网络通信 频道

PC 30年河东?

逢十必庆。2011年值得庆贺的信息技术与产品有些扎堆儿:40年前,微处理器诞生;30年前,PC诞生;20年前,万维网规模化实施,全球首个3G商用网络诞生;10年前,Palm推出智能手机,微软推出智能手机操作系统,苹果推出iPod 10。

  此次庆贺PC诞生30周年并非只是怀旧情结作祟,而是希望从昨天的历史,看到今天的现实,甚至明天的未来。这听起来有点像一场穿越游戏,但却确有规律可循。

  如今,当人们感叹摩尔定律40多年来精准地引领着集成电路产业的发展时,我们更应惊叹的是高登·摩尔的远见卓识——1965年,他归纳“芯片上晶体管的数量大约每24个月增加一倍”这一规律时,可供摩尔研究的晶体管数量还不足50个。

  当我们对上面这些貌似杂乱无章的技术与产品进行梳理后,发现用“30年河东,30年河西”来比喻PC未来的发展并不为过。任何产品都有生命周期,PC是否失去主导地位并不重要,重要的是在这辉煌的30年中,PC从其他领域借鉴和发扬了什么,创新了什么,并将如何影响未来。

PC 30年河东?

 

PC 30年河东?

 

PC 30年河东?

  康德拉季耶夫长波

  在洞察力上,能与摩尔并驾齐驱的人,当属康德拉季耶夫。这位俄国经济学家凭借长波理论享誉经济学界,但在IT领域却鲜为人知。如果说摩尔在微观层面找到了驱动集成电路发展的法则,那么,康德拉季耶夫则是在宏观层面发现了技术驱动工业社会发展的规律。

  长波理论认为,在50年至60年的时间内,工业社会呈现波动性的发展。每个长波周期都是由科学、技术、经济、政治和文化等5个子系统组成的有机整体,每个长波都始自新的主导技术的高速发展和全球范围的迅速普及。在新的主导技术取代现有主导技术的过程中,围绕现有主导技术进行优化的产业、经济、政治和文化等平衡将被打破。一旦新的平衡建立,人类社会便进入新一轮的长波周期。

  长波理论将人类进入工业化社会以来的200多年划分为5个长波。在这5个长波中,主导技术分别为水力、蒸汽机、电力、内燃机和信息技术。

  与摩尔今天依旧欣慰地看到摩尔定律给产业乃至社会带来的巨大变迁不同的是,康德拉季耶夫在苏联坐了8年大牢后,于1938年被判死刑,并遭枪杀。1925年,康德拉季耶夫发表长波理论的经典论文《经济生活中的长波》时,工业社会正处在以电力为主导技术的第三次经济长波中,而我们所处的第5次长波依然是踏着长波理论的节奏而至。

  尽管第一台通用电子计算机的历史可以追溯到1946年的ENICA,但信息技术真正能够成为主导技术是从40年前英特尔发布全球首款微处理器4004开始。在此之前,无论是基于电子管技术还是晶体管技术的计算机,其计算性能的增强与系统的体积呈正相关关系,如同必须增加气缸容量才能提升汽车发动机功率一样。微处理器的问世,妥善地化解了性能与成本、体积、功耗原本势不两立的矛盾,从而使信息技术在全球范围得以迅速,进而带动工业社会进入到以信息技术为主导技术的第5次长波周期。

  应该注意的是,宏观层面的长波还可以细分为若干个中观层面的子波,比如说大型机、小型机、PC、云计算与智能终端乃至包括物联网在内的信息物理系统(CPS)等中观子波。需要说明的是,尽管这些子波中各有各的主导产品,但是其核心技术依然是信息技术,或者说,信息技术在其发展进程中,依托于不同的产品形态呈现于世人面前。无论是大型机还是小型机,昂贵的使用代价限制了其应用范围,只有当PC以其基于开放标准的规模效益,才突显了信息技术的颠覆性,而智能终端又以其便携的特征,促进了信息技术的进一步普及。

