英特爾代工業(yè)務(wù)終極殺招！開(kāi)放x86內核授權，做芯片成“搭積木”？

編譯 |  高歌
編輯 |  云鵬
芯東西2月16日消息，據美國IT網(wǎng)站The Register報道，英特爾將開(kāi)放x86架構的軟核和硬核授權，使客戶(hù)能夠在英特爾制造的定制設計芯片中混合x(chóng)86、Arm和RISC-V等不同的CPU IP核。英特爾Foundry客戶(hù)解決方案工程副總裁Bob Brennan稱(chēng)：“我們擁有所謂的多ISA（指令集架構）戰略。這是英特爾歷史上第一次將x86軟核和硬核授權給想要開(kāi)發(fā)芯片的客戶(hù)?！蓖ㄟ^(guò)對x86軟/硬核的授權，英特爾能夠吸引想要打造多ISA芯片的客戶(hù)，使其采用英特爾代工服務(wù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，軟核是通過(guò)RTL文本對某一電路模塊的描述，芯片設計廠(chǎng)商可以通過(guò)EDA工具能夠將軟核與其他外部邏輯電路綜合，根據不同的工藝，設計不同性能的器件；硬核則是一整套完整的工藝，可直接用來(lái)實(shí)現芯片制造。近日，英特爾在代工服務(wù)上動(dòng)作頻頻，推進(jìn)其“IDM 2.0”戰略。上周，英特爾啟動(dòng)了10億美元的基金以發(fā)展代工廠(chǎng)創(chuàng )新生態(tài)系統，并正式推出了IFS（英特爾代工服務(wù)）加速器這一生態(tài)系統聯(lián)盟，為其代工服務(wù)建立上游的開(kāi)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(chǎng)商高塔半導體（Tower semiconductor）。
01.像搭樂(lè )高一樣打造多指令集處理器開(kāi)放x86發(fā)展代工業(yè)務(wù)

此前，英特爾x86架構在CPU IP上的最大競爭對手是英國的Arm。Arm將CPU、GPU和其他硬件內核的藍圖授權給芯片設計公司，并且向蘋(píng)果等大客戶(hù)出售架構許可證，允許蘋(píng)果等客戶(hù)設計自研芯片兼容Arm內核。相比Arm，英特爾則更側重在芯片制造環(huán)節。具體來(lái)說(shuō)，英特爾將像樂(lè )高一樣，根據不同應用的側重，將Arm、RISC-V內核和x86內核搭配起來(lái)，讓不同的內核互相連接并協(xié)同工作，打造定制化的處理器。

通過(guò)Chiplet（小芯片）技術(shù)，不同的CPU內核將被分配到不同的小芯片上，并通過(guò)封裝加以連接。英特爾Foundry客戶(hù)解決方案工程副總裁Bob Brennan舉了一個(gè)例子：其客戶(hù)能夠使用獲許可的Xeon內核構建芯片，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(pán)設計（Chiplet chassis designs），可以將x86、Arm和RISC-V內核的裸片放在一起并封裝成一個(gè)連貫的芯片。Bob Brennan補充說(shuō)，英特爾尚未制定一個(gè)完整的戰略，但其戰略的重點(diǎn)在于圍繞其產(chǎn)品，啟用IP生態(tài)系統。換句話(huà)說(shuō)，英特爾對x86的授權將不太像Arm和其他IP廠(chǎng)商提供授權的做法，而是類(lèi)似于英特爾允許芯片設計公司挑選想要的x86、Arm或RISC-V內核和加速引擎，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，因為這種高度定制的x86處理器將具備不同于英特爾官方Xeon系列產(chǎn)品的功能。對于英特爾來(lái)說(shuō)，開(kāi)放x86授權將有利于芯片設計廠(chǎng)商產(chǎn)生對自身代工服務(wù)的需求。對此，Bob Brennan稱(chēng)：“從廣義上講，這是為了發(fā)展我們的晶圓和封裝業(yè)務(wù)，因為IFS（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.目標采用16nm制程獨特封裝技術(shù)是關(guān)鍵

對于能夠兼容Arm、RISC-V和x86等內核的多ISA（指令集）芯片，英特爾獨特的互連技術(shù)將在競爭中扮演重要的角色。Bob Brennan沒(méi)有說(shuō)明這些小芯片底盤(pán)設計是否可以轉移到臺積電等競爭對手的晶圓廠(chǎng)，但英特爾擁有一些像Foveros這樣獨有的封裝技術(shù)，允許在單個(gè)封裝內的多個(gè)小芯片之間進(jìn)行高速通信。他補充道，通過(guò)CXL等開(kāi)放總線(xiàn)標準，英特爾已經(jīng)可以讓Arm、RISC-V“無(wú)縫、干凈”地連接到Xeon上。據報道，多ISA芯片的目標是在Intel 16工藝上生產(chǎn)，大致相當于其他代工廠(chǎng)商16nm制程的芯片。未來(lái)，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(kāi)始用于相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)。在Inetl 18A節點(diǎn)，英特爾將使用一種RibbonFET這種新的晶體管結構以及一種名為PowerVia的新背面供電方案。RibbonFET是英特爾對Gate All Around（全環(huán)柵）晶體管的實(shí)現，這是英特爾自2011年率先推出FinFET以來(lái)的首個(gè)全新晶體管架構。這一晶體管結構加快了晶體管開(kāi)關(guān)速度，同時(shí)實(shí)現與多鰭結構相同的驅動(dòng)電流，但占用的空間更小。PowerVia則是英特爾獨有的、業(yè)界首個(gè)背面電能傳輸網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)消除晶圓正面供電布線(xiàn)需求來(lái)優(yōu)化信號傳輸。

