英特尔挤了这么多年牙膏，背后真的没有过硬的技术储备吗?

“挤牙膏”是半导体行业中对英特尔产品迭代速度和性能提升幅度的一种形象比喻，意指其每年推出的新处理器虽然有小幅进步，但总体而言并不像竞争对手那样带来颠覆性的飞跃。

“英特尔挤了这么多年牙膏”的说法在很大程度上反映了过去十几年，尤其是从2010年代中期到2020年初期，英特尔在制程工艺和CPU架构上的发展瓶颈。然而，这背后并非没有技术储备，而是技术发展面临着一系列复杂的挑战，以及公司战略、市场竞争等多种因素综合作用的结果。

一、 英特尔面临的“牙膏”困境的深层原因：

1. 制程工艺的挑战：
摩尔定律的极限与挑战： 摩尔定律（集成电路上可容纳的晶体管数目约每1824个月便会增加一倍，性能也将提升一倍）在物理上遇到了极大的挑战。晶体管尺寸越做越小，越接近原子级别，量子隧穿效应、漏电等问题变得越来越严重，制造难度和成本呈指数级增长。
14nm 制程的长期服役： 英特尔在14nm 制程上遇到了前所未有的难题，导致其工艺节点命名与行业标准产生“脱节”。从14nm 到10nm 的过渡异常艰难，良率爬升缓慢，产品发布一再延迟。这直接影响了其产品性能的代际提升，因为制程工艺的进步是提升性能、降低功耗和增加晶体管密度的关键。
10nm 制程的困境与转型： 英特尔的10nm 制程（后来更名为Intel 7）在研发和制造上遇到了巨大的技术阻碍，导致其多年未能推出成熟且大规模量产的产品。这使得其在与台积电（TSMC）等使用更先进工艺的竞争对手相比，在性能和能效上逐渐落后。
制程节点命名不一致： 为了应对竞争和自身工艺的现实，英特尔改变了其制程节点的命名规则（如将10nm 改为Intel 7，7nm 改为Intel 4等），这在一定程度上是为了与行业标准对齐，但也让外界觉得其是为了掩盖落后的事实。

2. CPU 架构的瓶颈：
单核性能提升的边际效应递减： 尽管英特尔的CPU架构一直在迭代，如Skylake及其后续的各种微架构（如Kaby Lake, Coffee Lake, Comet Lake, Rocket Lake, Alder Lake等），但单核性能的提升幅度越来越小。这与摩尔定律的放缓类似，架构上的改进难以带来指数级性能增长。
核心数量增加的策略： 为了弥补单核性能提升的不足，英特尔开始增加CPU的核心数量。然而，传统的CPU设计在多核并行处理上的效率并非线性提升，而且对于许多日常应用来说，过多的核心也无法充分发挥其性能。
多核扩展和IPC (Instructions Per Clock) 的瓶颈： 在提升IPC（每时钟周期执行的指令数）方面，英特尔也面临着设计上的复杂性和技术上的挑战。如何更有效地调度和执行并行指令，是所有CPU设计者都在努力的方向。

3. 公司战略与市场竞争：
早期市场垄断的惯性： 在很长一段时间里，英特尔在CPU市场占据绝对主导地位，尤其是在PC领域。这种市场地位可能使其在一定程度上忽视了外部竞争带来的紧迫感，以及对技术突破的持续投入力度。
AMD 的崛起： AMD 在锐龙（Ryzen）系列CPU上的成功是“挤牙膏”论调愈发盛行的重要催化剂。AMD 采用了台积电更先进的制程工艺，并带来了全新的Zen架构，在多核性能、能效比以及性价比上给英特尔带来了巨大的压力，迫使英特尔不得不加快步伐。
移动端市场的错失： 英特尔在移动端处理器（如智能手机和平板电脑）市场的战略失误，使其错失了另一块重要的增长极，也影响了其在芯片设计和制造方面的全面进步。
对工艺先进制程的依赖： 过去，英特尔一直坚持自主研发和制造（IDM模式）。虽然这种模式曾是其核心竞争力，但在面对外部制程供应商（如台积电）的快速进步时，这种模式的局限性暴露出来。英特尔未能及时“外包”部分生产，或者未能与台积电等公司建立更紧密的合作关系，使其在工艺节点的追赶上处于劣势。

