Úvod Ostatné V akom stave je Intel v súčasnosti? Bude schopný konkurovať AMD?

V akom stave je Intel v súčasnosti? Bude schopný konkurovať AMD?

48
zdroj:intel.com
Intel v oblasti procesorov failuje dlhšiu dobu. Problémy sa začali už v roku 2015 a Intel sa nebol schopný za 5 rokov poriadne spamätať z protiútoku od AMD. Ako vyzerá budúcnosť Intelu a v akom stave sa momentálne nachádza?

Intel už v roku 2015 vedel, že to nezvládne

Intel si do veľkej miery spôsobil svoj problém sám. Ako jeden z mála výrobcov na trhu si Intel vyrába čipy vo vlastných fabrikách. Nvidia využíva výrobnú kapacitu Samsungu a AMD v roku 2008 svoje továrne predalo pričom už dlhšiu dobu spolupracuje s TSMC. Cesta Fabless výroby má svoje výhody a nevýhody. Výhoda je v konečnom dôsledku nižšia cena a nevýhoda je obmedzená výrobná kapacita daného výrobcu. AMD síce prechodom k TSMC znížila svoje výrobné náklady výrazne, teraz je však limitované rýchlosťou akou je schopné TSMC budovať nové fabriky a vylepšovať svoje technológie.
Fabriky sa väčšinou od základov dizajnujú pre jeden alebo dva výrobné procesy a nejaký retrofitting je väčšinou drahý a nepraktický. Cena novej továrne sa pritom odhaduje na 20-30 miliárd pri nových výrobných procesoch. Intel sa preto agresívne snažil vylepšiť svoj výrobný proces aby maximalizoval zisky a upevnil svoju technologickú dominanciu v čase keď sa AMD trápilo s Bulldozerom. Už v roku 2015, keď vedenie Intelu oznamovalo plány na 10nm vo vnútri vedeli, že budú mať veľké problémy s výrobou. Najhoršie na tom bolo, že v prípade nečakaného útoku od AMD zostanú nahraní. Zvyšok príbehu už poznáme, AMD prišlo s revolučnou architektúrou, ktorá zotrela Intel takmer vo všetkých dôležitých kategóriách. Perf/Watt, Price/Perf a v neskorších iteráciach aj v celkovom performance.

Intel išiel na to príliš rýchlo

Okrem toho, že sa v Inteli dlhú dobu viedli veľké politické súboje mala firma veľké problémy s technológiou, ktorú nadizajnovala. Intel išiel na to veľmi agresívne. Nový výrobný proces má hustotu tranzistorov až 100.8Mtr/mm2(miliónov tranzistorov/mm2), starý 14nm proces mal hustotu “len” 37.5Mtr/mm2. Takýto veľký skok dopredu vyžadoval použitie rôznych nových materiálov a technológií, ktoré boli do veľkej miery experimentálne a vyžadovali veľa testovania. Na porovnanie hustota tranzistorov 7nm TSMC procesu 96.5Mtr/mm2.  
Intel sa napriek problémom znovu snaží dobehnúť AMD. Dôležité momentálne je pre Intel, ale aj zákazníkov aby konečne dopracovali svoj 10nm proces. Posledné roky sa Intel vylepšil svoj 14nm proces až do takej miery, že zvýšil výkon o 20%. To nie je bežné a doteraz sa presne nevie aké všetky technológie Intel použil aby takto masívne zvýšil výkon 14nm procesorov. Teraz je však so 14nm koniec. Intel sa síce chystá priniesť novú (vďaka bohu poslednú) architektúru založenú na 14nm, ktorá by mala priniesť hlavne podporu PCIE5 a skromné zvýšenie výkonu. 

