Стратегия Intel по нейтрализации ARM

Как Intel останется актуальным в ближайшие годы с поддержкой x86? Смогут ли они идти в ногу с линейкой Apple M1?

Дисклеймер: это чистые спекуляции, основанные на наблюдениях за видимыми шагами Intel и тенденциями развития отрасли. У меня нет никакого секретного доступа к решениям стейкхолдеров Intel.

Кроме того, я не верю, что у Intel есть утвержденный план. Полагаю, что компания параллельно оценивает несколько стратегий. Таким образом, эта публикация — лишь попытка предсказать, что, по моему мнению, станет долгосрочной стратегией Intel.

Я знаю, что многие из вас, вероятно, скажут: «Подождите, Intel сейчас на троне чип-индустрии. Они обладают доминирующим положением в центрах обработки данных, ноутбуках и настольных компьютерах. Так зачем им меняться?»

Дело в том, что в королевстве чипов назревает переворот. Все не так, как было раньше. Легко списать Apple, как минорного игрока, ведь компания занимает всего 8,5% рынка ПК. Тем не менее, рынок ПК около 270 миллионов единиц в год, и Intel на нем лидирует. Так каким образом чип Apple M1 может поменять существующий порядок вещей?

Люди забывают, что смартфоны и планшеты сегодня чрезвычайно мощные. Современный iPad, скорее всего, превзойдет многие low-end ПК. iPhone на ARM уже превосходит ноутбук Apple на базе Intel в кодировании видео. Постепенно стирается граница между этими устройствами и ПК. Apple продает более 280 миллионов iPad, iPhone и Mac каждый год.

Следовательно, объем рынка кремния Apple больше, чем рынок ПК. Напомню, что M1 — это улучшенный вариант чипов Apple для iPad и iPhone. Intel не продает чипы для смартфонов и планшетов. Это означает, что они начинают терять объемы, и королевстве все не так радужно, как может показаться.

Поскольку Intel не может поставлять чипы на важный рынок планшетов и смартфонов, компания находится в шатком положении. Положение дел становится лишь хуже: Apple показала, на что способен ARM для ноутбуков. Nvidia, Qualcomm и другие готовятся к тому, чтобы соответствовать Apple и производить чипы ARM настольного класса. Amazon и Oracle уже начали использовать чипы ARM в своих центрах обработки данных. Amazon создала свои чипы Graviton2 в сотрудничестве с ARM (на днях обновили до Graviton3). Ampere производят чипы ARM для Oracle.

Это — затишье перед бурей. Intel знает, что компания или должна подготовиться к грядущему, или устареть.

Дилемма новаторов

Так что же может сделать Intel? Они могли бы начать делать свои собственные чипы ARM. Но это чрезвычайно рискованно, об этом я подробно рассказывал ранее в статье Intel, ARM и дилеммы новаторов.

Если ставить все на ARM, Intel будет вкладываться в архитектуру, которую не контролирует, и где конкуренты имеют уже наработанное преимущество. Если компания слишком преуспеет в создании чипа ARM, то убьет свой прибыльный бизнес x86. С другой стороны, если сделает слишком слабый чип ARM, то останется неактуальной в новом развивающемся мире, где доминирует ARM.

Так что же именно Intel может сделать в такой безвыходной ситуации?

Подсказкой к тому, что замышляет Intel — это попытка приобретения SiFive. Компания выложила 2 миллиарда долларов на стол, но этого оказалось недостаточно. Тем не менее, игра еще не окончена. Вместо этого Intel запустила новую платформу разработки RISC-V и инвестировала в SiFive.

Скорее всего, Intel положит еще больше денег на стол в будущем. Но готов поспорить, что они хотят, чтобы RISC-V развился побольше, прежде чем брать на себя обязательства по еще бó‎льшим инвестициям. Главный вопрос — почему RISC-V? Разве не проще остаться с x86 и обойтись без ARM. И почему RISC-V более привлекателен, чем ARM для Intel?

x86, по сути, является устаревшим CISC-чипом. Он тратит тонну транзисторов, чтобы превратить свой CISC-подобный экстерьер во что-то более RISC-подобное внутри. Это потребляет энергию и транзисторы. Однако, это не имеет значения для больших и мощных чипов, где транзисторы, выделенные для прогнозирования ветвей, пере-упорядоченного выполнения (out of order execution), больших кэшей и т. д., затмевают «‎транзисторный налог»‎ на устаревший набор команд x86. Вот почему Intel по-прежнему актуальна на настольных компьютерах и в центрах обработки данных.

Это также объясняет, почему Intel отсутствует во встраиваемых устройствах и смартфонах. Когда вы делаете миниатюрные и более простые чипы, избыточность x86, выраженная в количестве транзисторов, становится более значительной частью от общего количества. Таким образом, x86 просто не может конкурировать с RISC-чипами(например, ARM) во встраиваемых системах. Почему это важно?

