AMD gegen Intel: Duell um Markt und Technik

Mit der Neuvorstellung von AMDs Thoroughbred-Kern für den Athlon XP geht das Kräftemessen zwischen AMD und Intel in eine neue Runde. Beide Kontrahenten haben aber noch viel weiter gehende Pläne, um sich größere Stücke vom Markt zu sichern.

AMD jagte Intel mit schnellen und preisgünstigen Produkten mehr als nur ein paar Krümel vom lukrativen x86-Prozessormarkt ab. Lange Zeit schnitten die Athlons in vielen Benchmarks besser ab als alle Intel-CPUs.

Doch mittlerweile hat sich das Blatt zu Intels Gunsten gewendet. Der Pentium 4 ist mit weitaus höheren Taktfrequenzen als der Athlon XP lieferbar, woran auch der neue Thoroughbred-Kern nichts ändert (siehe den Artikel in c't 13/2002 ab Seite 102). Dank seiner leistungsfähigeren Anbindung an den Hauptspeicher zieht der Pentium 4 mit schnellem Rambus-Speicher in vielen Disziplinen am Konkurrenten vorbei. Außerdem spielt Intels Topmodell im renommierten SPEC-CPU2000-Benchmark in der vordersten Reihe der weltschnellsten Prozessoren mit.

AMD hat aber noch Pfeile im Köcher: Ende des Jahres soll die Produktfamilie mit den Codenamen Sledgehammer und Clawhammer den x86-Markt umkrempeln. Erstmals kommen 64-Bit-Prozessoren für bezahlbare Rechner auf den Markt. Man erwartet, dass zunächst der Desktop-Clawhammer für Einzel-CPU-Systeme erscheinen wird, wahrscheinlich weiterhin unter dem Markennamen Athlon. Anfang 2003 sollen dann die Opterons kommen: Hinter diesem Namen verbergen sich die Versionen Clawhammer DP (für Dual-Processing) und der teure Sledgehammer für Multiprozessor-Server. Technische Details zu diesen ‘x86-64’-CPU-Typen und ein Vergleich mit Intels IA64-Architektur, die in Form des seit Mitte 2000 verfügbaren Itanium schon zu haben ist und im Itanium 2 neue Leistungsgipfel erreichen soll, liefert der Artikel in c't 13/2002 ab Seite 104.

Historisches

Die Voraussetzungen der beiden Kontrahenten für den Wettkampf um den x86-Prozessormarkt sind grundverschieden: AMD machte letztes Jahr nicht einmal ein Sechstel des Umsatzes von Intel und hatte nur etwa ein Sechstel soviel Geld für Forschung und Entwicklung übrig. Auch beim Personalstand herrscht das Verhältnis von etwa eins zu sechs. Trotzdem bekam AMD im vergangenen Jahr 1090 US-Patente zugeteilt, 34 Prozent mehr als Intel.

Doch das ändert kaum etwas daran, dass Intel seit nunmehr drei Jahrzehnten den Markt prägt und bei fast allen für den PC wichtigen Techniken die Marschrichtung vorgibt.

Trotzdem gelang AMD mit dem Athlon ein Paukenschlag, der Intel im Jahre 1999 unvorbereitet erwischte. Dem schnellen Athlon hatte man kaum etwas entgegenzusetzen - vor allem nicht zum gleichen Preis.

Erst Anfang 2002 landete Intel mit dem Northwood-Kern des Pentium 4 einen Treffer in puncto Leistung: Die in modernster 0,13-µm-Technik hergestellte CPU bringt mit 512 KByte doppelt so viel L2-Cache mit wie sein Vorgänger und die Athlons. Im Mai beschleunigte Intel nicht nur den Prozessor auf 2,53 GHz, sondern auch dessen Ankopplung an den Hauptspeicher. Das Flaggschiff zieht vor allem mit schnellem Rambus-Speicher an den Athlons vorbei und begnügt sich trotzdem mit etwas weniger elektrischer Leistung als diese.

Chipsatzfragen

Zum Erfolg der eigenen Prozessoren trugen Intels Chipsätze wesentlich bei. Die i8xx-Chipsatzfamilie, auf die auch der Pentium 4 baut, ist den Mainboardentwicklern nun seit drei Jahren geläufig.

Damit stellt Intel den Mainboardfirmen eine langfristig stabile Plattform zur Entwicklung zur Verfügung; darüber hinaus füttert der Marktführer die externen Ingenieure mit detaillierten und vorab im Labor geprüften Konstruktionsvorlagen. Besonders wichtig ist eine zuverlässige Chipsatz-Roadmap im Bereich der Office-Computer, Workstations und Server für Firmenkunden. Mit den jetzt verfügbaren Varianten des Chipsatzes i845 für Single- und Double-Data-Rate-Speicher, mit und ohne integrierte Grafik, für FSB400- und FSB533-Prozessoren sowie mit ICH2 oder ICH4 lassen sich Mainboards für alle Einsatzzwecke aufbauen.

