Где производят все процессоры
Обновлено: 06.07.2024
Если задать самому себе вопрос, кто производит процессоры для персональных компьютеров? И самому же дать на него ответ, то на ум придут только два названия Intel и AMD . Действительно, если посмотреть предложения большинства розничных магазинов, то там представлены микропроцессорные устройства для ПК только этих разработчиков.
Не уж-то нет других? Есть. И о нескольких из них я расскажу в обзоре.
Несколько слов о компаниях Интел и АМД
Компании Intel и AMD являются безусловными лидерами на рынке продаж процессоров для персональных компьютеров. И с этим мало кто сможет и захочет поспорить. Однако компьютерная техника это не только одни ПК. Существует большое количество разновидностей компьютерных устройств.
В первую очередь, это серверное оборудование. И здесь "монополистам" Интел и АМД уже противостоят другие компании. Например, компания Oracle . С нее и начнем обзор.
Уникальные и конкурентные процессоры производителя Oracle
Компания известна своими программными продуктами. Это Java , SQL , Solaris и многие другие. Однако она является и производителем микропроцессорных устройств. Они выпускаются под брендом SPARC , начиная с 2009 года. Непосредственно изготовлением CPU занималась компания Sun Microsystems .
Однако с 2015 года Oracle начала производить процессоры самостоятельно. И первым из таких CPU стал SPARC M7 . Он являлся на то время прорывным решением, которое включало большое количество инноваций.
Вот основные технические характеристики процессора:
- частота ядра до 4133 МГц;
- до 32 ядер и 256 потоков (8 потоков на ядро);
- кэш L1 16 Кб + 16 Кб (instruction/data) на ядро;
- кэш L2 2 Мб instruction + 4 Мб data;
- кэш L3 64 Мб;
- техпроцесс 20 нм;
- инструкции для ускорения выполнения задач, связанных с шифрованием: AES, Camellia, CRC32c, DES, 3DES, DH, DSA, ECC, MD5, RSA, SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512.
У процессора SPARC M7 множество инновационных достоинств. Это реализация программных функций на кристалле, ускоритель SQL инструкций и пр. Чуть позднее Oracle создала обновленную версию SPARC M8 на основе M7 .
TSMC стала мировым лидером с сегменте контрактного производства полупроводников, заняв почти 52% рынка. Она обогнала Intel, в том числе и по капитализации, и своему успеху она обязана росту стоимости акций, спровоцированному, в том числе, информацией о прорыве в разработке сверхсовременных 2-нанометровых норм производства.
Новый мировой лидер
Компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) признана самым крупным производителем полупроводниковой продукции в мире по двум показателям: по капитализации и по объему рынка контрактного производства полупроводников. Об этом сообщил портал TechPowerUp.
По информации издания, TSMC стала лидером в своем сегменте по капитализации после того, как ее акции выросли в цене, достигнув пика – $66,4 за одну ценную бумагу. По итогу ее капитализация достигла $313 млрд, что позволило TSMC оставить далеко позади не только компанию Intel, но также Nvidia.
Сравнение с Nvidia, одним из крупнейших разработчиков видеочипов, вызвано тем, что 9 июля 2020 г. она обогнала по капитализации компанию Intel - на тот период времени капитализация Nvidia составляла $251,3 млрд против $248,1 млрд у Intel. Как сообщал CNews, сделать это ей, как и в случае TSMC, помог резкий скачок стоимости акций. К слову, Nvidia входит в список основных клиентов TSMC – у нее нет своих фабрик, и все ее графические процессоры выпускаются на мощностях тайваньского вендора.
На 20 июля 2020 г., по данным Yahoo Finance, Intel снова опередила Nvidia с капитализацией $254 млрд против $250,9 млрд у Nvidia, но до TSMC с ее $313 млрд ей очень далеко.
Свыше половины рынка
По итогам 2019 г. компания выручила рекордные для нее 1,07 трлн тайваньских долларов (приблизительно $34,63 млрд). Это на 3,7% больше в сравнении с показателями 2018 г., и около 49% всех ее продаж в 2019 г. пришлось на процессоры для смартфонов. Этот сегмент показал 12-процентный рост выручки. На втором месте по объему продаж оказалось производство решений для высокопроизводительных вычислений (HPC) – их доля составила 29%.
Выручка компании Intel за тот же период, для сравнения, составила $72 млрд. Она заметно больше, чем у TSMC, но вот рост ее на фоне показателей 2018 г. оказался лишь 2-процентным.
