A Ascensão, Queda e Renascimento da AMD - Parte 1

A AMD é uma das designers mais antigas de microprocessadores de grande escala e tem sido objeto de um debate polarizador entre os entusiastas da tecnologia há quase 50 anos. Sua história cria uma história emocionante - repleta de sucessos heroicos, erros imprudentes e um barbear rente e desarrumado. Aonde outras empresas de semicondutores chegaram e se foram, a AMD enfrentou muitas tempestades e travou inúmeras batalhas, em salas de reuniões, tribunais e lojas.

Nesse parte essencial, revisitaremos o passado da empresa, examinaremos as voltas e reviravoltas no caminho para o presente e nos perguntaremos o que está por vir para este veterana do Vale do Silício.

Para começar nossa história, precisamos voltar os anos e seguir para a América e o final da década de 1950. Próspera após os anos difíceis da Segunda Guerra Mundial, esse era o momento e o lugar para estar, se você quisesse experimentar o avanço da inovação tecnológica.

Empresas como a Bell Laboratories, a Texas Instruments e a Fairchild Semiconductor empregaram os melhores engenheiros e produziram inúmeros progressos positivos: o transistor de junção bipolar, o circuito integrado e o MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

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Esses jovens técnicos queriam pesquisar e desenvolver produtos cada vez mais empolgantes, mas com os gerentes seniors cautelosos, atentos aos tempos em que o mundo era medroso e instável, a frustração entre os engenheiros cria um desejo de inventar sozinho.

E assim, em 1968, dois funcionários da Fairchild Semiconductor, Robert Noyce e Gordon Moore, deixaram a empresa e seguiram seu próprio caminho. A N M Electronics abriu suas portas naquele verão, para ser renomeada apenas algumas semanas depois como Integrated Electronics - Intel, para abreviar.

Outros seguiram o exemplo e, menos de um ano depois, outras 8 pessoas foram embora e juntas montaram sua própria empresa de design e fabricação de eletrônicos: Advanced Micro Devices (AMD, naturalmente).

O grupo era liderado por Jerry Sanders, ex-diretor de marketing da Fairchild. Eles começaram redesenhando peças da Fairchild e da National Semiconductor, em vez de tentar competir diretamente com empresas como Intel, Motorola e IBM (que gastaram quantias significativas em pesquisa e desenvolvimento de novos circuitos integrados).

Desses humildes começos e uma rápida mudança de Santa Clara para Sunnyvale (Vale do Silício, na Califórnia), a AMD ofereceu produtos que ostentavam maior eficiência, tolerância ao estresse e velocidade em poucos meses. Esses microchips foram projetados para cumprir os padrões de qualidade militar dos EUA, o que provou uma vantagem considerável na indústria ainda jovem de computadores, onde a confiabilidade e a consistência da produção variavam bastante.

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Quando a Intel lançou seu primeiro microprocessador de 8 bits (o 8008) em 1974, a AMD era uma empresa pública com um portfólio de mais de 200 produtos - um quarto dos quais eram de seus próprios projetos, incluindo chips de RAM, contadores lógicos e bits shifters. No ano seguinte, houve uma série de novos modelos: sua própria família de circuitos integrados Am2900 e a Am9080 de 2 MHz e 8 bits, uma cópia de engenharia reversa do sucessor da Intel para o 8008. O primeiro era uma coleção de componentes que agora são totalmente integrados em CPUs e GPUs, mas há 35 anos, unidades lógicas aritméticas e controladores de memória eram chips separados.

O plágio flagrante do design da Intel pode parecer um pouco chocante para os padrões de hoje, mas era assim nos primeiros dias dos microchips. O clone da CPU acabou sendo renomeado como 8080A, depois que a AMD e a Intel assinaram um contrato de licenciamento cruzado em 1976. Você imaginaria que isso custaria um centavo ou dois, mas era apenas US$ 325.000 (US$ 1,65 milhão em dólares de hoje).

O acordo permitiu que a AMD e a Intel inundassem o mercado com chips ridiculamente lucrativos, vendendo no varejo pouco mais de US$ 350 ou duas vezes o valor para compras "militares". O processador 8085 (3 MHz) foi seguido em 1977 e logo se juntou ao 8086 (8 MHz). As melhorias de projeto e fabricação levaram o 8088 (5 a 10 MHz) a aparecer em 1979, no mesmo ano em que também começou a produção nas instalações da AMD em Austin, Texas.

