Наступает время ARM: почему в 2020 году бизнес решил отойти от Intel Статьи редакции

Intel медленно, но теряет лидерство на рынке: Apple отказывается от её чипов в пользу своих процессоров, позиции AMD укрепляются, а Nvidia обогнала Intel по капитализации и разрыв только растёт.

Intel по-прежнему доминирует на рынке процессоров для ПК и серверов, но события 2020 года поставили под сомнение её превосходство и звание лидера отрасли:

• Nvidia обогнала Intel по рыночной капитализации и собирается купить ARM за $40 млрд. Компании удалось адаптировать графические чипы для современных задач: обработки данных и обучения алгоритмов машинного обучения.
• AMD опережает Intel в производстве процессоров на новых технологических процессах благодаря TSMC. Intel же объявила, что не перейдёт на 7-нанометровый техпроцесс в 2021 году.
• Apple объявила о переходе на собственные процессоры M1 вместо Intel — и в первых же устройствах показала конкурентоспособные результаты по производительности и энергоэффективности. Вслед за ней отказаться от процессоров Intel может и Microsoft.

Если десять лет назад Intel стоила столько же, сколько AMD, Nvidia и TSMC вместе взятые, то теперь они стоят более $620 млрд — тогда как Intel выросла лишь вдвое, до $250 млрд, пишет FT. В июле 2020 года Intel за день потеряла больше $42 млрд капитализации и начала масштабную реструктуризацию.

Это не значит, что у Intel всё плохо: выручка в $72 млрд с прибылью в $21 млрд на 40% превышает оборот конкурентов. Долю процессорного рынка она если и теряет, то медленно.

По данным IC Insights, в 2020 году Intel сохранила лидерство в рейтинге производителей полупроводников. Но если выручка Nvidia за год выросла на 50%, TSMC на 31% и в среднем рынок растёт на 22%, Intel выросла лишь на 4%, отмечают аналитики.

Конкуренты растут и расширяются быстрее за счет других подходов к разработке, производству и акцентах на разных направлениях. Если Intel не исправит ситуацию, разрыв будет только увеличиваться.

2020 год стал кульминацией особенностей бизнес-модели Intel, которые повлияли на её положение на рынке:

• Упор на собственное производство.
• Недостаточное внимание мобильному рынку.
  
• Проблемы с созданием мощных ускорителей машинного обучения.
  

У Intel уникальное положение на рынке: у других разработчиков чипов нет собственных производственных мощностей и фабрик.

Производственная стратегия Intel десятилетиями строилась на полном контроле и улучшении техпроцессов, в том числе уплотнении транзисторов на одной и той же площади процессора. Этот показатель напрямую влияет на скорость вычисления процессора и энергопотребление.

Сооснователь Intel Гордон Мур предсказывал, что количество транзисторов в процессорах будет удваиваться каждые два года — с помощью перехода на более низкий техпроцесс (измеряется в нанометрах, нм).

Пока инженерам Intel удавалось сохранять этот темп развития, компания опережала конкурентов, но ближе к переходу на 7-нанометровый техпроцесс у неё начались проблемы с браком.

Одна из возможных причин — внедрение в 2011 году трехмерных транзисторов, которая позволила сохранить двухлетний темп роста производительности по закону Мура, считают аналитики, опрошенные Marketwatch.

Технология оказалась сложной для масштабирования: переход на 14 нм занял три года вместо двух, запуск процессора на 10 нм отложили с 2016 на 2018 год, и он так и не стал массовым.

Компания отстаёт от внутренней дорожной карты уже на год — первые 7-нанометровые процессоры Intel выйдут только в 2022 году. Более того, первым таким чипом Intel станет графический процессор Ponte Vecchio. Настольные процессоры могут задержаться до конца 2022 — начала 2023 года.

AMD и Nvidia не производят чипы сами, а заключают контракты с подрядчиками, среди которых крупнейший производитель чипов TSMC. Он же выпускает процессоры Apple. Компании разрабатывают чипы, а TSMC делает их.

Первый 7-нанометровый чип TSMC выпустила в 2018 году (A12 Bionic для iPhone Xs), в 2021 году компания планирует перейти на 5 нм, в 2023-м начать освоение 2 нм.

Чтобы не отставать, Intel несколько лет уплотняла транзисторы 10-нанометровых процессоров. Это помогло сохранить конкурентоспособность с 7-нанометровыми процессорами. Но физически невозможно разместить на 10 нм столько же транзисторов, сколько и на 5 нм.

Так как разрыв между поколениями процессоров составляет около двух с половиной лет, общее отставание от TSMC и конкурентов может составить четыре года. Одновременно AMD продолжит совершенствовать чипы на более современных техпроцессах с помощью подрядчиков.

Из-за сложностей с настольными чипам Intel в том числе могла отказаться от мобильных процессоров Atom — и впоследствии полностью упустила мобильный рынок, считает Extreme Tech.

Atom мог бы конкурировать с ARM-процессорами по производительности и энергоэффективности. Но чтобы удешевить чип и привлечь производителей устройств, Intel нужно было поменять бизнес-модель, пишет издание.

• У компании тогда не было своих модемов, их пришлось бы заказывать у TSMC.
• Пришлось бы тратиться на развитие «систем на чипе», объединяющих процессор, графику и модем.
  
• Переориентировать часть производства под небольшие и недорогие мобильные ядра, а не высокопроизводительные и дорогие процессоры.
  

Это снизило бы валовую прибыль и прибыль на единицу продукции и повлияло на основной бизнес компании, поэтому руководство не рискнуло.

В результате на рынке смартфонов доминирует ARM, на базе технологий которой TSMC производит чипы для множества компаний. Быстрый рост мобильного рынка позволил TSMC обогнать Intel по техпроцессу, а её партнёрам — по производительности и энергоэффективности процессоров.

