• Thứ Tư, 03/07/2013 08:17 (GMT+7)

    Silvermont: Cấu trúc chip Atom mới của Intel

    Huy Bách
    Với việc phát triển cấu trúc Silvermont hoàn toàn mới cho nền tảng Atom, Intel đang ôm hy vọng sẽ có được một cú hích mạnh trên thị trường bộ vi xử lý cho thiết bị di động, nơi mà hãng đang tụt hậu.



    Cấu trúc vi xử lý 22 nm này sẽ hoàn thành lộ trình phát triển vào năm 2013, mang nhiều lợi thế về công nghệ nhưng cũng vấp phải không ít khó khăn trên thị trường  vốn đã bị chiếm lĩnh bởi các đối thủ.

    Smartphone với “Intel Inside”

    Gần 5 năm sau khi giới thiệu Atom, dòng chip xử lý dành cho thiết bị di động, Intel vẫn là kẻ ngoài cuộc trong thị trường béo bở này. Theo nghiên cứu của Linley Group, trong 760 triệu chip xử lý được bán ra thị trường, trở thành “trái tim” của hàng loạt các sản phẩm smartphone hay máy tính bảng, thì dòng chip Atom của Intel chỉ chiếm xấp xỉ 1 triệu sản phẩm trong số đó. Và mặc dù Intel đã vạch ra một số lộ trình phát triển cho dòng chip xử lý cho thiết bị di động, nhưng cho đến hết năm 2012, hãng vẫn chưa cho thấy bước tiến đáng kể nào.

    Có 2 lí do để lí giải cho sự chậm chạp của “gã khổng lồ” Intel trên thị trường này. Thứ nhất, dòng chip Atom mà hãng phát triển là một thất bại thật sự với hiệu năng không cao, trong khi giá cả lại đắt và “ngốn” quá nhiều năng lượng - một sự thua kém toàn diện trước các sản phẩm của những đối thủ như Qualcomm hay Broadcom. Thứ hai, dường như trong thời gian trước đây, Intel vẫn không có đánh giá đúng mực về thị trường chip xử lý di động và tự ru ngủ mình rằng đó chỉ là một ngành phụ bên cạnh 2 thế mạnh là chip xử lý cho PC và server.

    Đến khi doanh số bán các loại PC đang tuột dốc còn lượng smartphone và máy tính bảng bán ra thị trường tăng vùn vụt, Intel đã phải cấp tập điều chỉnh định hướng của mình. Theo lộ trình đã được tiết lộ từ năm 2011, trong năm nay Intel sẽ tung ra thị trường dòng chip Atom mới có tên Silvermont. Cho đến hiện tại, vẫn chưa có nhiều thông tin về dòng sản phẩm Silvermont này bởi Intel còn khá kín tiếng, tuy nhiên, việc cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng so với các đời chip Atom cũ là điều chắc chắn.

    Tuy không có nhiều phát ngôn chính thức về Silvermont, nhưng các bước đi của Intel đã thể hiện rõ quyết tâm của hãng. Trong vài năm gần đây, hãng đã chi không dưới 1 tỉ USD để xin cấp và mua sở hữu bản quyền trí tuệ đối với vi mạch không dây, hệ thống xử lý hình ảnh và các bộ phận khác có liên quan đến smartphone; củng cố quan hệ với các nhà sản xuất smartphone và máy tính bảng như Motorola Mobility hay ZTE Corp.; và bắt đầu hợp tác với Microsoft và Google nhằm tạo ra các loại chip hoạt động tốt với hệ điều hành của 2 hãng này.

    22 nm - Nhỏ hơn, nhanh hơn, hiệu quả hơn

    Bộ vi xử lí Intel Atom
    Một trong số ít điều mà Intel đã chính thức tiết lộ về Silvermont, đó là dòng sản phẩm này sẽ có vi kiến trúc 22 nm (nanomet) hoàn toàn mới, và thiết kế này sẽ quyết định hoàn toàn về tốc độ xử lý cũng như hiệu quả sử dụng năng lượng. Liệu cấu trúc hoàn toàn mới này có thật sự là một bước phát triển đáng kể hay không, và sự ra đời của Silvermont có đủ mạnh để tạo cú hích cho Intel trên thị trường bộ xử lý di động hay không, đó vẫn là những câu hỏi chỉ có thời gian mới có thể trả lời.