Quando a IBM começou a mudar dos sistemas de mainframe para os chamados computadores pessoais (PCs) em 1982, a equipe decidiu terceirizar as peças em vez de desenvolver os processadores internamente. O 8086 da Intel, o primeiro processador x86, foi escolhido com a estipulação expressa de que a AMD agia como uma fonte secundária para garantir um fornecimento constante para o PC/AT da IBM.

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Um contrato entre a AMD e a Intel foi assinado em fevereiro daquele ano, com os antigos produtores dos processadores 8086, 8088, 80186 e 80188 - não apenas para a IBM, mas para os muitos clones da IBM que proliferaram (a Compaq é apenas uma delas) . A AMD também começou a fabricar o Intel 80286 de 16 bits, denominado Am286, no final de 1982.

Este se tornaria o primeiro processador de PC de mesa verdadeiramente significativo e, enquanto os modelos da Intel geralmente variavam de 6 a 10 MHz, a AMD começou em 8 MHz e chegou a 20 MHz. Sem dúvida, isso marcou o início da batalha pelo domínio de CPU entre as duas centrais do Vale do Silício; o que a Intel projetou, a AMD simplesmente tentou melhorar.

Esse período representou um enorme crescimento do mercado de PCs iniciantes e, observando que a AMD havia oferecido o Am286 com um aumento significativo de velocidade em relação ao 80286, a Intel tentou impedir a AMD. Isso foi feito excluindo-os de obter uma licença para os 386 processadores da próxima geração.

A AMD processou, mas a arbitragem levou quatro anos e meio para ser concluída e, embora o julgamento considerasse que a Intel não era obrigada a transferir todos os novos produtos para a AMD, foi determinado que o maior fabricante de chips havia violado um pacto implícito de boa fé.

A negação de licença da Intel ocorreu durante um período crítico, exatamente quando o mercado de PCs da IBM estava subindo de 55% para 84%. Deixada sem acesso a novas especificações de processador, a AMD levou cinco anos para fazer engenharia reversa do 80386 no Am386. Depois de concluído, mostrou-se mais uma vez compatível com o modelo da Intel. Onde o 386 original estreou em apenas 12 MHz em 1985 e mais tarde atingiu 33 MHz, a versão top de linha do Am386DX foi lançada em 1989 a 40 MHz.

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O sucesso do Am386 foi seguido pelo lançamento do altamente competitivo Am486 de 40 MHz de 1993, que ofereceu aproximadamente 20% a mais de desempenho que o i486 de 33 MHz da Intel pelo mesmo preço. Isso deveria ser replicado em toda a linha 486 e, enquanto o 486DX da Intel alcançava 100 MHz, a AMD ofereceu (de maneira previsível neste estágio) uma opção mais rápida de 120 MHz. Para ilustrar melhor a boa sorte da AMD nesse período, a receita da empresa dobrou de pouco mais de US$ 1 bilhão em 1990 para mais de US$ 2 bilhões em 1994.

Em 1995, a AMD introduziu o processador Am5x86 como sucessor do 486, oferecendo-o como uma atualização direta para computadores mais antigos. O Am5x86 P75+ ostentava uma frequência de 150 MHz, com o desempenho de referência 'P75' semelhante ao Pentium 75 da Intel. O '+' significava que o chip AMD era um pouco mais rápido em matemática do que a concorrência.

Para combater isso, a Intel alterou suas convenções de nomenclatura para se distanciar dos produtos por seus concorrentes e outros fornecedores. O Am5x86 gerou receita significativa para a AMD, tanto em novas vendas quanto em atualizações de máquinas 486. Assim como nas Am286, 386 e 486, a AMD continuou a ampliar o escopo de mercado das peças, oferecendo-as como soluções incorporadas.

Em março de 1996, foi lançado o primeiro processador, desenvolvido inteiramente pelos engenheiros da AMD: o 5k86, mais tarde renomeado para K5. O chip foi projetado para competir com o Intel Pentium e o Cyrix 6x86, e uma forte execução do projeto foi fundamental para a AMD - era esperado que o chip tivesse uma unidade de ponto flutuante muito mais poderosa que a da Cyrix e quase igual ao Pentium 100, enquanto o desempenho inteiro visava o Pentium 200.

