英特爾代工業(yè)務(wù)終極殺招！開放x86內(nèi)核授權(quán)，做芯片成“搭積木”？

編譯 |  高歌
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芯東西2月16日消息，據(jù)美國IT網(wǎng)站The Register報(bào)道，英特爾將開放x86架構(gòu)的軟核和硬核授權(quán)，使客戶能夠在英特爾制造的定制設(shè)計(jì)芯片中混合x86、Arm和RISC-V等不同的CPU IP核。英特爾Foundry客戶解決方案工程副總裁Bob Brennan稱：“我們擁有所謂的多ISA（指令集架構(gòu)）戰(zhàn)略。這是英特爾歷史上第一次將x86軟核和硬核授權(quán)給想要開發(fā)芯片的客戶?！蓖ㄟ^對(duì)x86軟/硬核的授權(quán)，英特爾能夠吸引想要打造多ISA芯片的客戶，使其采用英特爾代工服務(wù)。簡單來說，軟核是通過RTL文本對(duì)某一電路模塊的描述，芯片設(shè)計(jì)廠商可以通過EDA工具能夠?qū)④浐伺c其他外部邏輯電路綜合，根據(jù)不同的工藝，設(shè)計(jì)不同性能的器件；硬核則是一整套完整的工藝，可直接用來實(shí)現(xiàn)芯片制造。近日，英特爾在代工服務(wù)上動(dòng)作頻頻，推進(jìn)其“IDM 2.0”戰(zhàn)略。上周，英特爾啟動(dòng)了10億美元的基金以發(fā)展代工廠創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，并正式推出了IFS（英特爾代工服務(wù)）加速器這一生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)盟，為其代工服務(wù)建立上游的開放、合作生態(tài)。昨日，英特爾又宣布以54億美元收購全球第九大晶圓代工廠商高塔半導(dǎo)體（Tower semiconductor）。
01.像搭樂高一樣打造多指令集處理器開放x86發(fā)展代工業(yè)務(wù)

此前，英特爾x86架構(gòu)在CPU IP上的最大競爭對(duì)手是英國的Arm。Arm將CPU、GPU和其他硬件內(nèi)核的藍(lán)圖授權(quán)給芯片設(shè)計(jì)公司，并且向蘋果等大客戶出售架構(gòu)許可證，允許蘋果等客戶設(shè)計(jì)自研芯片兼容Arm內(nèi)核。相比Arm，英特爾則更側(cè)重在芯片制造環(huán)節(jié)。具體來說，英特爾將像樂高一樣，根據(jù)不同應(yīng)用的側(cè)重，將Arm、RISC-V內(nèi)核和x86內(nèi)核搭配起來，讓不同的內(nèi)核互相連接并協(xié)同工作，打造定制化的處理器。

通過Chiplet（小芯片）技術(shù)，不同的CPU內(nèi)核將被分配到不同的小芯片上，并通過封裝加以連接。英特爾Foundry客戶解決方案工程副總裁Bob Brennan舉了一個(gè)例子：其客戶能夠使用獲許可的Xeon內(nèi)核構(gòu)建芯片，并將其與基于RISC-V或Arm IP的器件相匹配。英特爾還創(chuàng)建了所謂的小芯片底盤設(shè)計(jì)（Chiplet chassis designs），可以將x86、Arm和RISC-V內(nèi)核的裸片放在一起并封裝成一個(gè)連貫的芯片。Bob Brennan補(bǔ)充說，英特爾尚未制定一個(gè)完整的戰(zhàn)略，但其戰(zhàn)略的重點(diǎn)在于圍繞其產(chǎn)品，啟用IP生態(tài)系統(tǒng)。換句話說，英特爾對(duì)x86的授權(quán)將不太像Arm和其他IP廠商提供授權(quán)的做法，而是類似于英特爾允許芯片設(shè)計(jì)公司挑選想要的x86、Arm或RISC-V內(nèi)核和加速引擎，使用英特爾的代工服務(wù)，創(chuàng)建高度定制的x86兼容處理器。這可能將代表英特爾Xeon處理器生態(tài)的興起，因?yàn)檫@種高度定制的x86處理器將具備不同于英特爾官方Xeon系列產(chǎn)品的功能。對(duì)于英特爾來說，開放x86授權(quán)將有利于芯片設(shè)計(jì)廠商產(chǎn)生對(duì)自身代工服務(wù)的需求。對(duì)此，Bob Brennan稱：“從廣義上講，這是為了發(fā)展我們的晶圓和封裝業(yè)務(wù)，因?yàn)镮FS（英特爾代工服務(wù)）正努力成為世界上優(yōu)秀的代工企業(yè)。這表明英特爾如何致力于在所有這些不同的ISA發(fā)展的情況下發(fā)展代工業(yè)務(wù)?！?/span>
02.目標(biāo)采用16nm制程獨(dú)特封裝技術(shù)是關(guān)鍵

