下一個十年，英特爾不「擠牙膏」了

了解PC硬體的朋友有言，Intel近幾年有點兒水逆了。

先是近幾代酷睿處理器的架構都是小幅改良，運算效能提升不大，被人冠以「牙膏廠」的外號，而10nm量產還要等待一段時間；AMD則憑藉桌面端的Ryzen處理器叫好又叫座，雖然伺服器領域的EPYC處理器一時間還沒對Xeon造成嚴重威脅，但若Intel再不搞些大手筆，怕也得擔心進一步的失守。

外界似已產生不少質疑。

一向以架構和工藝揚名立萬的Intel，似乎在自己最拿手的領域有些hold不住，又被其他領域占據許多精力。

這些貌似有些毫無章法的動作，讓一眾玩家紛紛懷疑，Intel到底還能拿出什麼來穩固在半導體產業的領導力？若真捨棄了架構和工藝上的優勢，Intel還能剩下什麼？

「Intel是一家數據公司。

」

在上個月的架構日活動和剛剛過去的CES展會上，Intel的全新技術戰略和產品展示似乎給出了答案。

六大支柱的由來

無論是剛剛過去的CES大展，還是上個月的架構日活動，Intel一直在著重介紹其聚焦於六個工程領域的全新技術戰略，即：

1. 製程——擁有領先的製程技術，仍是建構領先的產品之關鍵。
   
   先進的封裝解決方案在三維空間中擴展電晶體密度，將帶來指數級提升計算密度的能力。
   
   

2. 架構——通過先進的封裝和系統集成技術，把多樣化的標量（scalar）、矢量（vector）、矩陣（matrix）和空間（spatial）計算架構組合部署到CPU、GPU、加速器和FPGA晶片中，並通過可擴展的軟體堆棧釋放強大的能力。
   
   

3. 內存——大容量、高速度的存儲對於下一代計算工作負載至關重要。
   
   通過將快閃記憶體和傲騰技術相結合，可填補內存層級中的空白，從而在更靠近矽晶片的地方提供帶寬。
   
   

4. 超微互連——通信技術大到面向5G基礎設施的無線連接，小到晶片級封裝和裸片互連。
   
   只有提供全面的領先互連產品，才能實現大規模的異構計算格局。
   
   

5. 安全——隨著安全威脅的不斷湧現，Intel可提供安全技術，幫助實現端到端的全面提升，並讓安全性成為關鍵的差異化因素。
   
   

6. 軟體——對於開發者來說，擁有一套利用好英特爾晶片的通用工具集，對於獲得性能的指數級擴展至關重要。
   
   

對於大部分普通消費者來說，關注點往往集中在架構和工藝兩方面，筆者作為一名資深DIYer也不例外，這也是與我們最直接相關且日常接觸最多的領域。

不過等到如願以償的時候，更多的卻是一種情理之中的感覺，反而是其他幾個新領域更能給人以新鮮的快感。

存在於回憶殺里的那個Intel，更多的是一家單純的PC處理器公司，然而實際上，Intel早已將自己定位為一家數據公司，並將「萬物互聯」定為未來發展趨勢。

圍繞這一點，Intel自己對這次的CES已經有了一個總結：這些技術的演進，是在為更加多元化的數據時代奠定基石。

《福布斯》資深分析師Patrick Moorhead此前曾表示，Intel通過讓自己進入更大的市場，其潛在市場規模從只聚焦於傳統筆記本電腦和伺服器領域時的450億美元，升級到集存儲、網絡、IoT和軟體等多領域於一體的3000億美元。

以Intel傲騰技術為例，在如今這個大數據時代，數據的海量規模、多樣性和急劇增長已是司空見慣。

Intel認為，數據洪流不應該僅僅視為一個存儲問題，還可將它視為一次數據優化的機遇，一個成功的現代數據策略應該是軟體定義的策略，以應用要求為基礎，並能實現智能分層。