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Por fim, foi uma oportunidade perdida, pois o projeto estava cheio de problemas de design e fabricação. Isso resultou na CPU não atender às metas de frequência e desempenho e chegou atrasado ao mercado, causando baixas vendas.

Naquela época, a AMD havia gasto US$ 857 milhões em ações na NexGen, uma pequena empresa de chips fabless (somente design) cujos processadores eram fabricados pela IBM. O K5 da AMD e o K6 de desenvolvimento tiveram problemas de escala em velocidades de clock mais altas (~150 MHz e acima), enquanto o Nx686 da NexGen já havia demonstrado um core speed de 180 MHz. Após a compra, o Nx686 se tornou o K6 da AMD e o desenvolvimento do chip original foi levado ao ferro-velho.

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A ascensão da AMD refletiu o declínio da Intel, desde o início da arquitetura K6, que foi lançada contra o Pentium, o Pentium II da Intel e o Pentium III (amplamente reformulado). O K6 produziu uma aceleração do sucesso da AMD, devido à sua existência e capacidade a um ex-funcionário da Intel, Vinod Dham (também conhecido como "Pai do Pentium"), que deixou a Intel em 1995 para trabalhar na NexGen.

Quando o K6 chegou às prateleiras em 1997, representou uma alternativa viável ao Pentium MMX. O K6 foi de força em força - de uma velocidade de 233 MHz no passo inicial, para 300 MHz na revisão "Little Foot" em janeiro de 1998, 350 MHz no "Chomper" K6-2 de maio de 1998 e um surpreendente 550 MHz em setembro de 1998 com a revisão "Chomper Extended".

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O K6-2 apresentou o conjunto de instruções SIMD 3DNow! da AMD (Single Instruction, Multiple Data - Instrução Única, Múltiplos Dados.

Essencialmente o mesmo que o SSE da Intel, ofereceu uma rota mais fácil para acessar os recursos de ponto flutuante da CPU; a desvantagem disso é que os programadores precisavam incorporar a nova instrução em qualquer novo código, além de correções e compiladores que precisavam ser reescritos para utilizar o recurso.

Como o K6 inicial, o K6-2 representava um valor muito melhor do que a concorrência, geralmente custando metade do valor dos chips Pentium da Intel. A repetição final do K6, o K6-III, era uma CPU mais complicada, e a contagem de transistores agora era de 21,4 milhões - acima dos 8,8 milhões no primeiro K6 e 9,4 milhões no K6-II.

Ele incorporou o PowerNow! da AMD, que alterou dinamicamente o clock speed de acordo com a carga de trabalho. Com os clock speed chegando a 570 MHz, o K6-III era bastante caro de produzir e teve uma vida útil relativamente curta, encurtada pela chegada do K7, que era mais adequado para competir com o Pentium III e além.

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A partir de 500 MHz, as CPUs Athlon utilizaram o novo Slot A (EV6) e um novo barramento de sistema interno licenciado pela DEC que operava a 200MHz, ofuscando os 133MHz Intel oferecidos na época. Em junho de 2000, foi lançado o Athlon Thunderbird, uma CPU apreciada por muitos por seu overclock, que incorporava suporte a DDR RAM e um cache de velocidade total Level 2 no die.

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O Thunderbird e seus sucessores (Palomino, Thoroughbred, Barton e Thorton) lutaram contra o Pentium 4 da Intel nos primeiros cinco anos do milênio, geralmente a um preço mais baixo, mas sempre com melhor desempenho. O Athlon foi atualizado em setembro de 2003 com o K8 (codinome ClawHammer), mais conhecido como Athlon 64, porque adicionou uma extensão de 64 bits ao conjunto de instruções x86.

Esse episódio é geralmente citado como o momento decisivo da AMD. Enquanto avançava, a abordagem MHz-a-qualquer-custo da arquitetura Netburst da Intel estava sendo exposta como um exemplo clássico de um beco sem saída no desenvolvimento.

A receita e o lucro operacional foram excelentes para uma empresa relativamente pequena. Embora não tenha níveis de renda da Intel, a AMD estava cheia de sucesso e sedenta por mais. Mas quando você está no pico das montanhas mais altas, são necessários todos os esforços para permanecer lá - caso contrário, só há um caminho a percorrer.

E essa foi a primeira parte desse artigo sobre a AMD. Fique atento pela segunda parte e final sobre a designer de chips.