В середине июля 2020 г. TSMC сообщила о новом рекорде роста своей квартальной чистой прибыли по итогам II квартала 2020 г. За период с 1 апреля по 30 июня 2020 г. чистая прибыль компании составила 120,82 млрд тайваньских долларов ($4,1 млрд), и это на 3,3% больше, чем в I квартале 2020 г. или на 81% больше в сравнении с II кварталом 2019 г.
Квартальная выручка TSMC достигла 310,7 млрд тайваньских долларов ($10,38 млрд). За год этот показатель вырос 28,9%.
Технологическое превосходство
Стремительный рост стоимости акций, а вместе с ней и капитализации, стал следствием отношения руководства TSMC к новым технологиям. Компания регулярно вкладывает деньги в исследования и разработки в своем сегменте и постоянно осваивает новые технологии выпуска полупроводников, опережая в этом плане всех имеющихся конкурентов.
Киберучения: как отработать реагирование на атаки хакеров на полигоне
На момент публикации материала TSMC была полностью готова к массовому производству 5-нанометровых чипов, и в этом плане ее догоняет лишь Samsung, тогда как Intel с августа 2019 г. не может полностью освоить 10-нанометровые нормы.
В список клиентов TSMC, помимо Nvidia, входят компании AMD, Apple, Huawei (в сентябре 2020 г. сотрудничество с ней будет прекращено), MediaTek, Qualcomm и др. Большинство компаний из этого списка смогут рассчитывать на выпуск своих 5-нанометровых чипов в обозримом будущем.
В июле середине июля 2020 г. CNews писал, что TSMC практически готова к началу освоения самого современного по меркам 2020 г. техпроцесса – 2 нм. Старт опытного производства по нормам запланирован на промежуток между 2023 и 2024 гг. Этому будет предшествовать переход компании на 3 нанометра – тестовое производство по данной технологии должно начаться в первой половине 2021 г., а массовый выпуск микросхем – во второй половине 2022 г.
Параллельно с этим TSMC ведет разработку и 4-нанометровой топологии. О ней, как сообщал CNews, она впервые рассказала в июне 2020 г, и запустить ее она планирует в 2023 г.
Мировая экспансия TSMC
В планы TSMC на ближайшие несколько лет входит постепенное закрепление за пределами Тайваня. В середине мая 2020 г. она, после долгих уговоров американского правительства, согласилась построить свой завод на территории США.
TSMC возведет новую фабрику в штате Аризона. Точное место ее расположения на момент публикации материала установлено не было, но известно, что на ее строительство компания затратит $12 млрд. Эту сумму TSMC намерена вкладывать постепенно – она собирается потратить ее в период с 2021 по 2029 гг. Вероятнее всего, завод будет запускаться частями – компания готовится начать первое производство не позднее 2024 г.
В июле 2020 г. агентство Reuters сообщило о планах вендора по сотрудничеству с властями Японии. В настоящее время стороны ведут переговоры о развитии полупроводникового производства на территории этой страны.
Инициатором переговоров выступили власти Страны восходящего солнца. В случае их успешного завершения TSMC откроет доступ японским производителям к некоторым своим технологиям, а также рассмотрит возможность строительства собственной фабрики в Японии.
Our manufacturing network delivers world-changing technology that improves the life of every person on the planet
Our manufacturing scope and scale enable us to provide our customers with a broad range of leading-edge products. Integrated manufacturing has been foundational to our success, enabling product optimization, improved economics, and supply resilience. As semiconductor manufacturing becomes more complex, Intel is one of the few remaining firms in the world, and the only one in the United States, that can do both leading-edge design and manufacturing in-house.
A heritage of innovation
It all starts with innovative processes and packaging technologies. For decades Intel engineers have pushed the frontiers of Moore’s Law with inventions such as High-K Metal Gate, strained silicon, and the 3D FinFET transistor. Today, we invest billions of dollars every year to drive our R&D engine, but it’s not just about silicon innovations. Intel’s most recent advanced packaging innovations such as Foveros and EMIB allow us to interconnect multiple chips on a tiny package.
A global factory network
Once our chip architects create the highly complex blueprint for new computer chips, they’re sent to one of our massive semiconductor fabrication facilities, or fabs, for high-volume manufacturing. We are continuing to invest in expanding our global factory network to meet sustained long-term demand for Intel products, while we also open our fab doors wide for foundry customers with our new Intel Foundry Services.