傲騰技術平衡了RAM的高性能和非易失性存儲的大容量，通過將更多數據放到更接近CPU的位置，使應用在人工智慧和大型資料庫中的更大量的數據集能夠獲得更快的處理速度，減少進行訪問時的延遲，從而提高工作負載的性能。

另一方面，5G也一直是Intel的一個技術和戰略重點。

Intel數據中心事業部總經理Navin Shenoy在CES上曾提到，5G的過渡及其對網絡的影響，在加速數據和催化軟體定義網絡方面，與從模擬向數字的飛躍一樣具有變革意義，屆時定製晶片將被容器技術取代。

即是說，我們正處於以數據為中心不斷演進的世界中央，5G是未來創新平台的DNA和基石，帶來無縫連接、幾乎無限的計算。

Navin Shenoy在會後透露，Intel將推出全新專門面向5G無線接入和邊緣計算的、基於10nm工藝的網絡系統晶片，研發代號「Snow Ridge」；使用多模5G LTE架構的Intel XMM 5G數據機支持全部3個毫米波頻段和6GHz以下頻段，將在2019年下半年交付給合作夥伴，並在2020年初推出產品。

同時由於網絡束縛原理，一旦5G打破現有的通訊瓶頸，將會影響數據中心、雲計算、邊緣計算等多個方向，Intel也將面向零售、視頻、工業和智慧城市等重點行業，為物聯網設計高性能晶片，增強邊緣計算，並大力發展計算機視覺技術。

而作為一家傳統印象中的硬體公司，Intel對於軟體環境的重要性也是心明眼亮。

說白了， 光是東西自身素質好還不夠，還要讓大家用的好。

完善的軟體環境所帶來的結果是，硬體底子差不多的情況下，Intel的產品可以跑的更快；實際表現差不多的兩套系統，Intel的更好用。

這樣的例子在處理器發展史上比比皆是，不說別的，單單是Intel專屬ICC編譯器相對通用型GCC編譯器的性能優勢，就讓其在伺服器領域從容接下了AMD和Arm一次又一次的挑戰。

這種「軟」實力，也是Intel二三十年來能將霸主地位越坐越穩的重要因素。

歸結起來看，Intel是在利用Core架構和Tick-Tock策略這些年積累下來的領先地位，為架構和工藝這兩條好漢又拉來了四個幫。

六大戰略支柱所針對的某些領域，在普通消費者看來，似乎與傳統印象中以CPU起家的晶片巨頭並不搭邊，但其實都是對架構和工藝的補完與助益。

未來會怎麼樣？未來的競爭基礎是什麼？怎樣給用戶帶來更多價值？

Gregory Bryant認為，對整個計算系統的全面優化是未來的競爭基礎。

優化不止針對於一個方面，而是看哪個公司能將最好的CPU、GPU、AI加速器、通信系統、高速存儲等部分有機的結合到一起，進行全方位優化，這樣才能最終給終端用戶帶來更多的價值。

Intel客戶端計算事業部總經理Gregory Bryant在CES結束後解釋道，下一個計算時代要求創新在完全不同的層面進行，涵蓋整個生態系統並橫跨計算、連接以及其它各個方面。

六大戰略支柱為Intel建立了一個框架，是推動架構和晶片開發的基石，而架構師們則根據這些支柱，決定每年在發展路線圖上實現的具體目標。

架構和工藝

認識過了這些相對陌生的技術領域後，回過頭來再看架構和工藝這兩個傳統主場。

雖然上面分析了種種，看得出Intel在整個計算市場確實有著很大很長遠的布局，可說回到與普通消費者最直接相關的架構和工藝上，不得不說Intel確實遇到了不少麻煩和困難：近幾代處理器的架構都是小幅改良，運算效能提升不大，10nm新工藝也是久攻不下。

