持5G的同時,還支持2G、3G、4G的基帶。

2019年下半年,英特爾專門面向5G無線接入和邊緣計算的網絡系統晶片Snow Ridge(雪嶺)也將面世。

這款晶片亦採用10nm工藝,允許更多的計算功能分布在網絡邊緣。

作為國際奧委會全球合作夥伴,我們將在2022年北京冬奧會上,見證英特爾和中國聯通合作的5G項目將結出怎樣的果。

4、雲數據中心:至強成AI新招牌,FPGA生態加速養成中

新一代至強處理器Cascade Lake(先進的AI和存儲能力)和FPGA將為新一代雲基礎設施提供堅實基礎。

至強(Xeon)系列處理器原本不是為AI而生,但隨著英特爾對AI的不斷加重,至強可擴展處理器已經成為支撐AI算力的重要產品。

英特爾新一代至強處理器Cascade Lake已經開始出貨,該處理器支持英特爾傲騰數據中心級持久內存和英特爾DL Boost,有助於加速深度學習推理。

針對數據中心,英特爾還推出一款基於10nm工藝的英特爾至強處理器Ice Lake,他有望提供更卓越的性能,以及全新硬體增強型安全功能等,預計將於2020年出貨。

在2015年被英特爾以167億美元收購的FPGA晶片製造商Altera,成為英特爾FPGA戰略的中流砥柱。

英特爾PSG副總裁兼工程設計總經理Ravishankar Kuppuswamy表示,收購FPGA一舉,將領先的FPGA技術與英特爾CPU、GPU和技術資產集成在一起,形成新的高增長細分市場。

FPGA在數據中心具有應用廣泛、高性能、低功耗、可重構、快速上市的特點。

基於對FPGA戰略的重視,英特爾迄今為止最大的FPGA創新中心已於去年12月在重慶落地,該中心將從人才培育、項目孵化、應用展示、峰會大賽、產業聚集五個方面培育FPGA生態。

5、PC及其他智能消費設備:出手即王牌,穩定的霸主

當然,無論往哪個方向加大馬力,PC仍是英特爾手中的一張王牌。

今年將有重大進展的PC新品包括:滿足從普通用戶到專業人士需求的第9代英特爾酷睿處理器、今年聖誕季以OEM形式上市的10nm移動PC平台Ice Lake、世界上最小的PC主板Lakefield、以及定義新型高端筆記本電腦的Project Athena創新計劃。

英特爾保持一出手就實力驚人的一貫風格。

先說全新第九代酷睿處理器產品,為了進一步降低高端用戶裝機費用,其中一些型號會砍掉核顯。

英特爾的移動PC平台Ice Lake,首次集合了英特爾10nm工藝、Sunny Cove微架構、AI加速指令集、第11代核心顯卡、Adaptive Sync技術、Thunderbolt 3、WiFi 6、DLBoost指令集,從AI、圖顯到幀速、傳輸全面保障用戶的高性能體驗。

採用10nm工藝和Sunny Cove微架構的還有全新客戶端平台Lakefield,英特爾預告它將在今年下半年投產。

它還用了在業界首創的「Foveros」3D封裝技術,將Sunny Cove核心和4個基於英特爾Atom處理器核心混合,打造出業界最輕薄的PC主板。

其Project Athena(雅典娜項目)創新計劃已然坐擁宏碁(Acer)、戴爾、聯想、谷歌、三星、華為等合作夥伴,要集高性能、長續航、連接性和美觀性於一身,該計劃的首批設備預計在今年下半年面世。

從這些業務線來看,英特爾的PC處理器霸主地位依然會坐的相當穩。


六大技術戰略支柱,圍成英特爾的護城河

上述一系列創新產品的亮相,究其內核是對英特爾架構日上提出的六大技術戰略支柱的全面展示。

圍繞「製程、架構、內存、超微互連、安全、軟體」六大支柱,英特爾正從傳統的「Tick-Tock」走向更適應未來的新模式,在客戶端、雲計算和邊緣計算領域正推動著新一輪創新。