A responsive and resilient supply chain
Intel manufacturing operates at a megascale worldwide, requiring a global supply chain that stretches across multiple continents. Once they leave the fab, Intel chips are shipped to assembly and test factories where they are put into protective packages, tested, and then sent to one of our distribution hubs across the globe. Intel ships nearly 2 billion units a year to almost 2,000 customers. Our vast supply chain includes almost 16,000 suppliers in 200 countries.
A commitment to our communities
Our global manufacturing investments have a major impact on the economies and communities where we operate. Building a new fab fully equipped costs about $10 billion and creates about 10,000 jobs, one third of them in high tech. We are also committed to sustainability, with programs focused on water conservation, waste reduction, carbon emissions, and more.
Our global footprint
We have nine manufacturing sites—five are wafer fabrication, four are assembly/test facilities. Our manufacturing facilities are primarily used for silicon wafer manufacturing, assembling, and testing of our products. We operate in a network of manufacturing facilities integrated as one factory to provide the most flexible supply capacity. Our new process technologies are transferred identically from a central development fab to each manufacturing facility. After transfer, the network of factories and the development fab collaborate to continue driving operational improvements. This enables fast ramp of the operation, fast learning, and better quality control.
Making computer chips requires one of the most complex manufacturing processes humans have ever devised. For more than 50 years, Intel engineers and scientists have continually faced—then overcome—challenges posed by the physics of squeezing billions of microscopic transistors onto ever-smaller computer chips. Delivering on this promise requires a massive global team, world-class factory infrastructure and a robust supply chain ecosystem.
Our Commitments
Integrated Post-Silicon Solutions to Manufacture At-Scale
Our in-house foundry manufacturing services range from mask generation and wafer fabrication to packaging, assembly and test services.
Expanding Chip Manufacturing in Europe
Capabilities in Europe will support growing market demand, improve resilience of EU supply chains, advance R&D leadership, and spur economic growth through skilled, high-wage job creation.
Committed to U.S. Chip Manufacturing
As the only leading-edge U.S. semiconductor company that both develops and manufactures its own technology, Intel has a widespread economic impact in every sector of the U.S. economy.
Manufacturing and Facilities Careers
Manufacturing Technicians and Specialists at Intel build the world’s best processors. For an exciting and challenging career, consider opportunities at our cutting-edge facilities worldwide.
Когда разговор заходит о процессорах, мы в основном вспоминаем про Intel. В последние годы AMD также стала популярной, да и создатели ARM-чипов не отстают. Однако остальные производители со своими диковинными архитектурами обычно находятся в тени для обычного пользователя, и о них мы и поговорим в этой статье.
Hygon Dhyana — AMD из Китая
Поднебесная является «вкусным» рынком для многих производителей компьютерной техники, однако местные законы достаточно суровы к заокеанским гаджетам, поэтому многие компании открывают местное производство. AMD так и сделала в 2016 году, скооперировавшись с китайской компанией Hygon, дабы производить процессоры для местных дата-центров.
В итоге родились весьма необычные процессоры Hygon Dhyana. По сути они являются копиями AMD Ryzen и EPIC первого поколения на 14 нм архитектуре Zen, однако отличий все же хватает. Во-первых, внутрь добавлен китайский криптографический движок для защиты информации. Во-вторых, добавлены некоторые собственные инструкции и убраны некоторые сторонние (так, не поддерживается шифрование AES).
Что касается конкретных CPU, то на китайском рынке есть много моделей: топовым является серверный Dhyana Plus с 32 ядрами и частотой до 3.6 ГГц. А самой простой моделью можно назвать Hygon 3120 — у него всего 4 ядра с частотой в 1.8 ГГц и теплопакет в 40 Вт. Что интересно, в теории такие CPU используют типичные для AMD сокеты TR4 и AM4, однако на практике «десктопные» версии обычно припаиваются на плату, а серверные требуют собственных плат.
А что насчет производительности? В задачах с целочисленными вычислениями такие клоны выступают на уровне решений AMD, а вот производительность в задачах с плавающей запятой ощутимо ниже — и это ожидаемо, «красная» компания явно не горела желанием полностью отдавать архитектуру Zen китайцам. В итоге в многих криптографических тестах производительность просто удручающая, на пару порядков ниже, чем у обычных процессоров AMD. Но, с другой стороны, в тестах рендеринга пара 32-ядерных Hygon Plus показали вполне терпимые результаты на уровне 32-ядерного AMD Threadripper:
При этом, что интересно, наработки по новым архитектурам Zen 2 и Zen 3 компания AMD китайцам не отдала вообще, поэтому теперь процессоры Hygon будут развиваться самостоятельно — для этого было нанято порядка 500 инженеров и планируется переход на 7 нм техпроцесс. И это вполне ожидаемо, так как крупный китайский оператор China Telecom заинтересовался этими CPU.
