Es bleiben weniger als 24 Stunden bis zum Verkaufsstart der neuen AMD EPYC™ Rome-Prozessoren. In diesem Artikel möchten wir auf die Anfänge des Wettbewerbs zwischen den beiden größten CPU-Herstellern zurückblicken.
Der erste kommerziell verfügbare 8-Bit-Prozessor der Welt war der Intel® i8008, der 1972 auf den Markt kam. Der Prozessor hatte eine Taktrate von 200 kHz, wurde im 10 μm (10.000 nm) Verfahren hergestellt und war für "fortschrittliche" Taschenrechner, Eingabeterminals und Flaschenabfüllmaschinen gedacht.
Im Jahr 1974 wurde dieser Prozessor zur Grundlage des Mikrokcomputers Mark-8, der als DIY-Projekt auf dem Cover des Magazins Radio-Electronics vorgestellt wurde. Der Projektleiter, Jonathan Titus, bot jedem Interessierten eine Broschüre für 5 Dollar an, die Zeichnungen der Leiterplatten und eine Beschreibung des Zusammenbauprozesses enthielt. Bald darauf entstand ein ähnliches Projekt, der Altair 8800, der von der Firma MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems) entwickelt wurde.
Beginn des Wettbewerbs
Zwei Jahre nach der Einführung des i8008 brachte Intel den neuen Chip i8080 auf den Markt, der auf einer verbesserten Architektur des i8008 basierte und im 6 µm (6000 nm) Fertigungsprozess hergestellt wurde. Dieser Prozessor war etwa zehnmal schneller als sein Vorgänger (Taktfrequenz von 2 MHz) und verfügte über ein weiterentwickeltes Befehlssystem.
Die Reverse-Engineering-Arbeiten am Intel® i8080, durchgeführt von den talentierten Ingenieuren Shawn und Kim Hayley sowie Jay Kumar, führten zur Entwicklung eines modifizierten Klons, der den Namen AMD AM9080 erhielt.
Zunächst wurde der AMD Am9080 ohne Lizenz hergestellt, später wurde jedoch eine Lizenzvereinbarung mit Intel getroffen. Dadurch konnten beide Unternehmen von den Chipmärkten profitieren, da Käufer versuchten, eine mögliche Abhängigkeit von einem einzigen Anbieter zu vermeiden. Die frühen Verkaufszahlen waren äußerst profitabel, da die Produktionskosten bei 50 Cent lagen, während die Chips von Militärs für 700 Dollar pro Stück gekauft wurden.
Nach diesem Versuch beschloss Kim Hailey, seine Fähigkeiten im Reverse Engineering des Intel® EPROM 1702 Speichermoduls auszuprobieren. Zu diesem Zeitpunkt war dies die fortschrittlichste Technologie für nichtflüchtige Speicher. Das Projekt war nur teilweise erfolgreich – der erstellte Klon hielt nur 3 Wochen bei Raumtemperatur.
Nachdem er viele Chips zerbrochen und auf seinem chemischen Wissen basierend, kam Kim zu dem Schluss, dass es ohne das genaue Wissen über die Wachstumstemperatur des Oxids nicht möglich sein würde, die von Intel angegebenen Werte (10 Jahre bei 85 Grad) zu erreichen. Mit einem Talent für soziale Ingenieurkunst rief er bei Intel an und fragte, bei welcher Temperatur ihre Öfen arbeiten. Unglaublich, aber er erhielt ohne Zögern die genaue Zahl – 830 Grad. Bingo! Natürlich konnten solche Tricks nicht ohne negative Konsequenzen bleiben.
Der erste Gerichtsprozess
Anfang 1981 bereitete sich Intel darauf vor, einen Vertrag über die Herstellung von Prozessoren mit IBM abzuschließen, dem damals größten Computerhersteller der Welt. Intel verfügte zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht über ausreichende Produktionskapazitäten, um den Anforderungen von IBM gerecht zu werden. Um den Vertrag nicht zu verlieren, musste ein Kompromiss gefunden werden. Dieser Kompromiss war eine Lizenzvereinbarung zwischen Intel und AMD, die es AMD ermöglichte, Klone der Intel® 8086, 80186 und 80286 zu produzieren.