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

事實(shí)上，自英特爾首席執行官帕特·基辛格（Pat Gelsinger）上任，就提出了“IDM 2.0”戰略，x86的開(kāi)放可能是這一轉型的關(guān)鍵。此前，英特爾的晶圓廠(chǎng)通常只生產(chǎn)自己的x86處理器，但隨著(zhù)芯片制程的演進(jìn)，先進(jìn)晶圓廠(chǎng)的投資高達數十億美元，代工業(yè)務(wù)變得十分重要。而英特爾如果想要開(kāi)展真正的代工業(yè)務(wù)，就要像臺積電和三星一樣生產(chǎn)Arm、RISC-V和x86等架構的處理器。目前，外媒?jīng)]有提供關(guān)于哪些英特爾x86內核將獲得開(kāi)發(fā)許可、其客戶(hù)如何獲得許可和具體許可等級的詳細信息。不過(guò)在去年年初，英特爾曾暗示將開(kāi)放CPU內核許可，表示希望其代工服務(wù)能夠為客戶(hù)提供“世界一流的IP組合，包括x86內核、Arm和RISC-V生態(tài)系統IP”。最近，英特爾“IDM 2.0”戰略的布局成果正在逐步顯現出來(lái)。昨日，英特爾宣布和全球第九大晶圓代工廠(chǎng)商以色列Tower semiconductor（高塔半導體）達成收購協(xié)議，交易金額達54億美元。上周，英特爾設立了10億美元的基金，用于推進(jìn)先進(jìn)節點(diǎn)和制造技術(shù)的芯片設計和開(kāi)發(fā)，包括IP、軟件工具、創(chuàng )新芯片架構和先進(jìn)封裝技術(shù)。此外，英特爾還宣布與該基金結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 )的高級成員。英特爾在聲明中稱(chēng)，將通過(guò)開(kāi)放式Chiplet平臺實(shí)現模塊化產(chǎn)品，并支持利用跨x86、Arm和RISC-V的多指令集架構（ISA）的設計方法。Pat Gelsinger稱(chēng)，英特爾的Foundry客戶(hù)正在迅速采用模塊化設計方法，以使其產(chǎn)品具有獨特性并加快上市時(shí)間。通過(guò)新的投資基金和開(kāi)放式Chiplet平臺，英特爾可以幫助推動(dòng)生態(tài)系統開(kāi)發(fā)涵蓋所有芯片架構的顛覆性技術(shù)。對RISC-V，英特爾還將幫助推動(dòng)RISC-V的開(kāi)源軟件生態(tài)系統。對此，Bob Brennan總結道：“我們不打算從我們的RISC-V軟件上獲得報酬。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(kāi)放合作伙伴?！?/span>

在10億美元基金設立的同天，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)盟和設計服務(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(mén)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；設計服務(wù)聯(lián)盟成員有Capgemini、Tech Mahindra和Wipro。英特爾稱(chēng)，IFS加速器的IP產(chǎn)品組合包括現代SoC所需的基本IP模塊，全部針對IFS技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使設計人員能夠采用符合其設計、項目進(jìn)度要求的高質(zhì)量IP。對此，Pat Gelsinger也提到這種“充滿(mǎn)活力”的半導體設計生態(tài)系統對其代工業(yè)務(wù)的成功至關(guān)重要。
04.結語(yǔ)：開(kāi)放x86架構或成英特爾代工絕招

在歷次財報的電話(huà)會(huì )議上，臺積電總會(huì )強調自己作為晶圓代工廠(chǎng)商的優(yōu)勢，那就是可以充分獲得客戶(hù)信任，以便雙方進(jìn)行緊密的合作。相比之下，英特爾等IDM廠(chǎng)商的制造業(yè)務(wù)相對封閉，甚至重資產(chǎn)的晶圓廠(chǎng)和產(chǎn)線(xiàn)成為了其經(jīng)營(yíng)上的負擔。在Pat Gelsinger上任之前，行業(yè)內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”戰略之后，其股價(jià)甚至有所下跌。隨著(zhù)晶圓短缺以及很多國家對供應鏈安全的審視，芯片制造重新成為了供應鏈中的焦點(diǎn)，在供應鏈中的話(huà)語(yǔ)權和盈利能力都有所上升。在戰略轉變后，英特爾開(kāi)始大力投資建廠(chǎng)，以追求恢復芯片制造行業(yè)上的地位。本次x86架構的開(kāi)放，將成為其代工服務(wù)戰略中的重要一環(huán)，體現了其制造開(kāi)放、合作的觀(guān)點(diǎn)，或在和晶圓代工廠(chǎng)商的競爭中成為吸引客戶(hù)的“殺手锏”。來(lái)源：The Register