赶超英特尔 索尼做过最美的芯片梦
赶超英特尔索尼做过最美的芯片梦不过大家都承认的一点是，日本半导体祖上还是阔过的，把时间回溯到上世纪80年代，几家日厂可以说是叱咤风云，飞利浦、英特尔、摩托罗拉……都不过是日本半导体的手下败将耳。但日本半导体就像一颗天空中划过的流星，在上世纪80年代的短暂辉煌后，又在美国的围追堵截中败下阵来，1985年，美国与日本签订《广场协议》，日元对美元的大幅升值，导致了日本经济的泡沫逐渐破碎，对日本国内的半导体行业造成了一波沉重打击。1986年初，美国商务部裁定日本存储器存在不正当竞争、低价倾销，对日本征收100%反倾销税；1987年6月，美国通过“东芝制裁法案”，取消一系列采购合同，并禁止东芝的所有产品向美出口2至5年；1991年，美日再次签订了一份为期五年的《新半导体协定》，美国要求外国半导体在日本的市场份额必须达到20%……各类不平等协定和制裁法案，让富士通、NEC、日立、东芝和三菱在内的日本半导体五大巨头由盛转衰，将这个潜力无限的市场拱手让给了美国，1996年，美国半导体占据30%以上的全球市场份额，而日本半导体已经不足30%，两国之间的差距逐渐拉大。为了帮助日本本土半导体厂商走出困境，日本企业还进行过一番自救型的调整，1999年，NEC和日立分别剥离旗下DRAM业务，成立了新公司尔必达（Elpida），后续三菱电机的DRAM部门也并入进尔必达，意在对抗美国DRAM企业。不过，此时的日本企业并非只有守成之士，还有不甘于平凡的日本企业野心勃勃，打算学习勾践卧薪尝胆，通过梭哈一把，再度登上半导体世界的王座。01.Cell处理器的诞生与雏形2000年，伴随着次世代游戏主机PS2在全球范围内的大获成功，风头正盛的SCE（索尼电脑娱乐）开始为下一代主机做准备，而CEO久夛良木健的脑袋中萌生出一个大胆的想法，能不能通过与美国企业合作，打造出类似英特尔和PowerPC一样的通用处理器，不仅可以用在下一代主机上，还能给其他数码家电乃至服务器使用，一旦成功，SCE就能彻底统治主机市场，赢得下一个十年不再是梦想。这种想法一旦冒出来，就在久夛良木健心底里扎了根，改变半导体市场格局，赶超行业龙头英特尔……未来的种种美好愿景仿佛已经在向SCE招手了。2000年，索尼电脑娱乐（SCE）、东芝和IBM一同签署协议，成立了STI联盟，并将研发中心设立在得克萨斯州的奥斯汀市，该联盟商定，在接下来的4年研发周期内，索尼将提供资金预算，IBM主要负责处理器研发，东芝则负责后续处理器和相关存储芯片的生产。这一研发，就是四五年，索尼前后投入了数十亿美元的研发资金，几乎耗空了PS1至PS2所攒下的家底，而这颗被称为Cell的处理器却迟迟不能问世。不过这丝毫不影响索尼对外的大吹特吹，2003年，久夛良木健在接受日本《PCWatch》专栏采访时表示，足够数量的Cell处理器串联在一起，就可以达到甚至超过“地球模拟器”（地球シミュレータ，NEC制的超级计算机，在当时是世界上最快的计算机之一）的性能。能够模拟器地球的处理器，这一下子就把人的胃口吊起来了，大家都把目光投向了这索尼，想要看看这颗媲美超算的处理器究竟有何过人之处。好在功夫不负有心人，2004年11月，IBM、索尼公司、索尼电脑娱乐公司和东芝公司首次披露了代号为Cell、被高度期待的高级微处理器的一些关键概念，这是四家公司为新一代计算应用及数字消费电子产品联合开发的一种微处理器。在发布会上，四家公司最终确认Cell是一种多核心芯片，包含一个64位电源处理器核心和多个协作处理器核心，能够进行大规模的浮点处理，其专为计算密集型和丰富媒体宽带应用而优化，包括电脑娱乐、电影及其他形式的数字内容等。根据发布新闻稿，Cell处理器在设计上的一些主要优势包括：多线程、多核心结构同时支持多种操作系统提供给主内存及辅助芯片（CompanionChips）的丰富双向总线带宽灵活的板载I/O(输入/输出)接口用于实时应用的实时资源管理系统板载硬件，支持安全系统，可实现知识产权的智能保护采用了90纳米的绝缘硅（Sillicon-on-insulator,SOI）技术“大量和丰富的内容，如多信道高清广播节目及高分辨率CCD/CMOS成像设备拍摄的百万像素数字静态/移动图像等，要求大容量实时媒体处理功能。将来，所有格式的数字内容都将被融合在一起，整合到宽带网络上，从而开始出现爆炸式增长。”索尼公司执行副总裁兼首席运营官、索尼电脑娱乐公司总裁兼集团首席执行官久夛良木健讲道。“要自由实时地访问和/或浏览浩如烟海的内容，在三维环境下更加高级的图形用户界面在将来会成为‘关键’。要处理如此丰富的应用，当前的PC结构无论是在处理功率还是在总线带宽上都已接近了极限。”四家公司都为这颗Cell处理器拿出了最大的诚意：IBM计划于2005年上半年在纽约EastFishkill市的圆晶生产工厂开始Cell微处理器的试生产；索尼希望于2006年推出装有Cell处理器的宽带内容及高清晰电视（HDTV）系统；索尼电脑娱乐也希望推出其装有Cell的新一代电脑娱乐系统即PS3，以实现电脑娱乐体验的革命性变化；东芝为Cell设想了多种应用，希望于2006年推出其第一种基于Cell的产品——一种高清晰电视系统（HDTV）。2004年，Cell处理器发布的前夕，野心勃勃的久夛良木健甚至找上了苹果CEO史蒂夫·乔布斯，向他推销Cell处理器，希望能这款跨时代的处理器能搭载在下一代Mac上，希望Cell的生态能够拓展至个人电脑与桌面端之上。不过乔布斯没有给他面子，直接拒绝了这个提议，他丝毫不掩饰对Cell设计的失望，表示Cell甚至还不如用了这么多年的PowerPC，后面的事情相信大家也知道，苹果在第二年的全球开发者大会上宣布转投英特尔和x86的怀抱，彻底断了索尼的念想。但久夛良木健没有灰心，因为索尼还有PS3这一次世代主机的大杀器，PS1和PS2两代主机在全球卖了上亿台，只要Cell芯片的PS3一出手，别管你是英特尔还是苹果，都得在索尼面前俯首称臣。02.Cell处理器的独特与“强大”前面讲了这么多关于Cell芯片的内容，索尼、IBM和东芝都信心十足，但它究竟强大在何处，恐怕大家还没有一个具体的概念。2005年，Cell芯片研发接近完成，开始试产首批芯片，其采用90nm工艺，搭载4个频率高达4GHz的PPE主核心（PowerProcessorElement，简称为PPE，由PowerPC970简化而来），以及32个总计1TFloaps算力的基于SIMD的协处理器（SynergisticProcessorElement，以下简称SPE），整体性能丝毫不逊于顶级的桌面端处理器，甚至摸到了服务器芯片的门槛，此外还整合了XDR内存控制器，可配合25.6GBps带宽的内存系统，而它的前端总线也采用96位、6.4GHz频率的FlexIO并行总线（原名称为“Redwood”，RAMBUS公司所开发），这也是有史以来速度最快的计算机总线。不过，4颗PPE加上32颗SPE这种搭配，让芯片面积与功耗达到了一个很高的程度，而多核心设计也影响了最终的量产良率。（劳伦斯伯克利国家实验室针对Cell、AMDOpteron，英特尔Itanium2，以及CrayX1E的性能对比）IBM也给出了具体的技术解析，CELL作为一种微处理器，介于传统桌面处理器（如Athlon64和Core2系列）和专业的图形显卡（如NVIDIA和ATI）的混合体，在预期当中，Cell不仅能用于娱乐设备、高清晰度显示器以及高清电视系统，也能用于数字成像系统（医疗、科学等）和物理模拟（如科学和结构工程建模）等方面，可谓是一颗全能处理器。Cell处理器具体被分成四个部分：外部输入和输出结构，被称为PowerProcessingElement（PP...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354987.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354987.htm