Vier Jahre später wurde der neueste Intel® 80386 mit einer Taktrate von 33 MHz und einem Fertigungsprozess von 1 Mikrometer (1000 nm) auf dem Markt für x86-Prozessoren vorgestellt. Zu dieser Zeit arbeitete AMD ebenfalls an einem vergleichbaren Chip mit dem Namen Am386™, doch die Veröffentlichung wurde aufgrund der kategorischen Weigerung von Intel, Daten über die Technologie im Rahmen der Lizenzvereinbarung zur Verfügung zu stellen, auf unbestimmte Zeit verschoben. Dies führte zu einem Rechtsstreit.
Im Rahmen des Rechtsstreits versuchte Intel nachzuweisen, dass die Bedingungen der Vereinbarung nur für Prozessoren früherer Generationen gelten, die vor dem 80386 veröffentlicht wurden. AMD hingegen bestand darauf, dass die Bedingungen der Vereinbarung es ihr erlauben, nicht nur den 80386 zu reproduzieren, sondern auch zukünftige Modelle auf Basis der x86-Architektur.
Die gerichtlichen Auseinandersetzungen zogen sich über mehrere Jahre hin und endeten mit einem Sieg für AMD (Intel zahlte AMD 1 Milliarde Dollar). Die vertrauensvolle Beziehung zwischen den Unternehmen kam zu einem Ende, und der Am386™ wurde erst 1991 veröffentlicht. Dennoch war der Prozessor sehr gefragt, da er mit einer höheren Frequenz als das Original arbeitete (40 MHz im Vergleich zu 33 MHz).
Entwicklung des Wettbewerbs
Der Intel® 80486 war der erste Prozessor der Welt, der auf einem hybriden CISC-RISC-Kern basierte und einen mathematischen Coprozessor (FPU) direkt auf demselben Chip integriert hatte. Der FPU ermöglichte eine deutliche Beschleunigung von Gleitkommaoperationen, indem er die Last vom CPU nahm. Eine weitere Innovation war die Einführung einer Pipeline zur Ausführung von Befehlen, die ebenfalls die Leistung steigerte. Die Größe eines Elements betrug zwischen 600 und 1000 nm, während auf dem Chip bereits zwischen 0,9 und 1,6 Millionen Transistoren platziert waren.
AMD brachte seinerseits einen voll funktionsfähigen Nachbau mit dem Namen Am486 auf den Markt, der den Intel® 80386 Mikrokode und den Intel® 80287 Coprozessor verwendete. Dieses Ereignis führte zu zahlreichen Gerichtsverfahren. Ein Urteil aus dem Jahr 1992 stellte fest, dass AMD die Urheberrechte bezüglich des FPU 80287 Mikrokodes verletzt hatte, woraufhin das Unternehmen mit der Entwicklung eines eigenen Mikrokodes begann.
Nachfolgende gerichtliche Auseinandersetzungen bestätigten und widerlegten die Rechte von AMD zur Nutzung der Intel® Mikrocode. Der Oberste Gerichtshof des Bundesstaates Kalifornien setzte schließlich einen Schlusspunkt in diesen Angelegenheiten, indem er das Recht von AMD, den 80386 Mikrocode zu verwenden, für illegal erklärte. Dies führte zur Unterzeichnung eines Abkommens zwischen beiden Unternehmen, das AMD dennoch erlaubte, Prozessoren zu entwickeln und zu verkaufen, die den Mikrocode 80287, 80386 und 80486 enthielten.
