2 月 16 日消息，據美國 IT 網站 The Register 報道，英特爾將開放 x86 架構的軟核和硬核授權，使客戶能夠在英特爾制造的定制設計芯片中混合 x86、Arm 和 RISC-V 等不同的 CPU IP 核。
英特爾 Foundry 客戶解決方案工程副總裁 Bob Brennan 稱：“我們擁有所謂的多 ISA(指令集架構)戰略。這是英特爾歷史上第一次將 x86 軟核和硬核授權給想要開發芯片的客戶。”通過對 x86 軟 / 硬核的授權，英特爾能夠吸引想要打造多 ISA 芯片的客戶，使其采用英特爾代工服務。
簡單來說，軟核是通過 RTL 文本對某一電路模塊的描述，芯片設計廠商可以通過 EDA 工具能夠將軟核與其他外部邏輯電路綜合，根據不同的工藝，設計不同性能的器件;硬核則是一整套完整的工藝，可直接用來實現芯片制造。
近日，英特爾在代工服務上動作頻頻，推進其“IDM 2.0”戰略。上周，英特爾啟動了 10 億美元的基金以發展代工廠創新生態系統，并正式推出了 IFS(英特爾代工服務)加速器這一生態系統聯盟，為其代工服務建立上游的開放、合作生態。昨日，英特爾又宣布以 54 億美元收購全球第九大晶圓代工廠商高塔半導體(Tower semiconductor)。
一、像搭樂高一樣打造多指令集處理器，開放 x86 發展代工業務
此前，英特爾 x86 架構在 CPU IP 上的最大競爭對手是英國 Arm 的 CPU 架構。Arm 將 CPU、GPU 和其他硬件內核的藍圖授權給芯片設計公司，并且向蘋果等大客戶出售架構許可證，允許蘋果等客戶設計自研芯片兼容 Arm 內核。
相比 Arm，英特爾則更側重在芯片制造環節。具體來說，英特爾將像樂高一樣，根據不同應用的側重，將 Arm、RISC-V 內核和 x86 內核搭配起來，讓不同的內核互相連接并協同工作，打造定制化的處理器。
▲ 英特爾包含 47 個 Tile 的 Ponte Vecchio GPU 樂高示意圖
通過 Chiplet(小芯片)技術，不同的 CPU 內核將被分配到不同的 Chiplet 上，并通過封裝加以連接。
英特爾 Foundry 客戶解決方案工程副總裁 Bob Brennan 舉了一個例子：其客戶能夠使用獲許可的 Xeon 內核構建芯片，并將其與基于 RISC-V 或 Arm IP 的 AI 芯片相匹配。
英特爾還創建了所謂的小芯片底盤設計(Chiplet chassis designs)，可以將 x86、Arm 和 RISC-V 內核的裸片放在一起并封裝成一個連貫的芯片。
Bob Brennan 補充說，英特爾尚未制定一個完整的戰略，但其戰略的重點在于圍繞其產品，啟用 IP 生態系統。
換句話說，英特爾對 x86 的授權將不太像 Arm 和其他 IP 廠商提供授權的做法，而是類似于英特爾允許芯片設計公司挑選想要的 x86、Arm 或 RISC-V 內核和加速引擎，使用英特爾的代工服務，創建高度定制的 x86 兼容處理器。
這可能將代表英特爾 Xeon 處理器生態的興起，因為這種高度定制的 x86 處理器將具備不同于英特爾官方 Xeon 系列產品的功能。對于英特爾來說，開放 x86 授權將有利于芯片設計廠商產生對自身代工服務的需求。
對此，Bob Brennan 稱：“從廣義上講，這是為了發展我們的晶圓和封裝業務，因為 IFS (英特爾代工服務)正努力成為世界上優秀的代工企業。這表明英特爾如何致力于在所有這些不同的 ISA 發展的情況下發展代工業務。”
二、目標采用 16nm 制程，獨特封裝技術是關鍵
對于能夠兼容 Arm、RISC-V 和 x86 等內核的多 ISA(指令集)芯片，英特爾獨特的互聯技術將在競爭中扮演重要的角色。
Bob Brennan 沒有說明這些小芯片底盤設計是否可以轉移到臺積電等競爭對手的晶圓廠，但英特爾擁有一些像 Foveros 這樣獨有的封裝技術，允許在單個封裝內的多個小芯片之間進行高速通信。
他補充道，通過 CXL 等開放總線標準，英特爾已經可以讓 Arm、RISC-V“無縫、干凈”地連接到 Xeon 上。
據報道，多 ISA 芯片的目標是在 Intel 16 工藝上生產，大致相當于其他代工廠商 16nm 制程的芯片。未來，多 ISA 芯片還將采用 Intel 3 和 Intel 18A 工藝。
Intel 3 較 Intel 4 將在每瓦性能上提升約 18%，得益于 FinFET 的優化和在更多工序中增加對 EUV 使用，其在芯片面積上有額外改進。Intel 3 將于 2023 年下半年開始用于相關產品生產。在 Inetl 18A 節點，英特爾將使用一種 RibbonFET 這種新的晶體管結構以及一種名為 PowerVia 的新背面供電方案。