После 14 лет сотрудничества летом 2020 года Apple объявила, что в течение двух лет перейдет с процессоров Intel на собственные разработки в ноутбуках и компьютерах Mac — по аналогии с iPhone и iPad.

По мнению Apple, партнёр больше не обеспечивает необходимый прирост производительности, а собственные разработки на базе ARM обойдутся на 40–60% дешевле чипов Intel.

Также Apple сможет полностью контролировать план развития процессоров и не откладывать выпуск новых устройств из-за неудач Intel.

В ноябре Apple выпустила первые Mac на базе собственного процессора M1. По первым впечатлениям журналистов отказ от Intel оправдался: устройства работают значительно дольше и как минимум так же быстро, как аналоги на Intel.

В ряде задач MacBook Pro на базе M1 обгоняет даже самые мощные решения Intel. Серьезных проблем с совместимостью тоже не обнаружилось: Apple подготовила необходимые инструменты в macOS 11.

19 декабря 2020 года Bloomberg рассказало, что Microsoft также начала разработку собственных ARM-чипов для облачных серверов Azure и устройств Surface — на замену Intel.

Для этого Microsoft за последние несколько лет активно нанимала инженеров, специализирующихся на процессорах, в том числе, переманивая сотрудников Intel, Nvidia, AMD и Qualcomm.

Компания Nvidia не только производит графические чипы для потребительского рынка, но и поставляет их в центры обработки данных (ЦОД) и системы вычислений на базе ИИ.

Её решения опережают AMD и Intel в многопоточных загрузках, которые критичны для ЦОД и облачных систем. В июле 2020 года Nvidia опередила Intel по капитализации на отметке в $248 млрд. К ноябрю 2020 года она выросла до $330 млрд, а Intel упала до $207 млрд.

Сейчас Nvidia — единственный успешный конкурент Intel на рынке ЦОД: хотя годовая выручка Intel на нём превышает $20 млрд, Nvidia растёт гораздо быстрее — в том числе, благодаря поглощениям.

• В 2019 году Nvidia купила производителя телекоммуникационного оборудования Mellanox Technologies для хранилищ, «облаков» и высокопроизводительных вычислений.
• В сентябре 2020 года Nvidia объявила о намерении купить Arm за $40 млрд — одну из важнейших компаний на рынке полупроводников.
  

Arm разрабатывает и лицензирует технологии другим компаниям, процессоры с архитектурой ARM используются в 90% смартфонов, планшетах, IoT-устройствах, серверах, ИИ-системах, сетевой инфраструктуре.

Покупка позволит Nvidia интегрировать свои технологии в ARM и затронет не только ИИ-технологии, но и практически гарантирует доминирование компании на глобальном рынке облачных ЦОД.

Сейчас Nvidia зависит от Intel и AMD на серверном рынке, так как у неё нет своих процессоров. ARM-процессоры обгоняют конкурентов по «сырой» мощности благодаря TSMC.

После покупки ARM Nvidia объединит процессор и графическое ядро на одном кристалле, как это делает Apple, и устранит зависимость от Intel и AMD.

Также Nvidia опережает Intel в сфере машинного обучения. Её чипы лучше справляются с задачами алгоритмов, тогда как Intel потерпела неудачу с разработкой ускорителей машинного обучения на базе поглощённых стартапов Nervana и Habana, пишет FT.

При этом развитие машинного обучения — один из ключевых рынков для производителей чипов.

• В июле гендиректор Intel Боб Свон объявил о реструктуризации производственного подразделения, чтобы ускорить освоение новых техпроцессов. Он уволил главу подразделения и разделил отдел на пять направлений, которые будут напрямую подчиняться Свону.
• Одно из подразделений занимается разработкой техпроцессов на 7-нм и 5-нм, остальные — производством и операционной деятельностью, архитектурой, ПО, графическими чипами.
• Возможно, Intel перенесет часть производства процессоров к TSMC вслед за графическими чипами и системной логикой: на этом решении настаивают аналитики. Боб Свон в разговоре с Barrons заявил, что в будущем Intel будет «более гибкой» в отношении производства и того, что может взять «извне».
• Аналитик UBS Тимоти Аркури думает, что для Intel передача производства процессоров на аутсорс — единственный способ сократить отставание от конкурентов. К 2026 году Intel может передать около 80% чипов сторонним производителям. Даже переход на половины производства на аутсорс сэкономит компании около $4 млрд в год и позволит сосредоточиться на разработке.
• Отраслевые продукты Intel всё ещё конкурентоспособны, и выручка компании продолжает расти. У неё достаточно ресурсов для экспериментов, найма новых инженеров и решении проблем, уверен аналитик Moor Insights & Strategy Патрик Мурхед. По его мнению, «игра для Intel не закончена», главное — сосредоточиться на производстве и быстро создать конкурента Nvidia в области машинного обучения.
• Для ускорения обработки задач машинного обучения компания купила несколько стартапов, связанных с искусственным интеллектом. Их технологии и устройства уже тестируются поставщиками облачных услуг, заявил глава Intel в разговоре с инвесторами.
• Отраслевой аналитик и бывший сотрудник AMD Патрик Мурхед также считает, что компания может вернуть лидерство, если следующие 10-нанометровые процессоры будут удачными. Например, у Apple были причины и ресурсы отказаться от Intel, но производители ПК вряд ли последуют её примеру, учитывая привязку к Windows и x86-приложениям.
• Также Мурхед полагает, что Intel будет инвестировать в другие источники роста: память, сетевые технологии, беспилотные автомобили и графические процессоры.

#intel #arm #nvidia #итоги2020