二、 英特尔“牙膏”背后并非没有过硬的技术储备：

尽管“挤牙膏”的说法有其合理性，但绝对不能因此认为英特尔没有过硬的技术储备。 相反，正是因为英特尔拥有深厚的技术积累，它才能在重重困难下不断尝试突破，并且在近期开始显露回升的迹象。其技术储备体现在以下几个方面：

1. 深厚的半导体制造工艺研发能力：
EUV 光刻技术的早期探索与投入： 英特尔是早期探索和投入EUV（极紫外光刻）技术的公司之一。尽管在10nm及以下节点的量产上遇到困难，但这并不意味着其在EUV领域的研发停滞。英特尔一直在积累关于EUV设备集成、掩模制作、光刻胶匹配等方面的经验。
先进封装技术： 除了前端的制程工艺，先进封装技术（如Chiplet、Foveros等）也是英特尔的核心竞争力。这些技术允许英特尔将不同工艺制造的多个裸片（die）集成到一个封装中，从而突破单一芯片制程的限制，实现更高的集成度和性能。例如，其“混合制造”战略就高度依赖先进封装技术。
材料科学与物理学研究： 英特尔在半导体材料科学、量子物理等基础研究领域投入巨大，这些是未来突破物理极限的关键。例如，其在高速晶体管设计（如RibbonFET, GateAllAround (GAA) 结构）上的研发一直在进行。

2. 领先的 CPU 微架构设计能力：
性能优化和指令集扩展： 英特尔在CPU微架构设计上拥有丰富的经验，不断优化指令集（如AVX512）和流水线设计，以提高每时钟周期的执行效率（IPC）。
异构计算的探索： 英特尔很早就开始探索异构计算，即将不同类型的核心（如高性能核Pcores和高能效核Ecores）集成到同一颗CPU中。Alder Lake（酷睿12代）是这一战略的成功实践，它通过引入性能核和能效核的混合架构，显著提升了多任务处理能力和能效比，这正是“牙膏”之外的另一项重要技术进步。
集成显卡技术： 英特尔集成的核芯显卡（Intel Iris Xe Graphics 等）在近年来取得了显著的进步，虽然与独立显卡仍有差距，但在提供基础图形处理能力和轻度游戏方面表现出色，这也体现了其在图形和多媒体技术上的研发实力。

3. 广泛的技术生态系统和研发投入：
软件优化和生态建设： 英特尔不仅在硬件上投入，也积极推动软件生态的优化，例如通过针对其架构的编译器优化、性能调优工具等，帮助开发者更好地利用其硬件性能。
AI 和高性能计算： 英特尔在AI推理和训练、高性能计算（HPC）领域也投入了大量资源，研发了专门的AI加速器（如Gaudi系列）和优化的CPU产品线，以应对新的计算需求。
持续的研发投入： 尽管面临挑战，英特尔在研发上的投入从未停止。根据财报，英特尔每年的研发投入都占据营收的相当大比例，这保证了其技术储备的持续更新和积累。

三、 近期英特尔的“挤牙膏”状况正在改变：

近年来，随着帕特·盖尔辛格（Pat Gelsinger）上任CEO，英特尔启动了激进的“IDM 2.0”战略，旨在重振其制造业务和产品竞争力。这一战略的关键点包括：

加速制程工艺的追赶： 明确了新的制程节点路线图，誓要夺回工艺领先地位。Intel 7（原10nm Enhanced SuperFin）已经出货，Intel 4（原7nm）即将量产，并计划在2025年实现Intel 3，并引入Angstrom时代工艺（Intel 20A 和 Intel 18A）。
大力发展先进封装技术： 将Foveros、EMIB等先进封装技术作为核心战略，与制程工艺协同发展。
推动“IDM 2.0”转型： 除了继续自主制造，还积极发展代工业务（Intel Foundry Services, IFS），为其他公司代工生产芯片，同时也会外包部分自家芯片的生产，以灵活应对市场和技术变化。
产品架构的重大革新： Meteor Lake（酷睿Ultra）等新一代处理器已经展现出显著的性能和能效提升，尤其是集成了AI加速单元（NPU），标志着其在产品设计上的重要突破。