  人们还可以进一步地将一个中观层面的子波细分为若干个微观层面的子波,比如微处理器可以将PC子波拆分为8088、80286、80386、80486、奔腾等微观子波。

  从产品生命周期来看,任何产品都将经历导入、成长、成熟、衰退这4个阶段。当一种产品步入成熟期甚至早在成长期时,它的竞争技术已经孕育,比如说,小型机之于大型机,PC机之于小型机。再如20年前,万维网开始规模化实施,DoCoMo建设了全球首个3G通信网络;10年前,Palm的智能手机风行美国,微软同期也推出基于Windows CE的智能手机操作系统。这些颠覆PC的技术在PC如日中天之时,已经孕育其中。乔布斯正是抓住了3G普及和嵌入式处理器成熟的机遇,继而通过iPhone手机和iPad平板电脑引爆了智能终端市场。而云计算与智能终端取代PC的市场主导地位只是时间问题。

  开放标准:偷师集装箱?

  “IBM的人在PC前面拉了一道布帘,英特尔的技术人员在解决技术问题时只能用手摸着芯片,根本看不到PC的模样。”在PC诞生20周年时,英特尔英文网站刊登一篇文章,回忆IBM研发首台PC时,提供技术支持的情景。

  当时,Apple II已经占据个人电脑市场大半天下,在这种被动状态下,IBM要想让PC在市场上出奇制胜,一鸣惊人,在研发时必须严格保密。很多报道把IBM采用英特尔CPU和微软操作系统而非自己大包大揽,视为是IBM PC部门为了抢时间、争取主动权而刻意回避了IBM研发部门,但却很少想到这样一个事实:当时IBM正处在美国司法部对其进行的反垄断调查中,软硬件捆绑销售是其两大罪状之一。在这段敏感时期,IBM当然不会为开发一个对其而言简直太小儿科的PC操作系统,来为美国司法部的指控提供有力的证据,进而引火烧身。而里根政府撤销了对IBM涉嫌垄断的指控时,已经是1982年了。

  为了急起直追,IBM采用了开放的ISA总线标准,以吸引更多的板卡厂商加入PC平台。与此同时,由于ISA总线的开放,不少整机厂商相继推出PC兼容机,反过来又抢了IBM的生意。

  于是乎,IBM在基于80286 CPU推出的个人电脑PS/2上,采用了专利性的微通道总线,藉此来阻止兼容机厂商的山寨行为,PC由此走向封闭。

  然而,IBM忽略了在摩尔定律主导下CPU的不断升级换代规律,而康柏则抓住80386 CPU的先机,一举超过IBM,成为个人电脑市场的新盟主。

  PC开放性的真正奠定,应该从英特尔主导制定的PCI总线开始。当时英特尔和微软联合制定的PC系统设计指南,PC已经完全透明,无论是从机箱到电源,从插卡到主板,还是从硬件到操作系统。PC再也不需要像以前那样蒙着一层神秘的面纱。

  稍有些硬件基础的用户都知道,只要是PCI总线的插卡,就可以不假思索地插到主板上的PCI插槽中,而无需顾及插卡上引脚的定义。今天,风行的SOA(面向服务的架构)采用的插件式的总线结构,应该是从PC总线上获得的灵感吧。

  这种灵感可以上溯到上个世纪50年代问世的集装箱。集装箱之所以能成为当今远洋物流的中坚,原因有二:一是其封装性使箱子能够承载各种物品(好比PC插卡上具有不同功能的电路);二是外形尺寸标准化,使其在符合集装箱规范的轮船、拖车、港口畅通无阻(好比PC的标准总线)。

  事实上,对用户屏蔽的技术的复杂性始终是推动信息技术发展的重要的隐性因素。

  规模化生产:学艺汽车

  PC的开放标准,降低了PC市场的进入门槛,也确保了PC市场健康的竞争秩序,而公平的竞争又促进了技术、制造、营销、服务等领域的进步。由于PC核心技术的复杂性被英特尔和微软分别封装在CPU、芯片组与操作系统中,一些重要技术的复杂性也隐藏在配件厂商一侧,因而,对于整机厂商而言,市场竞争的重要性将远超技术竞争,而通过规模化生产来降低成本便成为PC企业竞争的关键所在。