    Triết lí thiết kế của Intel trong lĩnh vực chip xử lí cũng đã có thay đổi, hay nói đúng hơn là đi theo con đường đã đưa các đối thủ khác lên đỉnh của thị trường. Hầu hết các bộ xử lý di động hiện nay sử dụng thiết kế System-on-a-chip (SoC), tích hợp toàn bộ hệ thống lên một mạch đơn, nhờ đó mà mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao. Thông thường, nguồn năng lượng cấp cho bộ xử lý của smartphone là 1W, thì các dòng Atom đời đầu sử dụng ngần ấy điện năng chỉ ở trong chế độ chờ. Vì vậy, mặc dù được thiết kế chuyên biệt cho thiết bị di động, nhưng thật ra Atom lại không có tính ứng dụng cao khi được tung ra thị trường.

    BỘ XỬ LÝ INTEL ATOM
    Atom là tên thương hiệu của một dòng vi xử lý siêu điện áp thấp (ultra-low-voltage) IA-32 và Intel 64 (x86-64) của hãng Intel. Với hai tên mã trước đó là Silverthorne và Diamondville, nguyên bản dòng vi xử lý này sử dụng kiến trúc CMOS 45 nm CMOS. Các dòng tiếp theo với tên mã Cedar được Intel sử dụng kiến trúc 32 nm. Dòng vi xử lý này được sử dụng chủ yếu trên những thiết bị di động như netbook, nettop, các ứng dụng nhúng trong ý tế đến robot hay thiết bị Internet di động (mobile Internet device).

    Thời điểm đánh dấu sự ra đời của Atom là năm 2008 khi Intel công bố vi xử lý mới với hai tên mã là Silverthorne (dùng cho thiết bị di động) thay thế cho Intel A100, có mức tiêu thụ điện năng từ 0,6 đến 2,5W và Diamondville (dùng cho netbook) với mức tiêu thụ điện năng từ 4W trên một lõi (mỗi lõi có tốc độ 1,6GHz. Mặc dù hai tên mã này đều dựa trên vi kiến trúc giống nhau nhưng Silverthorne sẽ được gọi là Atom Z và Diamondville là Atom N.

    Intel đã học được bài học của mình. Vào năm 2012, hãng tung ra sản phẩm chip Atom với thiết kế SoC đầu tiên với tên mã Medfield. Theo Shreekant Thakkar, Kiến trúc sư trưởng thiết kế nền tảng di động tại Intel Mobile and Communications Group, cho rằng sản phẩm này có hiệu quả sử dụng năng lượng không hề thua kém so với cấu trúc được phát triển bởi ARM Holdings, hãng sản xuất chip di động của Anh này đang nắm bản quyền vi mạch nền được hầu hết các hãng khác ứng dụng (tham khảo PCW số 3/2013 với Chủ điểm “Điện toán di động”). Bộ xử lý Medfield này sau khi được tung ra đã thuyết phục được các hãng sản xuất thiết bị di động như Motorola và Lenovo ứng dụng cho sản phẩm của mình. Trong năm 2012, smartphone đầu tiên sử dụng bộ xử lý Atom Medfield của Intel cũng xuất hiện trên thị trường. Tuy vậy, Medfield vẫn sử dụng cấu trúc cũ với kích thước 32 nm, đủ để Intel rũ bỏ gánh lo về hiệu quả sử dụng năng lượng trước các đối thủ nhưng vẫn chưa đủ tốt nếu chỉ làm ra một thứ tương đương với những thứ đã và đang chiếm lĩnh thị trường.

    Làm ra những thứ còn tốt hơn cả tốt, đó là việc mà Intel luôn làm bấy lâu nay. Tạo ra nền tảng mới, kiến trúc mới - tốc độ nhanh hơn và ít tiêu hao năng lượng hơn - thống lĩnh và định hướng thị trường, đôi khi là đi trước nhiều năm so với các đối thủ. Tuy nhiên, đó là trên lĩnh vực bộ xử lý ứng dụng cho PC và server. Lao vào cuộc đua chip xử lý di động đang là một sự đầu tư buộc phải có của Intel, nhưng ở đó, họ toàn toàn không có lợi thế trước các đối thủ và được hay mất đều có khả năng xảy ra.

