首次向客户开放x86授权，英特尔为做大芯片代工生意拼了。编译 | 高歌编辑 | 云鹏芯东西2月16日消息，据美国IT网站The Register报道，英特尔将开放x86架构的软核和硬核授权，使客户能够在英特尔制造的定制设计芯片中混合x86、Arm和RISC-V等不同的CPU IP核。英特尔Foundry客户解决方案工程副总裁Bob Brennan称：“我们拥有所谓的多ISA（指令集架构）战略。这是英特尔历史上第一次将x86软核和硬核授权给想要开发芯片的客户。”通过对x86软/硬核的授权，英特尔能够吸引想要打造多ISA芯片的客户，使其采用英特尔代工服务。简单来说，软核是通过RTL文本对某一电路模块的描述，芯片设计厂商可以通过EDA工具能够将软核与其他外部逻辑电路综合，根据不同的工艺，设计不同性能的器件；硬核则是一整套完整的工艺，可直接用来实现芯片制造。近日，英特尔在代工服务上动作频频，推进其“IDM 2.0”战略。上周，英特尔启动了10亿美元的基金以发展代工厂创新生态系统，并正式推出了IFS（英特尔代工服务）加速器这一生态系统联盟，为其代工服务建立上游的开放、合作生态。昨日，英特尔又宣布以54亿美元收购全球第九大晶圆代工厂商高塔半导体（Tower semiconductor）。
01.像搭乐高一样打造多指令集处理器开放x86发展代工业务
此前，英特尔x86架构在CPU IP上的最大竞争对手是英国的Arm。Arm将CPU、GPU和其他硬件内核的蓝图授权给芯片设计公司，并且向苹果等大客户出售架构许可证，允许苹果等客户设计自研芯片兼容Arm内核。相比Arm，英特尔则更侧重在芯片制造环节。具体来说，英特尔将像乐高一样，根据不同应用的侧重，将Arm、RISC-V内核和x86内核搭配起来，让不同的内核互相连接并协同工作，打造定制化的处理器。
▲英特尔包含47个Tile的Ponte Vecchio GPU乐高示意图
通过Chiplet（小芯片）技术，不同的CPU内核将被分配到不同的小芯片上，并通过封装加以连接。英特尔Foundry客户解决方案工程副总裁Bob Brennan举了一个例子：其客户能够使用获许可的Xeon内核构建芯片，并将其与基于RISC-V或Arm IP的器件相匹配。英特尔还创建了所谓的小芯片底盘设计（Chiplet chassis designs），可以将x86、Arm和RISC-V内核的裸片放在一起并封装成一个连贯的芯片。Bob Brennan补充说，英特尔尚未制定一个完整的战略，但其战略的重点在于围绕其产品，启用IP生态系统。换句话说，英特尔对x86的授权将不太像Arm和其他IP厂商提供授权的做法，而是类似于英特尔允许芯片设计公司挑选想要的x86、Arm或RISC-V内核和加速引擎，使用英特尔的代工服务，创建高度定制的x86兼容处理器。这可能将代表英特尔Xeon处理器生态的兴起，因为这种高度定制的x86处理器将具备不同于英特尔官方Xeon系列产品的功能。对于英特尔来说，开放x86授权将有利于芯片设计厂商产生对自身代工服务的需求。对此，Bob Brennan称：“从广义上讲，这是为了发展我们的晶圆和封装业务，因为IFS（英特尔代工服务）正努力成为世界上优秀的代工企业。这表明英特尔如何致力于在所有这些不同的ISA发展的情况下发展代工业务。”
02.目标采用16nm制程独特封装技术是关键
对于能够兼容Arm、RISC-V和x86等内核的多ISA（指令集）芯片，英特尔独特的互连技术将在竞争中扮演重要的角色。Bob Brennan没有说明这些小芯片底盘设计是否可以转移到台积电等竞争对手的晶圆厂，但英特尔拥有一些像Foveros这样独有的封装技术，允许在单个封装内的多个小芯片之间进行高速通信。他补充道，通过CXL等开放总线标准，英特尔已经可以让Arm、RISC-V“无缝、干净”地连接到Xeon上。据报道，多ISA芯片的目标是在Intel 16工艺上生产，大致相当于其他代工厂商16nm制程的芯片。未来，多ISA芯片还将采用Intel 3和Intel 18A工艺。Intel 3较Intel 4将在每瓦性能上提升约18%，得益于FinFET的优化和在更多工序中增加对EUV使用，其在芯片面积上有额外改进。Intel 3将于2023年下半年开始用于相关产品生产。在Inetl 18A节点，英特尔将使用一种RibbonFET这种新的晶体管结构以及一种名为PowerVia的新背面供电方案。RibbonFET是英特尔对Gate All Around（全环栅）晶体管的实现，这是英特尔自2011年率先推出FinFET以来的首个全新晶体管架构。这一晶体管结构加快了晶体管开关速度，同时实现与多鳍结构相同的驱动电流，但占用的空间更小。PowerVia则是英特尔独有的、业界首个背面电能传输网络，通过消除晶圆正面供电布线需求来优化信号传输。