  汽车工业无疑是工业社会规模化生产的典型产业,也是PC产业从中汲取灵感最多的行业。

  著名的福特T型车就是一个很好的例子。从1908年到1927年,黑色的T型车竟然销售了1500多万辆,这是汽车工业的一个奇迹,之后再也没有一款汽车能够突破这一记录,即使忽略了颜色的差别。初期的T型车售价为850美元,是竞争对手的1/2~1/3,而亨利·福特付给工人的薪水却高出同行一倍;到了T型车生产的后期,T型车的价格又下降到300美元。这其中的奥秘在于,福特将流水线引入以手工作坊生产方式为主的汽车工业,从而开创了工业化大规模生产的时代。

  早期PC市场上,PC的外形千篇一律,与T型车何其相似。

  如今,丰田公司通过精益生产体系成为汽车世界的新霸主。以“减少一切不必要的浪费”为核心的精益生产,覆盖了丰田公司的整个制造链。按单定制、零库存、持续改善,戴尔这些让人津津乐道的生产理念都来源于丰田的精益生产体系。

  2006年,《中国计算机报》记者在戴尔厦门工厂独家专访戴尔CEO罗林斯时,他承认戴尔在制造环节从福特和丰田那里学到了很多东西,不过他强调,戴尔直接面对消费者的模式是丰田所不具备的。持续不断地改进是丰田精益生产体系的精髓,戴尔在生产线的建设上采用的是佳能公司发明的单元(CELL)生产线,这样,就可以把生产过程中出现问题对生产线的影响局限在一个单元内;而在丰田的生产体系中,如果出现问题,就需要停止整个生产线的运行。

  工业化、规模化的生产方式对市场的反作用表现为品牌集中化。20世纪初,美国的汽车企业数以百计,然而时至今日,已经屈指可数。PC市场的发展和汽车行业的发展如出一辙。

  工业化、规模化生产方式也可以作为衡量一个产业是否成熟的标志。据此,我们可以判定PC产业已经成熟,而近些年来软件的开发已经借鉴了一些工业生产的做法,比如构件、软件工程、SOA等,但软件还远未做到规模化的开发,因此,就开发效率而言,软件产业尚未成熟。

  竞争升级:从平台到生态

  自从英特尔通过1991年制定PCI总线,从IBM手中夺得了PC的主导权后,作为高度标准化的计算平台,PC整机厂商对PC发展的影响已经微乎其微。在1997年至2001年期间,微软与英特尔主持制定4个版本的PC系统设计指南时,PC系统厂商只是参与者。

  开放的标准促成了PC市场的水平划分,从芯片、板卡到外设,从系统软件到应用软件,每个层面都有不同的供应商参与竞争,这种竞争促进了整个PC产业的迅速发展,与PC同构的PC服务器正是凭借着水平划分的优势蚕食由Unix把持的服务器市场。因为垂直划分的Unix,从CPU到整机再到操作系统都是一家企业自己包办的,由于内部缺乏竞争,导致新技术的发展延缓了。比如,Sun研发代号为岩石(Rock)的高端处理器,就曾延宕数年,而Sun平台的用户唯一能做的就是继续等下去。到了Oracle收购Sun时,岩石就不仅仅是延时问题,而成为冥顽不化的顽石了。

  曾经,英特尔想将水平划分的模式复制到智能终端市场,但却没有成功。今天,人们看到的iPhone、iPad等都是垂直划分的,即从CPU到整机乃至操作系统都是由苹果独家包办的。垂直划分重新抬头是因为,市场要求厂商将技术的复杂性封装在厂商一侧,而摩尔定律的发展使得更多的功能甚至是整个系统可以集成在一个芯片上,即所谓的片上系统(SoC)。当整个手机只有几个甚至只有一个芯片时,水平划分不仅没有必要,而且没有可能。

  智能终端市场的竞争是以应用商店为标志的生态环境层次上的竞争。如果还用平台与生态环境竞争,无异于关公战秦琼。

        记者手记

  后PC时代的挑战

 

 

PC 30年河东?

