Beberapa perusahaan teknologi terbesar di dunia menghindari chip standar demi mendesainnya sendiri, sebuah langkah yang mengguncang industri semikonduktor dan menggeser keseimbangan kekuatan di sektor ini. Sekarang Amazon, Apple, Google, Microsoft, Tesla, dan raksasa Silicon Valley lainnya membawa hal-hal ke tingkat berikutnya dalam upaya untuk membangun chip dengan peningkatan kinerja, efisiensi daya, dan biaya. Dorongan ke chip khusus merupakan ancaman yang meningkat bagi raksasa industri seperti Intel, AMD, Qualcomm, dan lainnya dan telah memaksa perusahaan chip untuk merespons dengan meluncurkan silikon yang dirancang khusus untuk kebutuhan pelanggan di berbagai bidang seperti AI.

Sementara raksasa teknologi mengungkapkan berbagai chip khusus untuk pusat data dan perangkat konsumen pada tahun 2021, mereka akan meningkatkan ambisi mereka lagi pada tahun 2021, mengambil kendali lebih banyak lagi aspek desain chip.

Apple berada di tahun terakhir untuk menukar chip Intel di laptop dan desktop Mac-nya demi prosesor internalnya sendiri, yang dimodelkan pada chip A-series kelas atas di jantung iPhone dan iPad andalannya. Rencana tersebut sesuai dengan strategi raksasa teknologi yang lebih luas untuk mengganti banyak suku cadang pihak ketiga dengan chip yang dipesan lebih dahulu, sebuah strategi yang muncul dari filosofi Apple bahwa memiliki teknologi utama adalah keuntungan besar atas para pesaing. Brady Wang, analis semikonduktor di Counterpoint Research, mengatakan penggunaan chip khusus memudahkan ketergantungannya pada satu pemasok dan membantunya meluncurkan fitur unik dan berbeda di perangkatnya.

Wang mengatakan bahwa investasi Apple dalam chip khusus memberikannya kontrol lebih besar atas rilis iPhone, Mac, dan perangkat keras lainnya di masa mendatang dan cengkeraman yang lebih tinggi pada perangkat lunak dan aplikasi pembangun ekosistem untuk produknya.

Orang-orang seperti Amazon, Microsoft, Google, Facebook, dan lain-lain semakin mengambil halaman dari buku pedoman Apple, menggantikan chip server off-the-shelf dari Intel demi chip in-house yang disesuaikan untuk kebutuhan mereka.

Selain itu, perlombaan pembuatan chip khusus terjadi selama kekurangan chip global yang sedang berlangsung yang meningkatkan biaya di seluruh rantai pasokan. Tantangan rantai pasokan mendorong perusahaan untuk mempertimbangkan kembali di mana mereka membeli chip.

“Apel Di Dalam”

Apple adalah penggerak awal dalam dunia pengembangan chip internal, merilis generasi pertama sistem-on-a-chip (SoCs) Arm A-series untuk iPhone lebih dari satu dekade lalu. Apple telah meningkatkan chip seluler dan unit pemrosesan pusat (CPU) di dalamnya ke titik di mana mereka dapat menyaingi chip Intel untuk PC.

Dalam beberapa tahun terakhir, Apple telah menargetkan kecakapan pembuatan chip di iPad dan gadget lain di jajarannya, seperti Apple Watch dan headphone nirkabel AirPods, untuk meluncurkan fitur yang menonjol dari para pesaingnya.

Bagi Apple, strategi tersebut memberinya kendali atas paket teknologi yang lebih lengkap di iPhone, iPad, Mac, dan perlengkapan konsumen lainnya, mulai dari perangkat lunak dan sistem operasi hingga perangkat keras sistem dan silikon di dalamnya. Membangun lebih banyak silikon dan sensor yang sebelumnya dialihdayakan telah membantu Apple menonjol karena dapat merencanakan bagaimana chip bekerja sama untuk memotong daya dan meningkatkan kecepatan pemrosesan.

Ambisi pembuatan chip Apple telah membentuk kembali hierarki industri semikonduktor, kata para analis.

Keberhasilannya dengan prosesor A-series di iPhone telah mendorongnya ke garis depan untuk teknologi proses tercanggih di dunia dari TSMC, bahkan menempatkannya di depan Qualcomm dan AMD.