Agresívny prístup vs postupné vylepšenia

Dôležité je uvedomiť si akým spôsobom fungujú všetky veľké fabriky na výrobu polovodičov na svete. Miesto agresívneho prístupu sa snažia ísť radšej pomalšie a postupne implementovať nové technológie do výroby čipov. TSMC si takto vydobylo pozíciu lídra so svojim 7nm procesom, ktorý je momentálne najpokročilejší na trhu. V budúcich rokoch chystá niekoľko ďalších generácií, ktoré budú nasledovať postupne N7,N6,N5,N4 a N3 nodes. AMD koncom budúceho roka prestúpi na 5nm proces a v roku 2023 pravdepodobne na 3nm proces.
Stratégia Intelu sa za posledné roky nevyplatila. Teraz sa však aspoň zdá, že za ten dlhý čas sa stihli inžinieri vysporiadať so všetkými problémami, ktoré nové technológie a výrobné procesy priniesli. Začiatok roka 2022 je však optimistický scenár pre výrobu 10nm desktopových procesorov.

Bude Intel znovu konkurencieschopný?

V poslednej sekcií článku sa pokúsim pošpekulovať ako Intel dopadne v následujúcich rokoch.
Fabrika 42 bude v nasledujúcom období veľmi dôležitá
Fabriku 42 bola pôvodne určená na výrobu 7nm procesorov, ktoré však musel kvôli viacerým výrobným problémom odložiť. Intel teda preorientoval továreň na výrobu 10nm procesorov, ktorých je momentálne nedostatok. Fabrika 42 je okrem toho prepojená so zvyšnými 3 fabrikami a bude veľmi dôležitá v nasledujúcich rokoch. 
Multi-core vs Single-Core performance
Intel sa vždy zameriaval na single core performance, a preto boli 4 jadrové Intel procesory omnoho silnejšie ako 8 jadrové FX procesory od AMD. Tento prístup ponúka 2 výhody. Nízku cenu a vyšší výkon. Intel mal oproti AMD omnoho menšie výrobné náklady a zo svojich 4 jadrových procesorov mal obrovské marže. Okrem toho vývojári aplikácií a hier sa až v poslednom čase začína vysporiadavať s obrovským množstvom jadier, ktoré AMD prinieslo vo svojich nových produktoch. Chiplet dizajn, ktorý priniesol AMD dovoľuje spájať veľké množstvo jadier za nízku cenu. V posledných rokoch teda vidíme čoraz väčší push k paralelizácií výpočtov nielen v bežných aplikáciách, ale aj v nových hrách. Okrem veľkého počtu jadier sme videli zo strany AMD aj výrazné zvýšenie single-core performance, 4.generácia ryzenu, ktorá bude dnes predstavená prekoná Intel aj v tejto oblasti.
Výrobný proces
Okrem toho, že architektúra Intelu už nie je taká dominantná v minulosti bude mať Intel veľký problém aj s výrobným procesom. Aj keby sa podarilo Intelu výrazne vylepšiť architektúru 10nm procesorov tak nebude schopný konkurovať 5nm produktom od AMD.
10nm Intel-100,8Mtr/mm2 vs TSMC N7+ 115.8Mtr/mm2
Jediný spôsob akým môže Intel zvýšiť výkon je hnať tdp na šialene vysoké hodnoty, podobne ako to robí Nvidia so svojimi Ampere kartami. Tam však cesta nevedie, zákony fyziky sa nedajú donekonečna ignorovať a v istom bode bude power draw jednoducho príliš vysoký. Moja odpoveď na otázku či bude Intel konkurencieschopný je len odhad:všetko záleží od Intelu. Ak sa im podarí vydať 10nm procesory skorej tak bude mať šancu konkurovať ZEN 4. Treba však pripomenúť, že v roku 2022 má prísť Zen 5 a proti tej Intel šancu mať nebude.
Aké sú najbližšie releases? 
AMD Zen 4-7nm+-dnes
Intel Rocket Lake-14nm-Marec 2021
Intel Sapphire Rapids-10nm-2022
AMD Zen 5-5nm-2022