Diesem ausgefeilten Angebot für Firmenrechner hat AMD nichts entgegenzusetzen. AMD pflegt aus Überzeugung und Not eher ein kooperatives Prinzip und verschwendet an Chipsätze für Athlon-Desktop-Rechner wenig Ehrgeiz. Daher ist AMD im Desktop-Bereich hauptsächlich von der taiwanischen Firma VIA Technologies des ehemaligen Intel-Mitarbeiters Wen-Chi Chen abhängig. Die Chipsätze von SiS, der Acer-Tochter ALi und des Grafikspezialisten Nvidia spielen bislang nur eine Nebenrolle.

Die wenigen Sockel-A-Mainboards mit integrierter Grafik zielen fast ausnahmslos auf Lowcost-Consumer-PCs. Das Angebot ist eher geprägt von Platinen für Privatkunden mit ständig wechselnden Chipsatzversionen und meist möglichst preiswerten LAN- und Sound-Zusatzchips. Besonders VIA leistete sich im vergangenen Jahr mit der Southbridge VT82C686B und mit einem katastrophalen Krisenmanagement eine unnötige Panne, die viele Kunden verärgerte.

Im Workstation- und Servermarkt behält AMD das Chipsatz-Heft in der Hand und entwickelte den bislang einzigen Dual-Chipsatz AMD-760MP selbst. Doch der AMD-760MP kam verspätet, die verbesserte Chipsatzversion AMD-760MPX brachte zunächst einen Bug in der Southbridge mit. So kommt es, dass bis heute nur der Hersteller Tyan Dual-Athlon-Platinen liefert, die einigermaßen auf Profi-Anforderungen zugeschnitten sind.

Die lange Zwischenzeit hat Intel gut genutzt und einerseits den Pentium III-S für Server auf 1,4 GHz beschleunigt sowie den Xeon Server-tauglich gemacht. Für diesen Prozessor gibt es mittlerweile eine breite Palette an Dual-Mainboards, die mehr Speicher aufnehmen und konstruktiv deutlich besser für 1-HE-Server geeignet sind als Athlon-MP-Platinen. Mit dem Xeon MP und dem Itanium hat Intel überdies Produkte für dicke Multiprozessorserver im Angebot. Für die ultrakompakten Blade-Server preist Intel die Low-Voltage-Versionen des Pentium III-S an.

Marktlage

Die enormen und bis 1999 undenkbaren Erfolge von AMD haben sich leider nur im Branchen-Rekordjahr 2000 in klingender Münze ausgezahlt. Nach wie vor ist AMD dem Preisdiktat des Marktführers ausgeliefert. Zwar gelang es AMD im letzten Jahr, den durchschnittlichen Verkaufspreis seiner Prozessoren um fast 30 Prozent auf rund 90 US-Dollar anzuheben und gleichzeitig die Rekordmenge von 31 Millionen Stück abzusetzen. Doch offenbar hätte man angesichts der vorhandenen Kostenstruktur noch mehr als 3,9 Milliarden US-Dollar Umsatz gebraucht, um die 60,6 Millionen US-Dollar Verlust zu vermeiden.

Im Krisenjahr 2001 musste Intel ebenfalls Federn lassen, blieb aber mit 3,6 Milliarden US-Dollar Nettoertrag satt profitabel. Mit 26,5 Milliarden US-Dollar Umsatz führt das Unternehmen den Weltmarkt für Halbleiterchips mit großem Abstand an und arbeitet seit Jahren daran, seine Umsatzbasis durch Produktdiversifizierung zu verbreitern. Dennoch brachten die Prozessoren gute 85 Prozent des Umsatzes in die Kassen.

Von dem vor einem Jahr selbst gesteckten Ziel, bis Ende 2001 30 Prozent Marktanteil zu erreichen, ist AMD nach wie vor weit entfernt. Gartner Dataquest stellte im vierten Quartal bei den weltweit verkauften Desktop-Prozessoren einen AMD-Marktanteil von 22 Prozent fest und konstatierte damit ein Wachstum um 5,3 Prozentpunkte im Vergleich zum Vorjahr.

Sehr gute Verkaufserfolge erzielte AMD bei (west-)europäischen Privatkunden und gewann 37,4 Prozent für sich, weltweit waren es nur 26,3 Prozent. Im AMD-Heimatland war gut ein Fünftel der an Behörden verkauften Systeme mit Athlons oder Durons bestückt, bei Firmen mit unter 100 Mitarbeitern mehr als ein Viertel (26,7 Prozent). Die entsprechenden Anteile lagen in Europa um jeweils gut 5 Prozentpunkte darunter.