Tapi itu membawa hal-hal ke tingkat lain dengan prosesor M1 untuk Mac. Pada tahun 2020, Apple mengumumkan pindah dari produk Intel demi chip "Apple Silicon" internalnya, termasuk chip M1 yang sekarang ada di iMac dan iPad terbaru. Apple mengumumkan rencana untuk memasukkan chip ini ke dalam desktop dan laptop dalam periode dua tahun, menyingkirkan chip Intel yang digunakan di PC Apple selama satu setengah dekade terakhir.

M1 mengejutkan industri semikonduktor dengan kombinasi kinerja dan efisiensi energi tingkat tinggi. Atribut ini berasal dari integrasi yang lebih erat antara silikon, perangkat keras, dan perangkat lunak Apple. Apple meningkatkan taruhan dengan 5-nm M1 Pro dan M1 Max yang digunakan di MacBook Pro-nya, yang memiliki apa yang disebutnya kinerja "tak tertandingi" untuk editor video, fotografer, dan "pro" lainnya.

Kecuali divisi chipnya menghadapi penundaan, 2022 adalah tahun Apple benar-benar mendorong Intel keluar dari jajaran Mac-nya, bahkan mengeluarkannya dari desktop Mac Pro top-of-the-line, yang saat ini berjalan pada CPU server Xeon Intel.

Pembangkit Listrik Silikon

Bagian dari kalkulus untuk Apple adalah ekonomi. Raksasa elektronik konsumen ini dapat menangani biaya rekayasa chip internal karena penghematan yang dihasilkan dari penyederhanaan rantai pasokannya. Alih-alih membayar Intel, Qualcomm, atau perusahaan semikonduktor lain untuk merancang sebuah chip dan kemudian membuatnya diproduksi, Apple dapat mengembangkan chip itu sendiri dan bekerja secara langsung dengan mitra pengecorannya untuk mengontrakkan produksi.  

Dengan demikian, raksasa teknologi itu dapat memberikan penghematan kepada pelanggan atau pemegang saham, kata analis industri.

Departemen chip Apple telah berkembang dalam beberapa tahun terakhir menjadi apa yang dilaporkan ribuan insinyur, didukung oleh kesepakatan untuk membeli PA Semi lebih dari satu dekade lalu. Memimpin upaya tersebut adalah Johny Srouji, kepala teknologi perangkat keras, yang telah menjadi salah satu anggota inti tim eksekutif Apple selama kampanyenya untuk silikon khusus. Dia membantu memetakan fitur-fitur di chip Apple di masa depan bertahun-tahun sebelumnya.

Selama bertahun-tahun, ia juga bekerja sama dengan banyak vendor chipnya untuk membuat suku cadang semi-kustom untuk produknya. Banyak perusahaan merespons dengan membangun seluruh divisi yang secara khusus dikhususkan untuk chip Apple.

Untuk mendukung strategi "in-sourcing", Apple membuka kantor dan mempekerjakan desainer chip di berbagai bidang seperti modem seluler dari pemasok seperti Qualcomm di San Diego, California, dan Intel di Portland, Oregon.

Selama dekade terakhir, perusahaan telah memperluas eksploitasinya dalam pengembangan chip khusus, membangun berbagai komponen untuk perlengkapan konsumennya seperti IC manajemen daya dan IC Bluetooth serta lebih banyak modul di dalam SoC-nya, seperti pemrosesan grafis unit (GPU) dan pengontrol memori. Ini juga telah menciptakan banyak sensor canggih dan mesin haptic di ponsel dan gadget lainnya.

Apple kemungkinan akan membawa ambisi semikonduktornya ke level baru di masa depan. Perusahaan dilaporkan sedang menyiapkan modem baseband 5G pertamanya, komponen penting iPhone yang saat ini dibeli dari Qualcomm.

Bawa ke Awan

Prestasi Apple dalam pembuatan chip telah menjadi wahyu bagi perusahaan teknologi lain yang memperebutkan pasar komputasi awan dan mengejar dominasi di bidang lain, seperti kecerdasan buatan (AI). 

Google dan raksasa teknologi lainnya terus mengandalkan komponen pihak ketiga selama bertahun-tahun sambil mengumpulkan kedalaman teknik dan mendapatkan keahlian yang mereka butuhkan untuk merancang chip dan bagian lain sendiri.