POWER9 — да, IBM жива и продолжает делать процессоры
Расцвет архитектуры Power для пользовательских ПК пришелся на начало нулевых — именно тогда активно продавались так называемые Power Mac. Однако, как мы знаем, на конференции WWDC 2005 года Стив Джобс объявил, что компания Apple переходит на процессоры Intel, которые оказались и быстрее, и экономичнее.
Но даже после этого CPU IBM Power не исчезли из пользовательских устройств — не все знают, но консоль Xbox 360 работала на 3-ядерном 6-поточном PowerPC-процессоре. Так что полный уход архитектуры Power из пользовательского сегмента случился лишь в 2013-14 годах с выходом Xbox One. Однако IBM не перестала делать процессоры, она просто полностью переключилась на серверный сегмент.
Самым новым продающимся семейством процессоров IBM является POWER9, которое было анонсировано в 2016 году, а в 2017 поступило в продажу. Эти CPU базируются на 14 нм техпроцессе и интересны тем, что умеют работать с 8 потоками на одно ядро (SMT8), то есть 12-ядерное решение может обрабатывать 96 логических потоков. Для сравнения, процессоры Intel и AMD могут обрабатывать максимум 2 потока на 1 физическое ядро.
В левой руке девушки процессор POWER9, в правой — его кристалл.
Также есть версия с 24 ядрами и 96 потоками, и да, она также имеет смысл, так как виртуальные потоки могут быть гораздо менее эффективными, чем физические. Что касается частот, то они могут достигать внушительных 4 ГГц, также процессоры могут похвастаться 120 МБ кэша L3 и поддержкой PCIe 4.0 (которую Intel до сих пор реализовать в десктопах не может).
Разумеется, такие CPU используются не в домашних ПК и даже не в серверах — в основном они стоят в суперкомпьютерах, таких как Summit и Sierra (первый является самым мощным на момент 2019 года). Но, в общем и целом, на них можно запускать более-менее привычные ОС: так, ядро Linux поддерживает архитектуру POWER9 начиная с версии 4.6 от марта 2016 года.
Также в августе компания IBM анонсировала процессоры POWER10. Они могут похвастаться числом ядер от 15 до 30, есть поддержка SMT8 и базируются они на 7 нм техпроцессе. К тому же они поддерживают новейшую шину PCIe 5.0 и в задачах машинного обучения в разы быстрее решений на POWER9. Выход на рынок обещают в 2021 году.
Zhaoxin — VIA тоже жива
Возможно, олды помнят, что в нулевых компания VIA производила как процессоры (такие как C3 и C7), так и видеокарты, причем последние — вполне успешно: например, ее графический чип Savage входил в состав многих чипсетов и отлично подходил для офисных ПК из-за своей низкой цены. В итоге на пике видеокарты VIA S3 занимали аж 10% рынка. Компания даже сумела засветиться в нетбуках с процессорами Nano, которые были неплохими конкурентами для первых Atom.
Но все же выдержать конкуренцию со стороны Intel и AMD компания не смогла, и в итоге в 2013 году совместно с городской администрацией Шанхая организовала компанию Zhaoxin для производства CPU на внутренний рынок Китая. Первые решения были не особо интересными и малоизвестными в других странах, а вот KX-U6780A, попавший несколько месяцев назад в руки специалистов tom's HARDWARE, сумел удивить.
Так, сей «камень» имеет 8 ядер с частотой в 2.7 ГГц, 8 МБ кэша L2 и даже поддерживает инструкции SSE4.2 и AVX, что позволяет запускать на нем современный софт. Ах да, самое главное — он базируется на архитектуре x86, то есть на нем запускается и отлично работает Windows 10. Более того, он поддерживает обычную шину PCIe, что позволило подключить к нему в пару Nvidia RTX 2080 Ti. Что касается ОЗУ, то процессор работает с двухканальной DDR4-2666.
Однако в любом случае плату с этим процессором Zhaoxin может купить в Китае любой желающий — цена вопроса составляет $600. С учетом того, что VIA явно на этом не остановится, вполне возможно, что через пару лет на рынке появится полноценный конкурент AMD и Intel, пусть и в нижнем ценовом сегменте.