Firmen mit mehr als 500 Mitarbeitern konnte AMD noch nicht so recht überzeugen: In den USA waren 9,7 Prozent aller in 2001 verkauften Office-Desktops mit einer AMD-CPU bestückt, in Europa lediglich 8,4 Prozent.

Doch von dem Marktsegment, von dem Branchenkenner in Europa die stärksten Wachstumsimpulse erwarten, ist AMD fast völlig abgeschnitten: Laptops sind selten mit einem Athlon bestückt. Die wenigen Ausnahmen sind meist Lowcost-Geräte für Privatkunden. Finanziell interessanter wären die teuren Profi-Notebooks, weil die darin verbauten Prozessoren mehr kosten dürfen.

Während Intel eine schier unüberschaubare Palette an Mobilprozessoren vom Ultra-Low-Voltage-Celeron bis zum 1,8-GHz-Pentium-4-M und dazu passende Chipsätze im Angebot hat, bietet AMD nur eine Auswahl zwischen 1,0 und 1,467 GHz Taktfrequenz an. Für die erste Jahreshälfte 2003 plant Intel die Einführung des hochintegrierten Stromsparers ‘Banias’, der dank 90-nm-Fertigungstechnik auch noch preiswert sein kann. Für die Konkurrenz lässt Intel besonders im wichtigen Mobile-Segment kaum einen Fußbreit Platz.

Etwas besser sieht es im Bereich der Workstations und Server aus. Offiziell hat zwar keiner der weltgrößten Serverlieferanten wie Compaq/HP, Dell, IBM oder Fujitsu-Siemens ein Seriengerät mit AMD-Bestückung im Programm. Doch die Marktforscher von IDC sehen ein großes Wachstumspotenzial bei den Serverfirmen der zweiten und dritten Reihe, die ihre Standardgeräte im Preisbereich unter 10 000 US-Dollar recht ordentlich verkaufen. Besonders für Rechencluster nimmt man den Athlon MP gerne: Hier kommt es vor allem auf das Preis/Leistungsverhältnis der einzelnen Cluster-Nodes an. Die Fujitsu-Siemens-Sparte High Performance Computing (HPC) liefert Linux-Cluster mit AMD-Knoten in Serie. Für das vierte Quartal 2001 ermittelte Mercury Research einen AMD-Marktanteil von 8,3 Prozent im Bereich der Workstations und Server mit mehr als einem x86-Prozessor. Der gesamte Weltmarkt nahm 2001 allerdings nur etwa 5,4 Millionen solcher Geräte auf.

Hoffnung Hammer

Die recht geringen Verbesserungen, die der neue Thoroughbred-Kern der Athlon-XP-Baureihe bringt, dürften viele potenzielle AMD-Kunden enttäuschen. Letztlich entsteht der Eindruck, als könne AMD im seit 1999 selbst mit angefachten Gigahertz-Wettrennen kaum noch mithalten. Dazu trägt die mit dem Athlon XP eingeführte QuantiSpeed-Bezeichnung bei, die statt der wirklichen internen Taktfrequenz laut AMD die Verbesserung der Rechenleistung im Vergleich zu den alten Thunderbird-Athlons beziffert. Ein Schelm, wer dabei an die Gigahertz-Werte der konkurrierenden Pentium-4-Typen denkt ...

Intel nimmt das AMD-Produktspektrum durch schiere Gigahertz-Übermacht in die Zange: Schon der langsamste Sockel-478-Celeron läuft mit 1,7 GHz Taktfrequenz laut Datenblatt kaum langsamer als das aktuelle Athlon-XP-Topmodell. Letzterer ist zwar deutlich leistungsfähiger als der Celeron, doch dieser fährt im Marketing-Windschatten des potenten Pentium 4.

Nach der aktuellen Roadmap bringt AMD schon im Herbst den nächsten Athlon-Kern mit dem Codenamen Barton. Außer höheren Taktfrequenzen soll ein auf 512 KByte vergrößerter L2-Cache den Barton auf Trab bringen. Allerdings will Intel bis Ende des Jahres den Pentium 4 auf 3 GHz bringen und tüftelt schon an der nächsten Generation mit dem Codenamen Prescott und 90-nm-Strukturen.

Im Internet schießen Spekulationen ins Kraut, nach denen der Barton vielleicht ganz ausfällt: Der Thoroughbred kam später als erwartet, der Clawhammer könnte früher da sein als ursprünglich geplant.