Tetapi ketika mereka melakukannya, mereka juga mendorong pemasok untuk memasukkan fitur khusus ke dalam suku cadang yang mereka butuhkan.

Intel telah mengatakan di masa lalu bahwa sekitar 60% dari prosesor servernya yang dijual ke perusahaan yang menjalankan pusat data yang luas disesuaikan dengan kebutuhan pelanggan, biasanya dengan menonaktifkan fitur chip yang tidak mereka perlukan.

Google adalah penggerak awal di sektor cloud, merilis chip khusus pertamanya yang disebut Tensor Processing Unit (TPU) sebagai cara untuk memangkas biaya dan meningkatkan efisiensi tugas kecerdasan buatan (AI) di pusat datanya mulai tahun 2016. Pada tahun 2018 , perusahaan mengatakan akan mengizinkan perusahaan lain untuk membeli akses ke chip tersebut melalui layanan cloud dalam upaya melawan NVIDIA. Saat ini menggunakan TPU generasi keempat.

Microsoft, pemain No. 2 di industri cloud di belakang Amazon, juga telah berinvestasi dalam desain chip untuk pusat data, termasuk kelas chip yang dapat diprogram berdasarkan Intel FPGA untuk menjalankan tugas kecerdasan buatan.

Amazon telah merancang berbagai chip jaringan dan prosesor lain untuk lengan komputasi awannya, yang disebut AWS, termasuk keluarga CPU server yang disebut Graviton berdasarkan cetak biru dari Arm. Ini telah meningkatkan CPU Graviton setiap tahun sejak diluncurkan generasi pertama pada tahun 2018. Tahun lalu, Graviton3 meluncurkan Graviton3 dengan lebih dari 50 miliar transistor yang dijejalkan dalam 64 core dan dukungan untuk DDR5 dan PCIe Gen 5.

AWS telah mengatakan bahwa mereka telah pindah ke membuat prosesor sendiri mengingat keuntungan kinerja yang akan terlihat dengan menghapus fitur yang tidak perlu di prosesor server Xeon Intel yang mendominasi pusat data.

Menurut AWS, layanan komputasi awan berdasarkan CPU server Arm internalnya jauh lebih murah daripada layanan lain yang bergantung pada chip Xeon Intel karena peningkatan efisiensi energi dan kecepatan.

Amazon meluncurkan chip server lain yang disebut Trainium, yang dirancang untuk melatih model pembelajaran mesin dan diatur untuk bertarung melawan GPU NVIDIA. Chip tersebut akan tersedia untuk pelanggannya pada awal 2022. Vendor cloud mengatakan akan menjalankan pelatihan hingga 40% lebih murah daripada GPU andalan Nvidia. Itu juga mengumumkan chip generasi kedua untuk menjalankan perangkat lunak AI setelah dilatih, yang disebut Inferentia.

Upaya pembuatan chip Amazon mulai terbentuk setelah membeli startup chip Annapurna Labs pada tahun 2015.

Tesla juga memberikan bobotnya di belakang pengembangan chip server: Perusahaan kendaraan listrik mengumumkan tahun lalu bahwa mereka sedang membangun prosesor yang disebut "D1" dan sistem komputer yang disebut "Dojo" berdasarkan itu untuk digunakan di pusat data untuk membantu melatih model kecerdasan buatan di balik mode self-driving di mobilnya.

Lonjakan Silikon Kustom

Ketika Google, Microsoft, Amazon, dan perusahaan teknologi lainnya mengambil alih dominasi Apple di pasar elektronik konsumen, mereka juga memperluas ambisi pembuatan chip mereka untuk menutup kesenjangan dengan Apple.

Google meluncurkan smartphone Pixel 6 terbarunya dengan prosesor khusus yang disebut Tensor yang mengintegrasikan modul pemrosesan inti di telepon, termasuk CPU, GPU, dan blok kekayaan intelektual (IP) lainnya.

Rick Osterloh, wakil presiden senior perangkat keras Google, mengatakan Tensor memberinya sumber daya komputasi yang dibutuhkan untuk meluncurkan fitur-fitur canggih di berbagai bidang seperti pemrosesan gambar yang diharapkan akan membedakan produknya. Chip, yang dirancang khusus untuk membantu tugas kecerdasan buatan, mengambil alih slot yang dipegang oleh chip Snapdragon Qualcomm di setiap generasi Pixel, yang diluncurkan perusahaan pada 2016.