  走过30年辉煌的PC,未来10年迎来更多的是挑战。而PC产业的转型和摩尔定律的有效性将会是其中两个最大的挑战。

  因为有了IBM和戴尔,PC产品寿命周期4个阶段的划分变得容易起来。作为技术驱动型的极端,IBM追逐的是技术高投入和利润高回报的商业模式,IBM在2004年把硬盘业务出售给日立、2004年将PC业务出售给联想、2007年将打印机业务出售给理光,标志着PC已经从利润回报丰厚的成长期步入以量取胜竞争激烈的成熟期。而当在成熟期市场游刃有余的戴尔也开始分心于PC之外的平板电脑、智能手机时,PC应该进入到了成熟期的下半赛程。

  过去30年,PC市场的参与者大致有3种出路:一是IBM主动退出;二是康柏等被迫消失;三是现有PC企业的转型。

  对于IBM而言,PC从来就没有成为其主业,放弃PC是全身而退。作为PC的创造者和曾经的参与者,未来的IBM还将从服务转向软件,因为只有软件的边际成本才能满足IBM追逐高利润的需求。

  对于倍受挑战和煎熬的现有PC厂商来说,云计算使得以性能为王的PC无法再拿性能说事儿,而智能终端则全力攻击PC移动性差的弱点。

  由于成熟期的PC市场比拼的是规模效益,因此,PC企业的研发、制造、市场等所有资源都会围绕PC进行优化,当云计算与移动智能终端以成长期的爆发力引发下一个子波时,市场驱动型的PC企业只好重新配置资源,从而只能眼巴巴地看着苹果在智能终端成长期大快朵颐,等到PC厂商反应过来时,移动市场已经进入竞争白炽化的成熟期。

  尽管智能手机与PC长相不同,但“瓤”都是计算架构,因此苹果、谷歌、微软、英特尔等计算平台厂商得以击溃诺基亚等通信厂商而称霸。但与PC不同的是,智能手机的复杂性通过SoC(片上系统)而屏蔽在芯片中。在已经大大简化的智能手机复杂度面前,PC厂商和诺基亚等传统手机厂商是平等的,而PC厂商缺乏的是后者对于通信市场的理解和积累。

  与此同时,由于PC服务器甚至成为大的PC厂商的主要业务,因此也不应该忽视云计算对PC厂商带来的挑战。一方面,作为云计算的基础,虚拟化在有效地提升了服务器利用率的同时,也意味着在没有新的计算需求时,对服务器的数量需求将会下降。另一方面,云计算带动的计算资源向数据中心的集中以及云计算架构对系统可用性的保障,使得华为等企业轻而易举地建立起了服务器OEM业务,而且微软也会仿效谷歌定制服务器,从而对品牌服务器市场带来强烈的冲击。

  未来十年,摩尔定律的有效性也值得产业深思。国际半导体技术路线图(ITRS)这一权威机构对光刻技术的展望截止到2022年的11纳米,而英特尔的钟摆战略使得10纳米在2015年就加速来临。对于现有的CMOS工艺而言,10纳米应该是一个门限,小于10纳米将会对光刻等制造技术带来严峻的挑战。由于线宽变窄而对制造过程中诸如杂质、非均匀性等缺陷变得格外敏感,会直接影响到产品的良率,而缺陷也会通过热扩散来缩短芯片的使用寿命,难以逾越的限制则来自量子隧道效应。英特尔刚刚发布的3D晶体管技术使得芯片的集成度进一步提高,但芯片依旧使用的是平面工艺。事实上,如果芯片内部散热技术没有全新的革命,那么,立体工艺依旧遥不可及,因此,芯片中的晶体管数量就不会再按照摩尔定律增长。

  然而,摩尔定律的失效并不意味着信息技术主导的长波周期的结束,因为光计算、量子计算、生物计算等未来的非硅计算技术总有一天会成为主流的信息技术。

0
相关文章