RISC架構正提供更多元化晶片設計選項

作者 : Michael Gurau,Altman Solon合夥人

以RISC為基礎的架構是新興產品敘事的重要組成部分。與Intel和AMD等公司基於複雜指令集運算(CISC)的解決方案相比較,RISC平台長期以來讓手機和生產小型裝置的消費性電子供應商,能提供具有吸引力的價格、性能和功耗。

經過近兩年時間,新冠病毒疫情仍影響許多產業;最初的居家隔離措施打擊了航空旅行、旅館、娛樂、零售和製造等其他勞動密集型行業。半導體製造業遭受的打擊尤其嚴重,導致廣為人知的半導體晶片缺貨,特別是在汽車產業。2021年的一項研究顯示,汽車產業因晶片短缺損失的營收達2,100億美元。

為了因應缺貨問題並為成長做規劃,有超過1,500億美元的美國私人和潛在公共資本已被引導、承諾和/或計畫用於半導體產業擴張。隨著高價值的併購交易和技術提供,無論是大小公司都開始採用精簡指令集運算(RISC)架構;再加上受影響最大的各方,為減輕地緣政治和供應鏈的風險而採取的行動,種種驅動力讓半導體產業前所未有的生氣蓬勃。

在數位化和移動性等宏觀層次趨勢被視為半導體產業主要動能的同時,RISC也助推該產業的潛在成長,其存在感與影響力持續提升。RISC是一種簡化的設計,適合一系列應用,能提供更好的價格-性能比。

提供授權的指令集——例如Arm的方案或是開源RISC-V——讓價值鏈中的任何人都能夠取得資源,並透過與契約製造商的合作,能與Intel和Nvidia等現有大型業者同場競技。而Nvidia不久前才宣佈放棄對Arm的收購。

 RISC的興起

以RISC為基礎的架構是新興產品敘事的重要組成部分。與Intel和AMD等公司基於複雜指令集運算(complex instruction set computing,CISC)的解決方案相比較,RISC平台長期以來讓手機和生產小型裝置的消費性電子供應商,能提供具有吸引力的價格、性能和功耗。

 

以RISC為基礎的架構是新興的產品敘事的重要組成部分,相關解決方案開始為伺服器提供動力,超越了它們原本鎖定小型裝置的初始應用。

(圖片來源:Altman Solon)

 

有越來越多以RISC為基礎的解決方案開始驅動伺服器,超越了它們針對小型裝置的初始應用。而隨著Intel宣佈挹注10億美元資金支援RISC-V業者,RISC現在成為更耀眼的亮點。作為一項在某種程度上的必要競爭手段,Intel現在於RISC-V領域站穩了立足點,從契約製造服務的角度支援以RISC為基礎的解決方案,擴大其贏得相關業務的商機。

全球科技巨擘都朝著該方向發展。如Facebook近十年來一直在資料中心採用 Arm架構處理器;Amazon旗下AWS在2018年開始提供一種以Arm伺服器處理器授權為基礎的雲端服務Graviton;還有據報Microsoft正在開發一種以Arm為基礎的伺服器應用設計。RISC-V的市場也在擴大,包括來自大公司的投資,如Intel對SiFive的投資;私人創投業者也參與其中。

不僅是 PC、軟體和雲端平台客戶採用RISC進行設計。Intel、AMD和Nvidia等不論有無自家晶圓廠的重量級IC業者,也都利用RISC設計來強化產品陣容。基於顯著的品牌和財務理由,這些供應商可能更偏好專屬解決方案;然而,在越來越多的使用案例中,RISC的價值主張說明了為什麼多數業者將這個架構整合到它們的產品之中。以RISC為基礎的架構在效能和採用上之所以增加的原因,是與無晶圓廠業者的成長策略有關,因為這麼一來他們可以降低來自於現有伙伴和客戶的處理器為基礎之競爭門檻。

受益於RISC採用率上升的包括台積電(TSMC)、三星(Samsung)等契約製造商,它們長期以來成功地為有/無晶圓廠客戶提供所需的晶片產量,而今日這些公司積壓的需求遠超過他們的供應能力。Intel在2021年初再度宣示經營晶圓代工業務的企圖心,代表這家科技巨擘也看到契約製造商機。

多晶片架構和特殊應用ASIC的發展,讓產業轉向更專門化的工作負載。藉由來自現有廠商和新創公司更多聚焦解決方案的多晶片架構設計,客戶將看到更多的選擇和價值,而那些現有廠商和新創公司都從這一段時間的建設和成長中獲益。

快速變化的市場

隨著經濟復甦,有充足的資源和建立產能的承諾可滿足過去與現在的需求,各種處理器——包括用於PC和伺服器的CPU、用於遊戲和人工智慧的GPU,以及專門應用的FPGA、ASIC和 SoC——我們看到了從疫情中誕生的一個動力十足市場,是由在家工作帶來的PC與雲端服務需求,以及一直存在並加速發展的人工智慧、數位娛樂和雲端運算需求所驅動。

一些相關大事件包括:

  • Intel宣佈有意以約 60億美元金額收購以色列晶圓代工業者Tower Semiconductor,以為其他公司提供更大產能的晶片製造服務。
  • 全球第三大客製化處理器製造商GlobalFoundries成功上市,募集了26億美元。
  • 2020年是半導體產業收購活動規模最大的一年,收購案總價值達到1,080億美元;大型案件如:
    • CPU業者AMD完成價值350億美元、對可程式化邏輯業者Xilinx的收購。
    • 訊號處理晶片供應商ADI以210億美元收購Maxim。
  • 高性能晶片領域的風險投資金額創新紀錄,在2020年達到約80億美元。

從短缺到過剩

像是半導體這樣的資本密集型產業會比其他產業更難規劃。漫長的設計與打造期間,就算在最好的時刻,有時仍會發生短缺和過剩。而疫情帶來的不確定性更使相關規劃變得更複雜。

也就是說,即便有如此多可用資金在看來發展如此強勁的市場,普遍的共識是,假設沒有可見的經濟獲益情相關動盪,晶片缺貨問題可望在2023年前後獲得解決。然而隨著金流和追貨訂單,2023年之後,供給過剩的可能性會比缺貨更大,尤其是在新產能上線後。

 

本文同步刊登於《電子工程專輯》雜誌2022年4月號

責編:Judith Cheng

(參考原文:Taking a RISC: Expanding Chip Options,By Michael Gurau)

 

 

 

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