Andere Akteure auf dem x86-Markt, wie Cyrix, Texas Instruments und UMC, bemühten sich ebenfalls, den Erfolg von Intel zu wiederholen, indem sie funktionsfähige Alternativen zum 80486-Chip auf den Markt brachten. Dennoch gelang ihnen dies nicht. UMC schied nach einem gerichtlichen Verkaufsverbot für ihren Green CPU vom US-Markt aus. Cyrix konnte keine vorteilhaften Verträge mit großen Systemintegratoren abschließen und war zudem in Rechtsstreitigkeiten mit Intel über die Nutzung patentierter Technologien verstrickt. So blieben Intel und AMD die Marktführer im x86-Bereich.
Beschleunigung der Fortschritte
Um die Führungsposition zu erobern, haben sowohl Intel als auch AMD stets versucht, maximale Leistung und Geschwindigkeit zu erreichen. So überschritt AMD als erstes Unternehmen weltweit die 1 GHz-Marke mit seinem Athlon™ (37 Millionen Transistoren, 130 nm) auf dem Thunderbird-Kern. In dieser Phase hatte Intel Probleme mit der Instabilität des zweiten Level-Caches seines Pentium® III auf dem Coppermine-Kern, was zu einer Verzögerung beim Produktlaunch führte.
Ein interessanter Fakt: Der Name Athlon stammt aus dem Altgriechischen und kann als „Wettbewerb“ oder „Schauplatz, Arena“ übersetzt werden.
Ebenso erfolgreiche Meilensteine für AMD waren die Einführung des Dual-Core-Prozessors Athlon™ X2 (90 nm) und zwei Jahre später des Quad-Core Opteron™ (65 nm), bei dem alle 4 Kerne auf einem einzigen Chip gefertigt sind, und nicht aus der Kombination von 2 Chips mit je 2 Kernen. Gleichzeitig bringt Intel seine berühmten Core™ 2 Duo und Core™ 2 Quad mit einem 65 nm Fertigungsprozess auf den Markt.
Mit der Steigerung der Taktraten und der Zunahme der Kerne wurde die Notwendigkeit, neue Technologien zu entwickeln und andere Märkte zu erschließen, besonders akut. Der größte Deal von AMD war der Kauf von ATI Technologies für 5,4 Milliarden Dollar. Dadurch trat AMD in den Markt für Grafikbeschleuniger ein und wurde ein Hauptkonkurrent von Nvidia. Intel hingegen erwarb eines der Segmente von Texas Instruments sowie das Unternehmen Altera für 16,7 Milliarden Dollar. Dies führte dazu, dass Intel in den Markt für programmierbare Logikbausteine und SoCs für Verbraucherelektronik eintrat.
Bemerkenswert ist, dass AMD seit 2009 auf die eigene Produktion verzichtet hat und sich ausschließlich auf die Entwicklung konzentriert. Die modernen AMD-Prozessoren werden in den Produktionsstätten von GlobalFoundries und TSMC hergestellt. Intel hingegen baut weiterhin seine eigenen Produktionskapazitäten für Halbleiterkomponenten aus.
Seit 2018 gibt es neben der direkten Konkurrenz auch gemeinsame Projekte beider Unternehmen. Ein herausragendes Beispiel ist die Einführung der Intel® Core™ Prozessoren der 8. Generation mit integrierter AMD Radeon™ RX Vega M-Grafik, die die Stärken beider Firmen vereint. Diese Lösung ermöglicht es, die Größe von Laptops und Mini-PCs zu reduzieren und gleichzeitig die Leistung und die Akkulaufzeit zu erhöhen.
Fazit
In der langen Geschichte beider Unternehmen gab es zahlreiche Episoden von Meinungsverschiedenheiten und gegenseitigen Vorwürfen. Der Wettkampf um die Spitzenposition dauerte ununterbrochen an und besteht nach wie vor. In diesem Jahr haben wir ein bedeutendes Update der Intel® Xeon® Scalable Prozessoren erlebt, über das wir bereits berichtet haben , und nun ist es an der Zeit, dass AMD auf die Bühne tritt.
Bald werden die neuen AMD EPYC™ Rome Prozessoren in unserem Labor verfügbar sein. als Erste von ihrer Ankunft.
Quelle: habr.com