Google dilaporkan semakin dekat untuk meluncurkan CPU internal untuk laptop Chromebook-nya. Perusahaan tersebut diduga berencana untuk menggunakan chipnya di laptop dan tablet yang menjalankan sistem operasi Chrome pada tahun 2023 atau lebih.

Tetapi pada tahap ini, tidak setiap perusahaan teknologi ingin menangani semua aspek desain chip sendiri.

Microsoft saat ini menggunakan prosesor berbasis Intel untuk sebagian besar jajaran laptop Surface-nya. Namun dalam beberapa tahun terakhir telah bermitra dengan Qualcomm untuk merancang prosesor berbasis Arm di jantung laptop Surface Pro X-nya. Qualcomm juga bermitra dengan Microsoft untuk mengembangkan chip seluler dari bawah ke atas untuk menjalankan headset augmented reality (AR) bertenaga baterai yang sangat ringan untuk digunakan oleh konsumen dan bisnis.

Tetapi raksasa perangkat lunak tidak asing dengan pengembangan semikonduktor. Microsoft dilaporkan mengembangkan prosesor pusat untuk server yang disewakan melalui cloud dan mungkin juga untuk perangkat Surface di masa depan.

Raksasa perangkat lunak itu meluncurkan generasi baru pena elektronik yang dipasangkan dengan laptop Surface-nya tahun lalu. Sebuah chip khusus di dalamnya yang disebut "G6" digunakan untuk mengembalikan beberapa sensasi fisik yang hilang saat menulis atau menggambar di layar. Chip digunakan untuk membuat getaran untuk meniru nuansa pena di atas kertas seperti ketika pengguna mencoret-coret kata untuk menghapusnya atau melingkari frasa untuk memilih atau menyorotnya.

Pergeseran Daya

Skala perusahaan teknologi yang membawa desain chip in-house menghadirkan tantangan bagi perusahaan chip. Pelanggan mereka memiliki kekuatan finansial untuk melewati mereka sepenuhnya dan membuat chip itu sendiri. 

NVIDIA, perusahaan semikonduktor AS terbesar berdasarkan kapitalisasi pasar, bernilai sekitar $695 miliar. Intel berada di $226 miliar. Apple, Amazon, Microsoft, dan Google-parent Alphabet masing-masing mencapai $1,5 triliun dalam penilaian pasar.

Microsoft juga membujuk mitra di sektor chip untuk memasukkan kekayaan intelektualnya ke dalam produk mereka.

Microsoft telah meluncurkan co-prosesor ultra-aman yang disebut Pluton yang akan digunakan dalam chip komputer masa depan untuk PC, termasuk laptop Surface-nya. Modul yang dirancang Microsoft dapat memblokir pencurian kunci rahasia yang digunakan dalam kriptografi atau informasi lain dengan menguncinya di dalam zona aman di CPU. Pluton berjanji untuk menambahkan lapisan perlindungan perangkat keras dan perangkat lunak lainnya terhadap peretas yang mencoba masuk ke dalam sistem.

Intel, AMD, dan Qualcomm berencana untuk memasukkan modul keamanan Pluton yang sangat aman ke dalam CPU masa depan untuk PC yang menjalankan sistem operasi Windows. Microsoft memperkenalkan Pluton pada tahun 2018 sebagai bagian dari layanan Azure Sphere IoT-nya, bekerja dengan perusahaan chip untuk membuatnya menjadi mikrokontroler untuk perangkat Internet of Things.

AMD berencana untuk mengirimkan prosesor x86 pertama untuk PC dengan Pluton di dalamnya pada awal 2022.

Kompetisi Serius

Pada akhirnya, Amazon dan raksasa Silicon Valley lainnya mengatakan mereka ingin meningkatkan persaingan di sektor chip dengan menawarkan lebih banyak pilihan dan, dalam prosesnya, mendorong vendor semikonduktor untuk meningkatkan permainan mereka.

Tidak jelas apa yang diperlukan pada saat ini untuk Apple, Amazon, atau raksasa teknologi lainnya untuk kembali ke chip pihak ketiga yang siap pakai. Meski begitu, perusahaan chip perlu menganggap serius persaingan dalam jangka panjang.

sumber: https://www.electronicdesign.com/technologies/embedded-revolution/article/21213800/electronic-design-technology-giants-to-step-up-chip-design-ambitions-in-2022