這被《福布斯》雜誌評論為是英特爾幾十年來最大的轉變。

在AI、物聯網、自動駕駛等新概念席捲科技圈的同時,半導體工業經典的指導性概念——摩爾定律卻陷長期身陷輿論的漩渦。

技術、工藝和經濟成本等問題,讓遵循摩爾定律的難度與日俱增,面對甚囂塵上的質疑聲,英特爾的工程師們一次又一次推出創新的產品,為摩爾定律持續提供生命之源。

英特爾 Raja Koduri如是定義摩爾定律,摩爾定律的本質不僅涉及電晶體,而是繼續提供全新技術和能力,摩爾定律不會失效,而是衍變成新的形式發展下去,其經濟效益將繼續存在。

1、製程:10nm軍團來襲,摩爾定律還能再戰

從英特爾的晶片路線來看,過去50年間,摩爾定律一直是處理器性能提高的法則,從90nm、65nm、45nm、32nm到22nm,每隔18-24個月,同樣成本下,集成電路上可容納的電晶體數量和性能俊輝提升一倍。

此後,儘管從22nm到14m、從14nm到10nm似乎未再遵循兩年一升級的鐵律,但每次升級的電晶體密度都比上一代提升超過2倍。

在無數人的翹首以盼中,英特爾延宕已久的10nm產品終於揭開神秘面紗。

製程工藝的進化會帶來功耗的降低,功耗的降低會催化續航和散熱實力的提升,10nm晶片將為產品提供遠比14nm晶片更小的尺寸、更高的性能、更強的續航和散熱能力。

雖說英特爾的10nm製程工藝推出時間晚於友商,但根據技術密度,英特爾可以說是全面制霸。

從目前已經透露的晶片產品來看,英特爾的10nm製程布局十分廣泛,從客戶端、伺服器到5G業務線均有覆蓋。

在CES上,英特爾研究院院長宋繼強告訴智東西,未來一段時間英特爾會主推10nm製程的晶片產品。

他還透露,英特爾的7nm工藝正在路上,已研發3年有餘。

此前英特爾14nm處理器曾遇供應不足的問題,其CFO兼臨時CEO Bob Swan預計年中前解決。

2、架構:邁向多元化設計,異構計算成主流

不過,光有製程工藝的進化並不足以支撐晶片算力的顯著增強,架構的創新逐漸扮演愈發重要的作用。

製程工藝、架構、內存、封裝技術等方面會對晶片性能產生多重影響,對此,英特爾將採取最均衡的方案。

隨著對數據處理需求的增長,為了在不明顯增加能耗的前提下,實現性能的提升,所有晶片廠商都開始在晶片架構的優化上蓄力。

從早期的以CPU為中心,到通過收購涉足FPGA、ASIC,再到宣布將在2020年推出獨立GPU,英特爾正在一步一個腳印,邁向更多元的架構處理器設計,異構計算亦開始登上歷史舞台。

在CES上,英特爾重磅發布了Sunny Cove微架構和「Foveros」3D封裝技術兩大革新產品。

與以往微架構大不相同,Sunny Cove包含了用於加速AI和加密等專用計算任務的新功能,降低了延遲、增大了緩存、提高了吞吐量。

3、內存:傲騰內存爆紅,黑科技讓HDD滿速

晶片創新的一個務必克服的難關即是內存,隨著算法的發展和數據的激增,存儲帶寬的需求空前增長,數據中心對數據存取的容量、吞吐量、時延、處理複雜度和多樣性都提出更高要求。