好在今年的CES上，Intel展示了第一款10納米的Ice Lake處理器，以高集成度整合了Intel全新的「Sunny Cove」微架構、AI使用加速指令集以及第11代核心顯卡，從而提升圖形性能。

2019年晚些時候，Sunny Cove將成為下一代PC和伺服器處理器的基礎架構。

實際上，早在前幾年坊間便有傳聞稱，Intel已經意識到Core架構體系已經開始難以應對未來的發展需要，將在2020年前後推出全新的架構體系，而這恰好與如今的情況相吻合，一定程度上也表明Intel對於發展路線的規劃還是比較全面且長遠的。

雷鋒網之前的文章已先行分析過，Sunny Cove架構旨在提高通用計算任務下每時鐘計算性能和降低功耗，並包含了可加速人工智慧和加密等專用計算任務的新功能，能夠減少延遲、提高吞吐量，並提供更高的並行計算能力，有望改善從遊戲到多媒體到以數據為中心的應用體驗，其功能特性包括：

• 增強的微架構，可並行執行更多操作。
  
  

• 可降低延遲的新算法。
  
  

• 增加關鍵緩衝區和緩存的大小，可優化以數據為中心的工作負載。
  
  

• 針對特定用例和算法的架構擴展。
  
  例如，提升加密性能的新指令，如矢量AES和SHA-NI，以及壓縮/解壓縮等其它關鍵用例。
  
  

同時，隨著眼下數據中心的計算類型正如同寒武紀大爆發一樣增長，Intel也一直在構建不同計算類型的產品組合，包括Intel傳統的CPU、Arria和Stratix的FPGA，及其Crest神經網絡處理器等等。

Intel首席架構師Raja Koduri在架構日上曾指出，並非所有的電晶體都能適用於不同的場景，在不同的市場領域，需要的電晶體設計十分多樣，如通信電晶體、I/O電晶體、FPGA電晶體，以及傳統的CPU邏輯電晶體，即便可以用單一工藝大費周章的製造大型單晶片系統，也不是個明智的做法。

基於此，Intel在業界首創了名為Foveros的全新邏輯晶片3D堆疊技術，可實現在邏輯晶片上堆疊邏輯晶片。

這是一種系統級封裝集成，有望首次將晶片的堆疊從傳統的無源中間互連層和堆疊存儲晶片擴展到CPU、GPU和AI處理器等高性能邏輯晶片，為整合高性能、高密度和低功耗矽工藝技術的器件和系統鋪平了道路。

Intel在CES現場展示了使用「Foveros」3D封裝技術混合CPU架構和封裝架構的Lakefield ，其採用22FFL IO晶片作為有源載板，並用TSV（矽通孔技術）連接了一顆10nm晶片，其中包含1個Sunny Cove內核和4個Atom內核（可能是Tremont）。

這款微型晶片尺寸為12*12，待機功率僅為2mW。

至於10nm工藝，雷鋒網曾分析認為，由於電晶體製造的複雜性，單純用代次來對比已經不再準確。

若以業內常用電晶體密度來衡量製程水平，Intel 10nm工藝的電晶體密度反而要比台積電的7nm DUV製程更高。

國外網站Semiwiki討論了三星的10nm、8nm DUV以及7nm EUV製程的情況，其中10nm製程的電晶體密度是55.5MTr/mm²，8mm DUV是64.4MTr/mm²，7nm EUV也不過101.23MTr/mm²，堪堪超過Intel 10nm製程一點點。

中國工程院院士許居衍曾在一次學術會議上提到，從電晶體尺寸數據來看，90nm節點的物理柵長是25nm，32nm節點的柵長是24nm，節點進步帶來的物理柵長收益越來越小，縮小的製程節點，實際上沒有縮小半導體最關鍵的、有源區的部位「源-漏」上的問題。