RibbonFET 是英特爾對 Gate All Around(全環柵)晶體管的實現，這是英特爾自 2011 年率先推出 FinFET 以來的首個全新晶體管架構。這一晶體管結構加快了晶體管開關速度，同時實現與多鰭結構相同的驅動電流，但占用的空間更小。PowerVia 則是英特爾獨有的、業界首個背面電能傳輸網絡，通過消除晶圓正面供電布線需求來優化信號傳輸。
▲ 英特爾 RibbonFET 和 PowerVia 技術
三、去年年初已有暗示，生態聯盟基本包含現代 SoC 所需 IP
事實上，自英特爾首席執行官帕特?基辛格(Pat Gelsinger)上任，就提出了 IDM 2.0 戰略，x86 的開放可能是這一轉型的關鍵。
此前，英特爾的晶圓廠通常只生產自己的 x86 處理器，但隨著芯片制程的演進，先進晶圓廠的投資高達數十億美元，代工業務顯得十分重要。而英特爾如果想要開展真正的代工業務，就要像臺積電和三星一樣生產 Arm、RISC-V 和 x86 等架構的處理器。
目前，外媒沒有提供關于哪些英特爾 x86 內核將獲得開發許可、其客戶如何獲得許可和具體許可等級的詳細信息。不過在去年年初，英特爾曾暗示將開發 CPU 內核許可，表示希望其代工服務能夠為客戶提供“世界一流的 IP 組合，包括 x86 內核、Arm 和 RISC-V 生態系統 IP”。
最近，英特爾“IDM 2.0”戰略的布局成果正在逐步顯現出來。昨日，英特爾宣布和全球第九大晶圓代工廠商以色列 Tower semiconductor(高塔半導體)達成收購協議，交易金額達 54 億美元。
上周，英特爾設立了 10 億美元的基金，用于推進先進節點和制造技術的芯片設計和開發，包括 IP、軟件工具、創新芯片架構和先進封裝技術。
此外，英特爾還宣布與該基金結盟的幾家公司建立合作伙伴關系，成為了 RISC-V 國際基金會的高級成員。英特爾在聲明中稱，將通過開放式 Chiplet 平臺實現模塊化產品，并支持利用跨 x86、Arm 和 RISC-V 的多指令集架構(ISA)的設計方法。
Pat Gelsinger 稱，英特爾的 Foundry 客戶正在迅速采用模塊化設計方法，以使其產品具有獨特性并加快上市時間。通過新的投資基金和開放式 Chiplet 平臺，英特爾可以幫助推動生態系統開發涵蓋所有芯片架構的顛覆性技術。
對 RISC-V，英特爾還將幫助推動 RISC-V 的開源軟件生態系統。對此，Bob Brennan 總結道：“我們不打算從我們的 RISC-V 軟件上獲得報酬。我們只是想讓世界變得更好，間接地創造芯片。所以這就是為什么我們更容易成為一個全心全意的開放合作伙伴。”
在 10 億美元基金設立的同天，英特爾代工服務 (IFS) 也推出了 IFS 加速器(Accelerator)這一生態系統聯盟。該聯盟于 2021 年 9 月啟動，包括 EDA 聯盟、IP 聯盟和設計服務聯盟，共有 17 家創始合作公司。
其中 EDA 聯盟成員有 Ansys、Cadence(楷登電子)、Siemens EDA(西門子 EDA)和 Synopsys(信息科技);IP 聯盟成員有 Alphawave、Analog Bits、Andes、Arm、Cadence、eMemory、M31、 SiFive、Silicon Creations、Synopsys 和 Vidatronic;設計服務聯盟成員有 Capgemini、Tech Mahindra 和 Wipro。
英特爾稱，IFS 加速器的 IP 產品組合包括現代 SoC 所需的基本 IP 模塊，全部針對 IFS 技術進行了優化，使設計人員能夠采用符合其設計、項目進度要求的高質量 IP。對此，Pat Gelsinger 也提到這種“充滿活力”的半導體設計生態系統對其代工業務的成功至關重要。
結語：開放 x86 架構或成英特爾代工絕招
在歷次財報的電話會議上，臺積電總會強調自己作為晶圓代工廠商的優勢，那就是可以充分獲得客戶信任，以便雙方進行緊密的合作。相比之下，英特爾等 IDM 廠商的制造業務相對封閉，甚至重資產的晶圓廠和產線成為了其經營上的負擔。在 Pat Gelsinger 上任之前，行業內一度傳言英特爾要關閉制造業務，而在英特爾宣布“IDM 2.0”戰略之后，其股價甚至有所下跌。
隨著晶圓短缺以及很多國家對供應鏈安全的審視，芯片制造重新成為了供應鏈中的焦點，在供應鏈中的話語權和盈利能力都有所上升。在戰略轉變后，英特爾開始大力投資建廠，以追求恢復芯片制造行業上的地位。本次 x86 架構的開放，將成為其代工服務戰略中的重要一環，體現了其制造開放、合作的觀點，或在和晶圓代工廠商的競爭中成為吸引客戶的“殺手锏”。