    Hiện tại, việc phát triển cấu trúc Atom Silvermont đang trong lộ trình tăng tốc cho năm 2013 - 2014, và sẽ trở thành sản phẩm hàng đầu của Intel trên thị trường bộ xử lý di động. Việc cho ra đời cấu trúc Atom 22 nm này - theo công bố của Intel là có mức tiêu hao năng lượng thấp hơn đến 30% so với chip 32 nm - sẽ giúp sản phẩm của hãng vượt lên trên các đối thủ về hiệu quả sử dụng năng lượng. Nếu xét trên thị trường hiện nay, việc hãng chuyên gia công chip cho nhiều đối thủ của Intel là Taiwan Semiconductor Manufacturing tính đến hết năm 2012 vẫn chưa sản xuất chip 28 nm - vốn tương đương với cấu trúc 32 nm của Intel - đã là một tín hiệu khả quan báo hiệu cho sự dẫn đầu của Intel.

    Khi lợi thế công nghệ chưa hẳn là tất cả

    Tuy vậy, việc chú tâm gia tăng sức mạnh của bộ xử lý vẫn chưa phải là tất cả. Nhỏ hơn, mạnh hơn, sử dụng năng lượng tốt hơn là một chuyện; nhưng khi tích hợp bộ xử lý đó vào một hệ thống chung (smartphone, máy tính bảng…) có mang lại hiệu quả cao hay không lại là chuyện khác. Trong mặt này, Intel vấp phải bất lợi rất lớn bởi cấu trúc Atom đã hình thành bởi việc “cắt gọt” từ thiết kế chip của PC chứ không được Intel phát triển lại từ đầu. Để có thể mang lại lợi thế trên thị trường, Intel sẽ buộc phải có một cuộc thay đổi toàn diện với cấu trúc vi xử lý, song song với việc tối ưu hóa với các hệ điều hành Android và các phiên bản di động của Windows.

    Mặc dù Intel chỉ công bố lộ trình phát triển cho Silvermont và chưa tiết lộ nhiều về cấu trúc, nhưng đã có khá nhiều dự đoán từ giới chuyên gia. Trong đó, có nhiều ý kiến cho rằng cấu trúc vi xử lý của Silvermont sẽ có khả năng chia ứng dụng thành các luồng chạy song song để có thể đạt tốc độ và hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn. Thật ra thì cấu trúc Atom cũ cũng đã ít nhiều áp dụng chiến lược này, tuy vậy, ở cấu trúc mới thì điều hành cần phải được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất đối với các hệ điều hành và ứng dụng.

    Bên cạnh đó, còn tồn tại những thách thức khác nằm ngoài bộ vi xử lý. Bởi một chiếc smartphone bên cạnh chip xử lý trung tâm còn có những thứ khác như bộ xử lý đồ họa, video, âm thanh, kết nối không dây, hệ thống định vị toàn cầu GPS - với mỗi thứ đều là những phần cứng phức tạp. Cấu trúc vi xử lý mới mà Intel phát triển có thể mạnh mẽ và hiệu quả nhưng vẫn có thể bị lu mờ bởi một đối thủ khác, có thể yếu hơn, nhưng mang lại giải pháp tích hợp toàn diện hơn cho smartphone hay bất cứ thiết bị di động nào khác. Hơn nữa, có nhiều khả năng rằng dù mang trên mình công nghệ tiên tiến hơn, nhưng bước đường để leo lên đỉnh từ đáy thị trường của Intel vẫn còn khá nhọc nhằn bởi đây là một cuộc chiến không hề khoan nhượng giữa nhiều tên tuổi lớn vốn đã có nhiều năm kinh nghiệm, có khả năng làm giảm giá thành sản phẩm và nắm giữ thị phần khá vững chắc.

    ID: A1305_7