2021年10月16日

[問卦] Intel時代即將終結的未來可能?

◎發表於 PTT BBS 八卦版 Gossiping
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我想要問的其實不僅關於Intel時代的終結,而是上世紀八十年代至今PC模式的終結。在此謹簡要說明想法,拋磚引玉,希望各路專家可以解惑!

我們人類社會現在因為IC集成的迅速發展,現在領先的台積電5nm製程已量產多時,明年3nm即將量產,再過幾年2nm也將量產,這種尺度發展不僅只是加快運算速度而已,同時也即將為現今電腦產業的軟硬體都帶來劇烈變化─某種斷層跳遷的變化。將來電腦工業的軟硬體可能要重新洗牌,再也不是現今PC模式的型態局勢。

首先讓我們看最近發表崛起的 Apple M1 這顆處理器,以其組裝的Apple電腦,性能遠超其他廠牌同等類似處理器,而且功耗更低,散熱更少。M1能夠達成此種超越,主要是因為它是整合多種電腦部件的SOC(System on Chip),將許多功能部件都放入單一晶片,有效縮減通訊反應時間。M1將CPU,GPU,RAM等種種部件都整合為一,而使運算效率提昇。而未來要有更好更快電腦,所有廠商勢必都要走向SOC的系統整合晶片才能跟上競爭。

問題是隨著晶片製程愈來愈精細,單一晶片可塞入的晶體電路愈多,整合晶片功能愈強。一顆SOC就可以包括CPU,GPU,RAM...等功能,那原有製造繪圖卡,製造DRAM,製造...都會沒有市場,因為一棵系統整合晶片將會吃掉所有功能,而外加在匯流排上的功能部件反而會拖慢整個電腦系統的運算速度,未來電腦會追求儘量完全整合晶片以求最好效能。

當電腦都裝SOC系統整合晶片,RAM就在整合晶片中,再也不要外加DRAM,這樣像三星,美光這種以DRAM為主要產品的廠商,勢必將會市場大幅減少需求。當電腦都裝SOC系統整合晶片,GPU就在整合晶片中,再也不要外加繪圖卡,這樣像Nvidia這種以專業GPU為主要產品的廠商,勢必將會市場大幅減少需求。當然在此發展下台積電會是贏家,但這些設計廠商為了生存,要怎麼辦?

只有一個辦法,就是他們也要發展系統整合晶片,也就是說,隨著晶片製程發展,所有現存的處理器晶片設計廠商將都會捲入一場生存競爭之戰,而他們爭的就是現今Intel與Apple佔據的電腦系統地位,隨著晶片製程發展而迅速功效強大的系統整合晶片,很難容許其他附屬處理晶片存在,除了無需計較效能的輸出入功能及相關類比電路的功能。

所以這就是為什麼Nvidia要收購ARM,因為Nvidia要發展整合晶片,能支配ARM是最有利。PC產業四十年來都在Intel系統架構下發展,但此架構是CISC,指令較為複雜。手機及行動計算,已經幾乎都是用ARM架構的RISC,指令較為簡易。Apple M1即是以ARM架構建構出系統整合晶片的指令集,微軟也發展出ARM版Windows。即以Intel與ARM之間的轉譯而言,程式由複雜指令集轉為簡易指令集是較為容易且有效。而且隨著未來系統整合晶片的效能繼續提高,模擬系統變得大多有效可行;這在Apple 使用M1的電腦上使用Parallel Desktop已經見其可行,何況M1是被Apple定為初級入門款,未來隨著晶片製程發展還會推出效能更高的ARM電腦。

接著微軟也會推出自家ARM系統整合晶片來支援自家ARM版Windows。Nvidia、高通......或甚至聯發科也可能會推出ARM系統整合晶片,來進行競爭。在此系統整合晶片的大潮下,抱持CISC架構的Intel在未來前景非常不樂觀。四十年來以CISC架構維持的Intel時代可能即將在眾家ARM系統整合晶片的夾擊下告終!這不是放棄原來Intel架構下的程式,而是原Intel架構程式被ARM架構以系統模擬吞併。

系統整合晶片隨著晶片製程發展而效能大增,不止純粹涉及硬體,或可能掀起軟體替代。未來是否有可能出現 Universal Processing Unit 這樣的通用系統整合晶片與軟體結合,將作業系統 Operating System 拆為兩者 Operating Foundation 及 Operating Shell,Operating Foundation 將與系統整合晶片緊密結合以提供系統模擬功能。

那麼這樣的系統可以做為一切系統的開放平台,自己系統可以其Operating Shell運行。其他系統則是可以導入於以Operating Foundation為基礎的系統模擬中,也就是此一通用整合晶片及其Universe運作系統,可以加載任何作業系統於上。不同版本的Windows系統或MacOS系統,都可以放上 Universe 的 Operating Foundation,導致所有作業系統的最終解決方案平台─一切系統平台的基礎平台。

若有此種可能,那系統整合晶片的發展結果,不僅將衝擊硬體系統,也將衝擊軟體系統;最終硬體系統整合晶片在晶片製程發展下,更將會導致軟體系統整合平台的出現。而哪家廠商率先發展出系統整合平台,即將建立後Intel時代的新系統霸權。所以為什麼Nvidia要收購ARM,微軟放棄最終版諾言要發展Windows11作為一切平台的平台,可能都是為了進行電腦界最終系統決戰的準備。

所以未來數年,我們可能將會看見全球硬體軟體系統的重新洗牌,而自上世紀八十年代發展以來的電腦系統,可能將會有翻天覆地的重新洗牌變化。而隨著VR所需的高效能運算,硬軟系統整合晶片興起,應是當前不可避免的時代潮流。

以上就是本人近來狂想結論,草草略書,在此請教各路專家高見!