對(duì)于能夠兼容Arm、RISC-V和x86等內(nèi)核的多ISA（指令集）芯片，英特爾獨(dú)特的互連技術(shù)將在競爭中扮演重要的角色。Bob Brennan沒有說明這些小芯片底盤設(shè)計(jì)是否可以轉(zhuǎn)移到臺(tái)積電等競爭對(duì)手的晶圓廠，但英特爾擁有一些像Foveros這樣獨(dú)有的封裝技術(shù)，允許在單個(gè)封裝內(nèi)的多個(gè)小芯片之間進(jìn)行高速通信。他補(bǔ)充道，通過CXL等開放總線標(biāo)準(zhǔn)，英特爾已經(jīng)可以讓Arm、RISC-V“無縫、干凈”地連接到Xeon上。據(jù)報(bào)道，多ISA芯片的目標(biāo)是在Intel 16工藝上生產(chǎn)，大致相當(dāng)于其他代工廠商16nm制程的芯片。未來，多ISA芯片還將采用Intel 3和Intel 18A工藝。Intel 3較Intel 4將在每瓦性能上提升約18%，得益于FinFET的優(yōu)化和在更多工序中增加對(duì)EUV使用，其在芯片面積上有額外改進(jìn)。Intel 3將于2023年下半年開始用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)。在Inetl 18A節(jié)點(diǎn)，英特爾將使用一種RibbonFET這種新的晶體管結(jié)構(gòu)以及一種名為PowerVia的新背面供電方案。RibbonFET是英特爾對(duì)Gate All Around（全環(huán)柵）晶體管的實(shí)現(xiàn)，這是英特爾自2011年率先推出FinFET以來的首個(gè)全新晶體管架構(gòu)。這一晶體管結(jié)構(gòu)加快了晶體管開關(guān)速度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與多鰭結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)電流，但占用的空間更小。PowerVia則是英特爾獨(dú)有的、業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過消除晶圓正面供電布線需求來優(yōu)化信號(hào)傳輸。

03.去年年初已有暗示生態(tài)聯(lián)盟基本包含現(xiàn)代SoC所需IP

事實(shí)上，自英特爾首席執(zhí)行官帕特·基辛格（Pat Gelsinger）上任，就提出了“IDM 2.0”戰(zhàn)略，x86的開放可能是這一轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。此前，英特爾的晶圓廠通常只生產(chǎn)自己的x86處理器，但隨著芯片制程的演進(jìn)，先進(jìn)晶圓廠的投資高達(dá)數(shù)十億美元，代工業(yè)務(wù)變得十分重要。而英特爾如果想要開展真正的代工業(yè)務(wù)，就要像臺(tái)積電和三星一樣生產(chǎn)Arm、RISC-V和x86等架構(gòu)的處理器。目前，外媒?jīng)]有提供關(guān)于哪些英特爾x86內(nèi)核將獲得開發(fā)許可、其客戶如何獲得許可和具體許可等級(jí)的詳細(xì)信息。不過在去年年初，英特爾曾暗示將開放CPU內(nèi)核許可，表示希望其代工服務(wù)能夠?yàn)榭蛻籼峁笆澜缫涣鞯腎P組合，包括x86內(nèi)核、Arm和RISC-V生態(tài)系統(tǒng)IP”。最近，英特爾“IDM 2.0”戰(zhàn)略的布局成果正在逐步顯現(xiàn)出來。昨日，英特爾宣布和全球第九大晶圓代工廠商以色列Tower semiconductor（高塔半導(dǎo)體）達(dá)成收購協(xié)議，交易金額達(dá)54億美元。上周，英特爾設(shè)立了10億美元的基金，用于推進(jìn)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)和制造技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)和開發(fā)，包括IP、軟件工具、創(chuàng)新芯片架構(gòu)和先進(jìn)封裝技術(shù)。此外，英特爾還宣布與該基金結(jié)盟的幾家公司建立合作伙伴關(guān)系，成為了RISC-V國際基金會(huì)的高級(jí)成員。英特爾在聲明中稱，將通過開放式Chiplet平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模塊化產(chǎn)品，并支持利用跨x86、Arm和RISC-V的多指令集架構(gòu)（ISA）的設(shè)計(jì)方法。Pat Gelsinger稱，英特爾的Foundry客戶正在迅速采用模塊化設(shè)計(jì)方法，以使其產(chǎn)品具有獨(dú)特性并加快上市時(shí)間。通過新的投資基金和開放式Chiplet平臺(tái)，英特爾可以幫助推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)涵蓋所有芯片架構(gòu)的顛覆性技術(shù)。對(duì)RISC-V，英特爾還將幫助推動(dòng)RISC-V的開源軟件生態(tài)系統(tǒng)。對(duì)此，Bob Brennan總結(jié)道：“我們不打算從我們的RISC-V軟件上獲得報(bào)酬。我們只是想讓世界變得更好，間接地創(chuàng)造芯片。所以這就是為什么我們更容易成為一個(gè)全心全意的開放合作伙伴?！?/span>