SPARC — да, Oracle развивает не только Java
Архитектура SPARC была разработана компанией Sun Microsystems еще в далеком 1985 году, и, что интересно, она является открытой. Это означает, что любой человек или компания могут использовать архитектуру команд SPARC для создания собственных процессоров — чем, собственно, и воспользовались как российский МЦСТ, так и американский Oracle.
Причем последние сделали процессор именно для своих нужд: так, SPARC M8 интересен тем, что он в кремнии поддерживает SQL, язык для создания баз данных. При этом сей камушек также поддерживает работу с основными криптографическими протоколами (AES, SHA, DES, MD5) и имеет аппаратную защиту памяти.
Что касается характеристик SPARC M8, то они весьма внушительны: 32 ядра и 256 потоков, частота до 5 ГГц, 64 МБ кэша L3 — все это привело к тому, что при работе с базами данных конкуренты от Intel и AMD тихо курят в стороне. В итоге в настоящее время M8 весьма популярны в серверах под управлением ОС Solaris.
Ну и, разумеется, говоря о SPARC нельзя не вспомнить про российские процессоры от МЦСТ — например, о R1000. Выбор такой архитектуры был вполне ожидаем с учетом ее открытости, но сама SoC характеристиками не блистала: 4 ядра по 1 ГГц, контроллер памяти DDR2, технопроцесс 90 нм — все это в 2015 году выглядело печально. Поэтому нет ничего удивительного в том, что МЦСТ решила почти полностью переключиться на Эльбрусы, и о них мы поговорим ниже.
МЦСТ Эльбрус — недооцененные российские процессоры
Правда, как обычно, где-то по середине. Все дело в том, что архитектура «Эльбрус» не совсем обычная — она базируется на архитектуре VLIW, особенность которой заключается в том, что одна инструкция процессора содержит несколько операций, которые должны выполняться параллельно. В итоге такая архитектура ближе к GPU, чем в CPU (и, к слову, у AMD были видеокарты на VLIW 5), что делает адаптацию софта для нее крайне непростым делом.
К слову, такая «длинная» архитектура (дословно Very Long Instruction Word — «очень длинная машинная команда») является очень гибкой, что позволило написать динамический двоичный транслятор x86, то есть на «Эльбрусах» можно запускать и привычный нам софт. Однако, разумеется, трансляция работает не идеально, поэтому и не удивительно, что x86-процессоры от Intel и AMD при прямом сравнении в задачах, написанных именно под них, оказываются быстрее.
Но, если поместить «Эльбрусы» в «родную среду обитания» — а именно запустить на них различные специально под них написанные дистрибутивы Linux, такие как ALT или Astra, все ощутимо меняется. Возьмем, например, процессор «Эльбрус-8С1», вышедший в 2016 году. Он имеет 8 ядер со скромной частотой в 1.2 ГГц, умеет работать с DDR3-1600 и обладает 16 МБ кэша L3. Техпроцесс при этом — 28 нм.
В итоге, если брать тест PostgreSQL 11.5, в котором создаются базы данных, то сей процессор показывает в нем результат на уровне 3500 транзакций в секунду. Много это или мало? Ну, 6-ядерный 12-поточный AMD Ryzen 5 2600X, имеющий частоту в 4 ГГц и базирующийся на 12 нм архитектуре Zen+, показал результат в 6200 транзакций в секунду. С учетом того, что решение от AMD имеет и больше потоков, и куда более высокую частоту, и на пару лет моложе — результаты «Эльбруса» уже не выглядят печальными.
Есть ли потенциал развития архитектуры e2k (именно так называется в Linux архитектура «Эльбрус») в десктопных ПК? Все очень сильно зависит от оптимизации софта: x86 код ожидаемо работает медленно, а адаптация далеко не проста. С учетом того, что стоят ПК с такими процессорами немало, и их доля на рынке исчезающе мала — есть шанс, что «Эльбрусы» так и останутся диковинками для обычных людей, а ПК с ними будут работать лишь в госорганизациях.
Не на Intel едином стоит рынок процессоров
Как видите, различных процессорных архитектур на рынке много, и дело не заканчивается на x86 или ARM. Активно развиваются китайские процессоры, IBM и не думает умирать, и даже Oracle и МЦСТ представляют интересные решения. Разумеется, доля «диковинок» никогда не была и вряд ли когда-то будет большой, но все еще многообразие процессорных архитектур не может не удивлять.
Читайте также: