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用放大鏡畫電路的年代,AMD如何靠“山寨”英特爾造出第一顆處理器?

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1975年的硅谷,整個半導體產(chǎn)業(yè)還處在用放大鏡畫電路的初創(chuàng)時代。英特爾憑借1971年推出的4004(世界首款微處理器)站穩(wěn)了腳跟,德州儀器、摩托羅拉在一旁虎視眈眈,而成立僅4年的AMD(1969年創(chuàng)立)還在靠生產(chǎn)計算器芯片討生活。


直到Am9080——這款靠逆向工程而來的芯片出現(xiàn),才真正摸到了PC處理器賽道的入場券。

20世紀70年代,“第二供應商”是冷戰(zhàn)剛需

要理解Am9080的誕生,必須先回到那個被冷戰(zhàn)思維籠罩的半導體年代。20世紀70年代,美國軍方是半導體最大的單一買家,而冷戰(zhàn)帶來的供應鏈安全焦慮,讓他們對關鍵元器件提出了一條鐵律:核心芯片必須有“第二供應商”——即除了原廠(如英特爾),還得有另一家廠商能生產(chǎn)兼容產(chǎn)品,防止原廠產(chǎn)能中斷、技術封鎖或戰(zhàn)時被摧毀,導致武器系統(tǒng)失能。

這種需求并非軍方獨有,當時的工業(yè)設備廠商(如通用電氣、波音)也遵循這一邏輯:比如一臺大型機床的控制芯片若只能從英特爾采購,一旦英特爾斷貨,整條生產(chǎn)線可能停擺。而當時的英特爾,雖然手握8080這款明星芯片(1974年推出,是首款能支撐通用計算機的微處理器),卻無力滿足所有訂單。1974年英特爾的晶圓廠月產(chǎn)能僅數(shù)千片,遠遠無法滿足軍方一次采購上萬顆的需求。


這就給了AMD機會,與其投入數(shù)百萬美元、耗時2~3年從零研發(fā)一款全新芯片,不如逆向工程(山寨)Intel 8080,既能快速切入市場,又能精準對接“第二供應商”的剛需。其實,這種山寨策略在當時的硅谷并非孤例:摩托羅拉曾逆向工程Intel 4004,仙童半導體也山寨過德州儀器的邏輯芯片,先模仿、再合規(guī),在當時是中小芯片廠商的主流生存路徑。

山寨出身:3個工程師的離職再就業(yè)

這里要提到AMD的阿肖恩?黑利、金?黑利、杰伊?庫馬爾山寨研發(fā)三人組。當時的施樂(Xerox)雖以復印機聞名,但其帕洛阿爾托研究中心(PARC)是硅谷的技術搖籃:圖形界面、以太網(wǎng)、激光打印機都誕生于此(你沒記錯,蘋果、微軟操作系統(tǒng)的UI也是從施樂“偷”的)。


而這三位工程師當時在施樂負責的,正是半導體器件測試工作——每天接觸各類芯片的內(nèi)部結構,對Intel 8080的設計邏輯本就熟悉。1973年夏天,當他們得知Intel 8080即將量產(chǎn)、但第二供應商尚未確定時,便決定賭一把:在離職前,用當時最先進的35mm單反相機,在無塵車間里對著Intel 8080的預生產(chǎn)樣品,偷偷拍下了400多張照片。

這些照片不是簡單的快照,為了還原芯片內(nèi)部的電路連接,他們需要將芯片拆解到裸片層面,用偏振光濾鏡消除金屬層反光,每張照片只聚焦1平方毫米的區(qū)域,再通過放大鏡逐像素比對,像拼拼圖一樣畫出原理圖。更難的是邏輯還原:8080有4500個晶體管,每個晶體管的作用(是開關還是放大)、與其他晶體管的連接關系,都需要通過照片中的電路走向反推,三人甚至自制了簡易的電路模擬板,逐一驗證邏輯功能是否與Intel 8080一致。

當他們帶著這套偷來的心血成果拜訪硅谷廠商時,多數(shù)公司都猶豫了,怕惹上英特爾的侵權官司。而AMD創(chuàng)始人杰瑞?桑德斯(Jerry Sanders)卻拍了板:“我們需要的不是原創(chuàng),是能賣的產(chǎn)品?!?/b>當時的AMD剛花200萬美元建成第一條N溝道MOS工藝生產(chǎn)線(比英特爾的P溝道MOS工藝更先進),正愁沒有合適的芯片量產(chǎn),Am9080恰好成了試金石。

50美分成本、700美元售價的暴利生意

1975年AMD正式量產(chǎn)Am9080時,單顆50美分的成本與700美元的售價,背后是冷戰(zhàn)軍備競賽下的特殊定價邏輯,這不是普通的暴利,而是戰(zhàn)略級采購的必然結果。


先看成本:50美分的低價并非AMD偷工減料,而是得益于兩點。一是工藝優(yōu)勢:AMD的N溝道MOS工藝比英特爾的P溝道更緊湊,同樣尺寸的晶圓(當時主流是2英寸晶圓),AMD能劃出100顆Am9080,而Intel 8080每片晶圓只能生產(chǎn)80顆,分攤到單顆的硅材料成本更低;二是簡化測試:軍方采購對芯片的穩(wěn)定性要求極高,但對額外功能沒要求,AMD去掉了Intel 8080中一些民用場景才需要的冗余電路,不僅降低了生產(chǎn)難度,還減少了測試環(huán)節(jié),當時測試一顆芯片的成本占總成本的30%。

再看售價:700美元的定價,是軍方不計成本保供應的結果。1975年正值冷戰(zhàn)高峰期,美國陸軍正在推進戰(zhàn)場指揮自動化,需要大量微處理器用于導彈制導系統(tǒng)、雷達終端和野戰(zhàn)計算機。當時能生產(chǎn)兼容8080的廠商只有AMD(英特爾產(chǎn)能不足),屬于獨家供應;更關鍵的是,軍方采購時看重的是供應鏈安全而非價格——比如一份采購1000顆Am9080的合同,除了芯片本身,還包含5年質(zhì)保、極端環(huán)境測試報告、緊急補貨承諾(72小時內(nèi)送達全球任何軍事基地),這些附加服務都被計入了售價。

更直觀的對比是:1975年美國普通工人的月薪約800美元,一顆Am9080的售價幾乎相當于一個月工資;而按通貨膨脹計算,1975年的700美元約等于現(xiàn)在的4500美元。這樣的溢價,讓AMD在1975年僅憑Am9080就實現(xiàn)了1200萬美元的營收(占公司總營收的40%),為后續(xù)研發(fā)積累了第一桶金。

與英特爾達成協(xié)議,山寨也有轉(zhuǎn)正的一天

1976年AMD與英特爾簽訂的交叉授權協(xié)議,表面是解決侵權糾紛,實則是雙方在第二供應商規(guī)則下的利益共贏:英特爾需要AMD幫它消化軍方訂單,AMD需要英特爾的授權擺脫山寨標簽。


當時英特爾的處境比外界想象得更被動:雖然它是8080的發(fā)明者,但1975年德州儀器推出的TMS9900微處理器性能更強,正試圖搶奪民用市場;而軍方訂單雖然利潤高,但要求第二供應商的條款讓英特爾無法獨占。如果英特爾拒絕與AMD合作,軍方可能轉(zhuǎn)而采購德州儀器的芯片。因此,實際上是英特爾主動接觸AMD,提出交叉授權:AMD獲得生產(chǎn)8080的合法資格,同時需要將自己的MOS工藝專利授權給英特爾;授權費方面,2.5萬美元的簽約費+每年7.5萬美元的年費,遠低于英特爾可能面臨的法律訴訟成本,當時半導體侵權案的平均訴訟費約50萬美元。

協(xié)議中還有一個隱藏條款:雙方約定未來新架構芯片的授權優(yōu)先合作,這為1982年的x86授權埋下了伏筆。當時誰也沒想到,這個條款會徹底改變PC處理器行業(yè)的格局:1981年IBM推出首款PC時,選擇Intel 8088作為處理器,但也要求英特爾提供第二供應商;1982年,AMD憑借1976年協(xié)議的優(yōu)先合作權,與英特爾簽訂x86架構授權協(xié)議,推出了Am286。從此,AMD成為除英特爾外唯一合法生產(chǎn) x86芯片的廠商,為后來與英特爾在酷睿時代的競爭埋下了種子。

值得一提的是,當時的AMD創(chuàng)始人杰瑞?桑德斯是個談判高手,他在協(xié)議中特別加入專利追溯豁免條款,即英特爾不得追究AMD在1976年前生產(chǎn)Am9080的侵權責任,這讓AMD徹底擺脫了山寨的歷史包袱,可以安心擴大生產(chǎn)。

Am9080的遺產(chǎn):不只是一款芯片

Am9080系列不僅為AMD賺得了第一桶金,更塑造了這家公司后來的技術性格:在別人的架構上做極致優(yōu)化,優(yōu)先滿足專業(yè)市場需求(山寨做到極致也是一種能力)。

當然,在技術層面上,Am9080的改進已遠非山寨可以形容:除了4.0MHz最高頻率(遠超Intel 8080的3.125MHz),AMD還推出了多款場景化定制版。比如為海軍開發(fā)的Am9080 Mar,能在-40℃至85℃的海水環(huán)境中工作,芯片表面做了防腐蝕涂層;為航空航天領域開發(fā)的Am9080 Aer,采用陶瓷封裝(而非普通塑料封裝),能抵抗宇宙射線輻射。這些定制化能力,讓AMD在后來的服務器、數(shù)據(jù)中心芯片領域積累了經(jīng)驗——如今AMD的EPYC霄龍?zhí)幚砥髂軡M足不同行業(yè)的定制需求,正是源于Am9080時代的技術沉淀。


在市場層面,Am9080也讓AMD摸清了專業(yè)市場的玩法:相比英特爾早期側重民用個人計算機,AMD通過Am9080牢牢抓住了軍方、工業(yè)等高粘性、高利潤市場,這種雙市場并行的策略一直延續(xù)到今天——比如在游戲顯卡領域,AMD既做消費級的RX系列,也做專業(yè)級的Radeon Pro系列;在CPU領域,既做銳龍(Ryzen),也做霄龍(EPYC)——既是GPU生產(chǎn)商中CPU做得最好的,也是CPU生產(chǎn)商中GPU做得最好的。


更深遠的影響是,Am9080讓半導體行業(yè)意識到第二供應商的價值:它不僅是安全供應的保障,更能促進廠商間的技術競爭。正是因為AMD在Am9080上實現(xiàn)了更高頻率、更低功耗,英特爾才被迫加速改進工藝,推出了后續(xù)的8085、8086芯片,推動了整個x86架構的發(fā)展。盡管AMD后來也走過Bulldozer(推土機)和 Piledriver(打樁機)、壓路機(Steamroller)和挖掘機(Excavator)的彎路,但如今無敵的農(nóng)企已然勢不可擋。

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