從指標上可以看出，隨著節點的更迭，製造工藝理應隨著趨近極限而收益放緩，但Intel對電晶體密度的要求不減反增，並提出了「超微縮」這一理念。

雷鋒網認為，這也是為了逆破收益放緩的屏障，更加有效的延續摩爾定律。

若將電晶體理解為字，將光刻工藝理解為筆，那Intel就相當於要在不輕易更換筆尖的情況下寫出更小的字，其中難度可想而知。

雖然眼下進程受阻，但從長遠來看，超微縮的技術經驗顯然會為後續工藝帶來更大收益。

本屆CES 2019發布會上，Intel一口氣公布了10nm在PC、伺服器、全新封裝技術以及5G應用，涵蓋了六大支柱所涉及的所有方向。

可以看出，Intel在這個節點的布局上拼的並非是10nm工藝本身，而是圍繞10nm製程打造的完整生態體系。

前沿之前的探索

雷鋒網了解到，十年之前Intel曾做過一次路線圖預測，包括對新材料、新工藝的預估。

現在回過頭來看，預測中大部分的方向都是沒有問題的。

在推進摩爾定律的過程中，80%的工作是基於材料的改革，另外20%的工作則是在尋求化學工藝方面的進步，如原子層沉積、原子層蝕刻等技術，即不光要研究怎樣把晶片做小，還要研究怎樣用不同的方式來做這些器件。

據悉，Intel每年都會對半導體器件的性能進行評估。

這些研究可以進一步發現如何更好的在電路中使用電晶體，如何將新式電晶體與新架構、新功能相結合。

目前來看，CMOS所處的位置還是很不錯的，其功耗和性能表現要優於大部分望半導體元器件。

至少在最近的十年里，還是要以CMOS為主來製造晶片，其他的新技術可以與CMOS混合使用以提高性能、降低功耗或降低價格。

同時，對於未來的新型處理器，Intel在幾個方面都有相應的工作在進行。

例如神經擬態晶片，目前已經有了10nm的樣片，這是一種非馮·諾依曼架構的晶片，完全把存儲和計算單元融合在了一起，模擬了神經元和神經元之間的連接，是一種異步控制的晶片，可以在片上進行自學習，支持無監督學習、監督學習、自監督學習和強化學習模式。

而在量子計算方面，Intel已經在7、17、49三種量子比特節點上進行了大量實驗。

但量子的相互干渉是本世紀27個重大問題之一，目前只能做到毫秒級連續計算，且量子計算目前的容錯率只有99.9%，而傳統晶片為99.9999999%，因此矽CMOS+馮·諾依曼的模式還要持續很長一段時間。

Intel中國研究院院長宋繼強稱，CMOS的微縮還會繼續進行下去，但會通過材料、化學工藝等不同方法來實現，可以通過3D封裝技術將電晶體堆疊起來，此外還有一些新的電路控制方式，可以讓摩爾定律繼續推進下去。

可見，對於後摩爾定律時代，Intel的後手還很充足。

雷鋒網總結

新的時代，是Intel幾十年來最大的轉變和革新。

如果說英特爾的架構日是「宣言書」，那麼它在CES上一系列創新技術、產品與合作的發布，則是對「宣言書」更全面、更深刻的展示，意味著它對自己的方向更加地堅定和充滿自信。

雷鋒網認為，Intel的新戰略需要從兩個角度來衡量，「這是否是市場所需」，「它是否可以實現」。

六大支柱戰略非常有野心。

考慮到不斷變化的數據世界和摩爾定律的現狀，這一策略很適合Intel。

順便說一句，不僅是Intel，摩爾定律也是每家晶片廠商需要面臨的新現實。

如果晶片廠商未來五年還堅持只做單一的大晶片，很可能會被市場拋棄。

Intel的財務狀況一直很好，但面對市場上出現的動盪，Intel的大手筆很大膽，也很艱難。

在接下來的一年裡，Intel還會有很多里程碑式的重要披露，雷鋒網也會進一步追蹤並研究Intel的新戰略，看它如何落地，是否能引起大轉折，敬請期待。