在10億美元基金設(shè)立的同天，英特爾代工服務(wù)（IFS）也推出了IFS加速器（Accelerator）這一生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)盟。該聯(lián)盟于2021年9月啟動(dòng)，包括EDA聯(lián)盟、IP聯(lián)盟和設(shè)計(jì)服務(wù)聯(lián)盟，共有17家創(chuàng)始合作公司。其中EDA聯(lián)盟成員有Ansys、Cadence（楷登電子）、Siemens EDA（西門子EDA）和Synopsys（新思科技）；IP聯(lián)盟成員有Alphawave、Analog Bits、Andes、Arm、Cadence、eMemory、M31、SiFive、Silicon Creations、Synopsys和Vidatronic；設(shè)計(jì)服務(wù)聯(lián)盟成員有Capgemini、Tech Mahindra和Wipro。英特爾稱，IFS加速器的IP產(chǎn)品組合包括現(xiàn)代SoC所需的基本IP模塊，全部針對(duì)IFS技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使設(shè)計(jì)人員能夠采用符合其設(shè)計(jì)、項(xiàng)目進(jìn)度要求的高質(zhì)量IP。對(duì)此，Pat Gelsinger也提到這種“充滿活力”的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)其代工業(yè)務(wù)的成功至關(guān)重要。
04.結(jié)語：開放x86架構(gòu)或成英特爾代工絕招

在歷次財(cái)報(bào)的電話會(huì)議上，臺(tái)積電總會(huì)強(qiáng)調(diào)自己作為晶圓代工廠商的優(yōu)勢(shì)，那就是可以充分獲得客戶信任，以便雙方進(jìn)行緊密的合作。相比之下，英特爾等IDM廠商的制造業(yè)務(wù)相對(duì)封閉，甚至重資產(chǎn)的晶圓廠和產(chǎn)線成為了其經(jīng)營上的負(fù)擔(dān)。在Pat Gelsinger上任之前，行業(yè)內(nèi)一度傳言英特爾要關(guān)閉制造業(yè)務(wù)，而在英特爾宣布“IDM 2.0”戰(zhàn)略之后，其股價(jià)甚至有所下跌。隨著晶圓短缺以及很多國家對(duì)供應(yīng)鏈安全的審視，芯片制造重新成為了供應(yīng)鏈中的焦點(diǎn)，在供應(yīng)鏈中的話語權(quán)和盈利能力都有所上升。在戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變后，英特爾開始大力投資建廠，以追求恢復(fù)芯片制造行業(yè)上的地位。本次x86架構(gòu)的開放，將成為其代工服務(wù)戰(zhàn)略中的重要一環(huán)，體現(xiàn)了其制造開放、合作的觀點(diǎn)，或在和晶圓代工廠商的競爭中成為吸引客戶的“殺手锏”。來源：The Register