影响IT世界的技术与产品(第一期)英特尔:小硅片上演大神话
事件
编者按:2008年,英特尔成立40周年。对于世界科技史来说,40年不过是短短一瞬,但对于世界发展史来说,40岁的英特尔却用自己的方式写下了浓重的一笔,深深改变了这个世界的面貌。从本期开始,《电脑报》将推出连载三期的大型新闻报道《英特尔:40年的爱与恨》,去评判,去追忆这带来沧桑巨变的40年。
用晶体管成就辉煌
1968年,当“仙童三杰”(仙童为上世纪60年代美国最著名的半导体企业)罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)、戈登·摩尔(Gordon Moore)和安迪·格鲁夫(Andy Grove)创办英特尔公司之时,全部的家当为250万美元,还是从投资商那里筹集来的。
这一年,罗伯特·诺伊斯曾经和美国最富盛名的风险投资家阿瑟·罗克有过一段对话,表明英特尔的目标是以晶体管为核心的芯片开发。这个时期,计算机行业普遍推崇的是占据好几百平方米的大型机,IBM、UNISYS都曾经推出过轰动业界的大型机产品。由于受到这种潮流的影响,几乎所有半导体公司都在为大型机开发芯片,德州仪器、摩托罗拉无不如此。就在融资250万美元之后,英特尔一度研发过大型机方面的存储器芯片,但商业上并没有取得成功。
1968年年底,在加州总部的一次业务会议上,一场激烈的争吵在英特尔的技术经理中间爆发了。争吵的导火索是由刚刚跳槽到英特尔的斯坦福大学电机系博士托德·霍夫(T Hoff)挑起的。他在会议上拿出自己在大学时期的一篇论文,坚持认为未来半导体的发展方向是大型集成电路,所有晶体管都将被集中在一块芯片上面,包括存储和计算功能。所以他要求英特尔立即停止一切无谓的项目,在技术研发上全力转向晶体管集成芯片——微处理器(Microprocessor)。霍夫的言论如同一颗炸弹引爆火药桶,当场就遭到数位技术经理的激烈反对。他们从商业前景、技术潮流和市场走势等各个角度反驳霍夫的“微处理器”观点。到会议结束,霍夫的最坚定支持者只有三个,却是最重要的三个,那就是英特尔公司三位创始人“仙童三杰”。
微处理器技术方向的确立,对于英特尔的发展至关重要,更为重要的是,开启了计算机进入普及时代的大门。此后20多年时间里,IBM的PC机、英特尔的微处理器、微软的Windows操作系统成为推动普通人用上计算机的三大利器。从英特尔的角度来看,走上微处理器的发展方向也是一个必然的选择。首先摩尔、诺伊斯和格鲁夫都认为未来的芯片设计不可能无限制大下去,小型化、一体化的方向才是正确的;其次,IBM等厂商在大型机上面的强势地位,让英特尔不可能去争夺大型机芯片方面的市场,只有另辟蹊径,开拓新的市场,而微处理器毫无疑问是最佳选择。
4004打开微处理器之门
4004微处理器的诞生过程真正体现了英特尔公司“技术为王”的特点——一帮天才设计师完成了看似不可能完成的任务。
霍夫与刚从仙童公司跳槽过来的芯片工程师斯坦·麦卓尔(Stan Mazor)合作,设计了一个全新的微处理器架构——所有晶体管都装在一块芯片上。整个结构包括记录调度,引导组及芯片间的互联,最关键的芯片包含了计算器的算术和逻辑电路系统,能够运行常规计算机程序的单片CPU,以取代用不同的单个片,来分别承担键盘控制、显示控制、打印控制、算术运算、记录等等功能。最后定型的4004微处理器只有1/8英寸长,1/6英寸宽,包括有2300个晶体管,功能与EMAC一样,运行起来同上世纪60年代价值30万美元的IBM机一样,而后者需要桌子大小的微处理器。

微处理器本身的设计则是由另一位英特尔的天才工程师费德里科·费金(Federico Faggin)完成的。他在硅片上确定了各种晶体管的实际排放位置,并发展了芯片规格和晶体管计数的细节。1971年1月,第一个真正可以运转的微处理器在英特尔公司出现,定名为“4004型”。第一个“4”是指以4位为单位的设计思想,后一个“4”是指由英特尔制造的第4种专用芯片,售价为200美元。
1971年11月15日,集成2300个晶体管的4004微处理器被英特尔公司推出之后,距离诺伊斯与罗克的对话已经过去整整3年。同一天,4004微处理器的图片广告出现在《电子新闻》杂志上面,第一个客户来自遥远的亚洲,日本Busicom公司订购了第一批4004微处理器,用在自己的计算机系统上面。4004是英特尔公司推出的第一款微处理器,也是世界上第一款微处理器。跟历史上任何开创先河的事物一样,4004除了拥有一个“全球第一”的头衔之外,商业上并没有取得多大的反响。这一点跟英特尔公司自己在创业初期的处境倒是颇为相似。
奔腾助力英特尔改变世界
如果说4004开启了英特尔的微处理器之路,那么随后诞生的奔腾微处理器就让英特尔真正成就了今日的辉煌,成为芯片行业中当之无愧的霸主。唯一遗憾的是这个诞生的时间长了一点,整整用了22年。
Pentium是对英特尔第五代CPU的统称,Pentium为数字5的代称。