Рынок x86, по разным оценкам, максимум 350 миллионов процессоров в год. В то же время продается примерно 25 миллиардов процессоров ARM.

Чтобы иметь шанс на этом рынке, нужен чип, который может предложить высокую производительность из расчета на один ватт и хорошо масштабироваться. Intel может перейти на ARM, но рискует сделать клон, который затеряется среди конкурентов. Ставка на RISC-V более рисковая, но и потенциальный выигрыш значительно больше!

Никто из действительно крупных производителей чипов еще не использует RISC-V. Но есть многообещающие признаки того, что RISC-V способен превзойти ARM в производительности на ватт. Например, Micro Magic производит чип RISC-V, который должен установить рекордную производительность на ватт, потребляя ничтожные 69 мВт.

Если вы посмотрите, например, на процессор Cortex-A5 ARM и сравните его с процессором RISC-V Rocket с аналогичным кэшем и производительностью, размер кристалла RISC-V окажется в два раза меньше, чем у процессора ARM. Затраты на чип растут вместе с квадратом площади чипа. Таким образом, при том же объеме производства чип RISC-V будет в 4 раза дешевле, чем ARM.

Как RISC-V достигает этого? 32-разрядный ARM имеет около 500 команд, в то время как 64-разрядный ARM имеет уже около 1000 команд. RISC-процессор со всеми наиболее типичными функциями обладает всего 122 инструкциями (RV32G). Почему так мало? RISC-V основан на расширениях. Минимальный процессор RISC-V должен поддерживать всего 47 инструкций. Так, если вы хотите ориентироваться на более простое применение, не обязательно много инструкций. RISC-V можно просто лучше настроить, чем чип ARM. Для небольших встроенных процессоров поддержание низкого количества инструкций окупается, потому что для изготовления чипа требуется меньше транзисторов.

Это также имеет значение при производстве специализированного оборудования — например такого, как ускорители для машинного обучения. Esperanto Technologies создает большие чипы для машинного обучения на основе множества ядер RISC-V. Чтобы втиснуть много ядер, которые могут работать параллельно, нужно, чтобы они были по архитектуре простыми и с низким количеством транзисторов. Для этого вам нужен небольшой набор команд. Ни ARM, ни Intel x86 не могут этого обеспечить.

RISC-V имеет важные преимущества, которые позволят Intel конкурировать на рынке встраиваемых систем и не конфликтовать с x86. Вместе с этим, компания может наращивать навыки и компетенции с RISC-V. Чтобы ко времени, когда x86 больше не сможет сдерживать волну ARM на настольном и серверном рынках, Intel уже начала предлагать мощные чипы на RISC-V.

Наращивание этого навыка займет много времени, это может занять и десятилетие. Intel знает, что многие компании не могут немедленно перейти на ARM, даже если эти чипы в конечном итоге станут дешевле и быстрее — для переноса ПО и платформ требуется время. Это дает Intel небольшую фору. Их доля на рынке снизится, но они не исчезнут в одночасье.

Тем не менее, x86 никак не может защитить себя от ARM на горизонте 5-10 лет, поэтому Intel необходимо разработать план B. Готов поспорить, что это будет RISC-V, но это не окончательно. Это важное стратегическое решение, и они должны быть уверены, что делают правильный выбор.

Следует помнить, что Intel — типичная консервативная компания-гигант. Вспомните, как крупные автопроизводители отреагировали на Tesla. Их инвестиции в электромобили были нерешительными в течение многих лет. Вероятно, инвестиции Intel в RISC-V будут незначительными некоторое время, прежде чем им и отрасли в целом станет предельно ясно, что нет другого выхода, кроме RISC-V.

Однако, есть и серьезные опасности. Напрашивается аналогия с Blackberry, Nokia, Windows Phone и Android. Intel похожа на Nokia в тот период, когда она доминировала на рынке мобильных телефонов. Nokia была похожа на Intel в контроле над всеми частями своей продукции. Компания не хотела лицензировать Android также, как Intel не хочет лицензировать ARM. Nokia думала, что это подорвет ее уникальные преимущества.

Таким образом, был сделан необычный выбор в сторону Windows Phone. Это решение стало катастрофой. Динамика Android была слишком большой, а Windows Phone слишком опаздывал на рынок. Аналогичным образом, импульс ARM может быть слишком большим, и переход к архитектуре RISC-V может стать похожим на переход к Windows Phone.

В конечном итоге получится платформа, которая не имеет достаточной поддержки поставщиков по сравнению с конкурентами. Тем не менее, держу пари, здесь все сложится иначе. RISC-V имеет импульс независимо от Intel (не как в случае с Windows Phone) и значительно отличается от конкурентов. Windows Phone же не был значительно лучше конкурентов, чтобы делать выбор в его пользу.