▲英特尔RibbonFET和PowerVia技术
03.去年年初已有暗示生态联盟基本包含现代SoC所需IP
事实上，自英特尔首席执行官帕特·基辛格（Pat Gelsinger）上任，就提出了“IDM 2.0”战略，x86的开放可能是这一转型的关键。此前，英特尔的晶圆厂通常只生产自己的x86处理器，但随着芯片制程的演进，先进晶圆厂的投资高达数十亿美元，代工业务变得十分重要。而英特尔如果想要开展真正的代工业务，就要像台积电和三星一样生产Arm、RISC-V和x86等架构的处理器。目前，外媒没有提供关于哪些英特尔x86内核将获得开发许可、其客户如何获得许可和具体许可等级的详细信息。不过在去年年初，英特尔曾暗示将开发CPU内核许可，表示希望其代工服务能够为客户提供“世界一流的IP组合，包括x86内核、Arm和RISC-V生态系统IP”。最近，英特尔“IDM 2.0”战略的布局成果正在逐步显现出来。昨日，英特尔宣布和全球第九大晶圆代工厂商以色列Tower semiconductor（高塔半导体）达成收购协议，交易金额达54亿美元。上周，英特尔设立了10亿美元的基金，用于推进先进节点和制造技术的芯片设计和开发，包括IP、软件工具、创新芯片架构和先进封装技术。此外，英特尔还宣布与该基金结盟的几家公司建立合作伙伴关系，成为了RISC-V 国际基金会的高级成员。英特尔在声明中称，将通过开放式Chiplet平台实现模块化产品，并支持利用跨x86、Arm和RISC-V的多指令集架构（ISA）的设计方法。Pat Gelsinger称，英特尔的Foundry客户正在迅速采用模块化设计方法，以使其产品具有独特性并加快上市时间。通过新的投资基金和开放式Chiplet平台，英特尔可以帮助推动生态系统开发涵盖所有芯片架构的颠覆性技术。对RISC-V，英特尔还将帮助推动RISC-V的开源软件生态系统。对此，Bob Brennan总结道：“我们不打算从我们的RISC-V软件上获得报酬。我们只是想让世界变得更好，间接地创造芯片。所以这就是为什么我们更容易成为一个全心全意的开放合作伙伴。”
在10亿美元基金设立的同天，英特尔代工服务（IFS）也推出了IFS加速器（Accelerator）这一生态系统联盟。该联盟于2021年9月启动，包括EDA联盟、IP联盟和设计服务联盟，共有17家创始合作公司。其中EDA联盟成员有Ansys、Cadence（楷登电子）、Siemens EDA（西门子EDA）和Synopsys（信息科技）；IP联盟成员有Alphawave、Analog Bits、Andes、Arm、Cadence、eMemory、M31、SiFive、Silicon Creations、Synopsys和Vidatronic；设计服务联盟成员有Capgemini、Tech Mahindra和Wipro。英特尔称，IFS加速器的IP产品组合包括现代SoC所需的基本IP模块，全部针对IFS技术进行了优化，使设计人员能够采用符合其设计、项目进度要求的高质量IP。对此，Pat Gelsinger也提到这种“充满活力”的半导体设计生态系统对其代工业务的成功至关重要。
04.结语：开放x86架构或成英特尔代工绝招
在历次财报的电话会议上，台积电总会强调自己作为晶圆代工厂商的优势，那就是可以充分获得客户信任，以便双方进行紧密的合作。相比之下，英特尔等IDM厂商的制造业务相对封闭，甚至重资产的晶圆厂和产线成为了其经营上的负担。在Pat Gelsinger上任之前，行业内一度传言英特尔要关闭制造业务，而在英特尔宣布“IDM 2.0”战略之后，其股价甚至有所下跌。随着晶圆短缺以及很多国家对供应链安全的审视，芯片制造重新成为了供应链中的焦点，在供应链中的话语权和盈利能力都有所上升。在战略转变后，英特尔开始大力投资建厂，以追求恢复芯片制造行业上的地位。本次x86架构的开放，将成为其代工服务战略中的重要一环，体现了其制造开放、合作的观点，或在和晶圆代工厂商的竞争中成为吸引客户的“杀手锏”。