奔腾(Pentium)微处理器的出现,与英特尔的两个竞争对手步步紧逼不无关系。从“80286”微处理器开始,英特尔推出了一系列产品,包括大名鼎鼎的486。但是由于数字无法成为商标,不受法律保护,结果AMD和Cyrix竞相推出类似的微处理器,也叫286、386、486,让英特尔郁闷不已。
到1993年,英特尔决定退出第五代微处理器80586,名称的问题被提上了议事日程。此时英特尔公司的主事人为坚信“偏执狂才能生存”的格鲁夫,此人管理作风向来强硬。在公司会议上,格鲁夫挥动着双臂向公司高层断言:“从586处理器开始,英特尔必须确立真正的领袖地位,我无法忍受,也不容许对手利用英特尔的任何漏洞获得任何机会。”
从技术上来看,Pentium处理器的确有自己的优势。在英特尔内部,这款微处理器的代号是P54C,内部含有310万个晶体管,每秒钟可执行1亿条指令。最初的时钟频率为60MHz,后来提高到200MHz。最为关键的是,Pentium处理器的浮点运算能力空前强大,将当时所有的微处理器都远远抛在了后面。这也为后来微处理器在多媒体上的应用奠定了基础。
1993年,Pentium处理器正式上市之前,英特尔敲定了“Pentium”这个日后延续了十几年辉煌的品牌名称,并以此注册了商标。“Pentium”来源于拉丁文,翻译成中文就是 “第五”的意思,指代这款第五代微处理器。随后,“Pentium”的中文候选名称也出现了:一个叫“五金”(直接意译的名称),一个叫“奔腾”,英特尔最后选择了后者,一个非常贴切的名字。
奔腾的诞生,产生了两方面的效应。一方面,彻底确立了英特尔在芯片行业龙头老大的地位,不再是成天与AMD、Cyrix打来打去的加州二流加工厂。在此之前,在众多美国人眼中,英特尔不过是一家地处西海岸的配件公司。《大众电子》曾经在上世纪80年代初期评选了全美电子50强,格鲁夫甚至在上面找不到“Intel”五个字母,这让他大为恼火。另一方面,奔腾处理器将整个微处理器的发展一下子带入了高性能时代,达到了与工作站处理器一样的水平,从而大大加快了PC机进入普通人的生活,而且带来了联动效应,多媒体技术的应用、互联网的兴起都与其不无关系,从这个角度来看,奔腾处理器是英特尔第一次深深改变整个世界向前发展轨迹的象征。
酷睿跳起多核节奏
2006年,当踌躇满志的英特尔CEO保罗·欧德宁决定打造一个全新品牌——酷睿之时,同样是鼓足了巨大的勇气。
毕竟此前“奔腾”在十三年时间里已经取得了巨大的成功,帮助英特尔在微处理器市场占据了80%以上的市场份额。

但是多核时代的来临,让英特尔必须作出大胆抉择,塑造一个前所未有的品牌,用酷睿架构的新技术取代奔腾。
2006年之后,英特尔全线产品都切换到酷睿技术架构之下。伴随着酷睿的出现,英特尔微处理器逐渐从双核到四核,跨入了一个多核时代。到2008年5月为止,英特尔公司推出的酷睿微处理器已经近60款,在市场上取得了巨大的成功。
相比之前的产品,英特尔在酷睿微处理器上的最大改变就是,保证多核强大性能的同时,加入了大量降低功耗的技术。酷睿架构是由一支位于以色列海法的英特尔核心研发团队独立完成的。这个研发团队在2003年曾经开发出兼具高性能与低功耗的Banias移动处理器。在酷睿架构上,研发人员把重点放在“每瓦特性能”(Performance per Watt)上面,使得酷睿产品成为一个功耗优化的平台(Power-Optimized Platforms)。为了达到这个目的,以色列研发团队对酷睿产品制定了苛刻的测试要求,即保持良好的跨平台性,提供更高的性能,并要同时兼顾功耗。值得一提的是,由于酷睿架构的成功,英特尔一下将以色列研发团队的规模扩大到1500人左右。主要集中在海法、Yakum、Kiryat Gat等英特尔研发中心。
对于整个产业来说,酷睿的出现,使得降低能耗成为可能,与此同时,多核的出现,又大大提升了微处理器的性能,为人们更多应用提供了必要的保证。从这个角度来说,酷睿正在以前所未有的力度改变着未来世界。