结论：

“英特尔挤了这么多年牙膏”的说法，更多的是在描述其在产品发布周期和性能迭代幅度上的表现，特别是在其遭遇制程工艺瓶颈的时期。这背后并非没有过硬的技术储备，而是技术发展遇到了物理极限、工程实现难度、以及市场竞争变化等多重挑战。

英特尔拥有深厚的技术积累，尤其是在CPU架构设计、材料科学、制造工艺研发以及先进封装技术等方面。正是这些技术储备，支撑着英特尔在最艰难的时期不至完全失速，并为其近期开始的反攻提供了基础。当前，随着战略调整和技术突破，英特尔正努力走出“牙膏厂”的阴影，重拾其技术领先地位。

我一开始也以为有，直到9代酷睿他把牙膏吸了回去。。。

因为只要Intel能投入市场的新技术，能给的Intel已经全部给你了，只是你因为各种原因没有用到就说是在挤牙膏，剩下的都是不成熟不足以在市场上运用的，然后Intel选择了一个小学生都能看懂的堆核和加频率来提升，但是你还是说是挤牙膏，所以没办法，你是Intel CEO你也没办法，更何况Intel现在出什么都是"amd逼的”

如果觉得没什么提升可以看下图

9900K计算2.5亿位圆周率的速度为9秒，i7 920需要73秒，速度达到了它的8倍以上，4770K超频后需要要20.7秒，是接近2.5倍的速度，而AMD相对的进步速度其实并没有比Intel快多少，如果把范围扩大到HEDT，14核的7940X已经达到5秒计算2.5亿位，66秒计算25亿位的水平

但你要问我计算圆周率有什么用，对你上网聊天有用吗，我只能说没用，因为网页秒开太容易了，这可能不是现代PC的价值所在，因为这些事情手机就能很好的运行，就算是适合快速提升的类似GPU负载的密集的数值计算还要经过对应的优化才能取得这样的提升，如果你用Super pi，你还在发现CPU还得10几秒才能计算100万位而已，哪知道天上一日地下已一年的变化呢，正如《计算机组成与设计—硬件软件接口》一书的前言说到：有些程序员希望计算机体系结构专家，编译器设计者和芯片工程师帮助他们在程序不修改一行代码就可以更快或更高效能在新型处理器上运行。但是这个时代已经一去不复返了，为了使程序运行更快，必须将其并行化。然而许多研究者的目标是希望程序员在编写程序时不需要考虑硬件的并行特征，这一目标需要很多年才能实现，至少在下一个十年里，大多数程序员必须理解硬件/软件接口，才能编写出能在并行计算机上高效运行的程序。很显然这不是Intel靠硬件就能解决的，更不能指望你用一直不修改的古董测试软件来看到明显的提升

如今高性能PC的价值更多体现在高性能计算领域（HPC），很多人可能难以相信，你如果拥有一颗Skylake-X 12核以上的芯片，你的单靠这颗CPU的算力而不需要算GPU就可以排进2005年左右的的Top500超算的名单中，而更多人却不相信如果你使用AMD TR 2990WX，运行HPC基准算力还不如前者提到的12核以上Skylake-X芯片，你能想像你的使用场景有2005年超算所做的事情吗？有的人也对并行（Parallel）有误解，认为并行就只是多核，实际上单核处理器也存在并行，指令级并行（超标量流水线），数据级并行（SIMD），同步多线程，然后是多个核心的并行，正如Intel parallel Studio的介绍页的一张图中所说，Threaded+Vectorized才能获得最大的性能表现，而这也不是自动向量化能做到的，苛刻的条件是你认为Intel在挤牙膏的原因。

还有就是Intel有很多周边设备的提升，比如NVMe协议，大幅提高SSD性能，就是Intel主导的协议之一，这只是Intel主导的数十个各种领域的行业标准的一个，但是我估计你不会把他当成Intel的技术储备，还有一些更冷门的技术，就算你的处理器带着，可能你这辈子也不会用到它，比如TSX

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