為了解決存儲問題,目前較為流行的方法是3D堆疊技術,即圍繞處理器堆疊更多的內存,以解決存儲牆的問題。

此外很多高校和研究機構正在研究計算存儲一體化的新模式,以儘可能的減少數據搬移所造成的能耗。

2017年3月,被瘋傳已久的黑科技傲騰內存(Optane Memory)終於現出真容,這是英特爾傲騰家族在PC上的首發主打。

傲騰內存處於在硬碟和處理器之間,內置有系統加速驅動器。

該驅動器可以自動學習電腦計算行為,智能識別常用檔案和數據,並將它們存儲在傲騰內存模組,這樣就節約了臨時調度數據的時間。

傲騰內存能在保留超大容量的同時,大幅提升HDD硬碟的讀寫速度。

自傲騰內存發布至今,英特爾一直循序漸進的針對傲騰家族做軟體和硬體方面的升級。

英特爾在CES上展示了全新的傲騰內存解決方案,即將傲騰固態盤與QLC 3D NAND晶片整合,降低對最常用數據的訪問延遲。

從2018年的財報來看,傲騰和3D NAND所在的NSG事業部實現了25%的增長。

這些對平台和內存的改進重塑了內存和存儲層次結構,從而為系統和應用提供了完善的選擇組合。

4、超微互連:封裝技術大突破,實現不同工藝內核重組

要實現大規模異構計算格局,晶片間的互連至關重要。

在晶片級別的封裝和裸片互連,需要先進的互連技術來完成IP模塊間以及封裝間的通信。

隨著AI、5G等先進技術的迅速發展,人們需要存儲和處理的數據量正呈現爆炸式增長,5G基礎設施、數據中心間的通信亦需要領先互連技術的支撐。

2018年,英特爾推出了超強的「膠水封裝」技術——嵌入式多晶片互連橋接(Embedded Multi-Die Interconnect Bridge,EMIB)封裝技術。

這一突破性技術,可以將不同工藝製造的CPU、GPU、內存等封裝到一個處理器中,比起傳統的2.5D封裝技術設計更加簡單。

隨後在架構日上,業界首創的「Foveros」3D邏輯晶片封裝技術再度震驚四座。

這一技術首次引入3D堆疊的優勢,可實現在邏輯晶片上堆疊邏輯晶片。

Foveros和EMIB封裝技術相結合,可以將不同規格的晶片IP靈活組合在一起,而且擺脫了晶片架構和工藝間捆綁的束縛,讓工藝和架構的分離成為可能,以一種小巧且低功耗的產品形態實現高性能。

OEM廠商可以根據自身實際需求去進行個性化定製晶片,這一突破性的技術飛躍有望改變各雲數據中心。

英特爾預計從今年下半年開始推出一系列採用Foveros的晶片產品。

5、安全:快速解決安全漏洞,RSS技術成自動駕駛典範

去年年初,熔斷(Meltdown)和Spectre(幽靈)這兩組CPU漏洞引發的巨大風波,在英特爾的快速修復中歸於平靜,並為英特爾乃至整個科技圈敲響了警鐘。

安全,成為英特爾在設計產品的過程中至關重要的考慮因素。

除了就安全問題持續更新軟體和硬體,英特爾還在去年4月將優秀的安全人才匯集在一起,成立新的產品保障與安全部門(IPAS),以更好地為客戶保駕護航。

同樣,關乎人生命安全的自動駕駛,也對安全有著不容差錯的極高要求。

英特爾Mobileye以安全為先驅動自動駕駛,開發責任敏感安全模型(Responsibility Sensitive Safety,RSS)技術,用數學計算來界定安全狀態,確保自動駕駛不會引發事故。

據CES上公布的信息,多國政府和行業已將RSS視作自動駕駛汽車安全的典範。

6、軟體:完美適配硬體,最大化性能發揮

英特爾意識到,硬體每一個數量級的性能提升,軟體有望帶來兩個數量級的性能提升。

此前,英特爾推出了一系列通用工具集,幫助用戶最大化利用英特爾各種硬體。

除了支持主流AI開源框架的nGRAPH平台、在大數據集群中進行深度學習應用的BigDL、在邊緣部署機器視覺和深度學習能力的OpenVINO軟體包,英特爾還在架構日發布了One API項目。

該項目包括一個全面、統一的開發工具組合,以將軟體匹配到能最大程度加速軟體代碼的硬體上,可以在單一開發環境之下,簡化跨CPU、GPU、FPGA、AI和其它加速器的各種計算引擎的編程。

這款軟體的公開發行版本也將在今年發布。


結語:新時代的英特爾,英特爾的新時代

走過五十載滄桑歲月,英特爾依然是世界上最有影響力的科技公司之一,從引領矽谷「技術至上」和「人才至上」的企業文化,到如今重磅提出六大技術戰略,英特爾一直以堅定而無畏的精神力,在創新和製造的道路上一往無前。

從激烈競爭中走出來的英特爾,保持著對新時代的警覺,以其非凡的執行力果斷轉身,為數據和計算未雨綢繆,以適應未來多元化時代的計算需求。

建立在製程、架構、內存、超微互聯、安全和軟體這六大創新引擎的技術支柱上,英特爾已為未來制定了更加明晰的方向。

從雲端到網絡到邊緣,英特爾過硬的技術實力將作為科技行業重要創新和進步的基石,為傳統的PC以及剛剛起航的AI、5G、自動駕駛,持續輸出可靠的產品,幫助解決世界上極其艱巨的問題和挑戰,通過源源不斷地創新為智能互聯的新時代奠定基礎。


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