AMD lässt jedenfalls kaum eine Gelegenheit verstreichen, Prototypen der neuen Geheimwaffe vorzuführen. Die in SOI-Technik (Silicon-on-Insulator) gefertigten Hammer sollen 32-Bit-Software deutlich schneller verarbeiten als ihre Vorgänger, der Knüller ist aber ihre x86-64-Befehlssatzerweiterung. Anders als Intel beim Itanium, der als reinrassiger 64-Bit-EPIC-Prozessor ausgelegt ist und 32-Bit-Code mehr schlecht als recht verdaut, sieht AMD die x86-64-Technik als nützliche Zusatzfunktion eines schnellen 32-Bit-Kerns. Microsoft will ein künftiges Desktop-Windows und spätere Versionen von Windows .NET Server mit x86-64 kompatibel machen.

Doch mit der Einführung neuer Befehlssatzerweiterungen haben sowohl Intel als auch AMD schon schmerzliche Erfahrungen gemacht. AMDs 3DNow! ist völlig gescheitert und die meisten aktuellen Programme kommen ohne die mit dem Pentium III eingeführten SSE-Befehle aus, ganz zu schweigen von den SSE2-Routinen des Pentium 4.

Ob 64-Bit-Befehle für Programmierer attraktiver wären als die bisherigen Befehlssatzerweiterungen, darüber lässt sich nur spekulieren. Einen gewissen Schub könnte x86-64 erfahren, wenn auch Intel-CPUs die neuen Befehle verarbeiteten. Ex-AMD-Chef Jerry Sanders forderte Intel dazu sogar explizit auf und bestätigte, dass der Marktführer sich das Recht auf die Nutzung von x86-64 im Gegenzug zur Lizenzierung der SSE-Befehle an AMD gesichert habe. Unter dem Codenamen Yamhill soll x86-64 angeblich in Intels Prescott Einzug halten.

Aber egal, wie schnell 64-Bit-Software auch immer auf den Markt kommen mag: Entscheidend für den Erfolg der Desktop-Hämmer dürfte deren Leistung bei 32-Bit-Anwendungen sein.

Im Serverbereich sind 64-Bit-Prozessoren seit Jahren etabliert. Intels IA64-Architektur in Form des Itanium verkauft sich zurzeit aber nur schleppend, obwohl das dazu passende Betriebssystem, Microsoft Windows 2000 Advanced Server, Limited Edition, schon zu haben ist. Das Betriebssystem ist ja nur die halbe Miete; was dem Itanium zum Erfolg bislang fehlt, sind wichtige Business-Applikationen.

Nun tritt AMD mit dem Sledgehammer-Opteron an, den Markt der Multiprozessor-Server mit vier und mehr CPUs zu erobern. Welcher potenzielle Partner AMD für den Einsatz der x86-64-Technik in großen Servern vorschwebt, ist noch unbekannt. Im 64-Bit-Lager deuten die Zeichen zurzeit eher auf eine Reduktion der CPU-Artenvielfalt: Bald sind im Wesentlichen nur noch die Power4-Monsterchips von IBM, die SPARC-Prozessoren von Sun und Fujitsu und die MIPS-Familie als Itanium-Konkurrenten übrig.

Kostenfalle

Um den Desktop-Clawhammer verkaufen zu können, benötigt AMD die entsprechende Infrastruktur in Form von Mainboards. Über diese weiß man noch wenig, denn die Chipsatzfirmen stehen vor einer grundlegend neuen Situation. Die Hammer-Prozessoren besitzen eine eingebaute Speicherschnittstelle; man rechnet damit, dass die Desktop-Versionen ein einkanaliges PC2700-Interface mitbringen werden und die Opterons zwei Speicherkanäle. Die Southbridge und einen AGP-8X-Adapterbaustein will AMD per HyperTransport anbinden.

AMD versichert natürlich, von allen Chipsatzfirmen stünden bis zur Vorstellung der Hammer kompatible Bausteine bereit. Doch angesichts der Neuerungen müssen auch die Mainboardhersteller umlernen. Das alleine schon dürfte den Preis der ersten Boards nach oben treiben. Dabei ist es noch unklar, wie sehr die einkanalige Speicheranbindung das Potenzial des Desktop-Clawhammers bremst. Mehrkanalige Speicherschnittstellen dürften andererseits zu erheblichen Mehrkosten führen, wie man sie von aktuellen Pentium-4-Platinen für Rambus-Speicher kennt.

Raue See

In den Wachstums- und margenstarken Segmenten der Server, Notebooks und Profi-PCs tut sich AMD nach wie vor schwer. Umsatz bringen zurzeit vorrangig Privatkunden und kleinere Firmen, die mit spitzem Bleistift kalkulieren.

Intel gräbt dem lästigen Konkurrenten mit aggressiven Preissenkungen systematisch das Wasser ab.

Die Hoffnungsträger Sledgehammer und Clawhammer können in diesem Jahr selbst bei durchschlagendem Erfolg kaum noch Umsatz in die Kasse bringen. Damit sie mittelfristig Kassenschlager werden, muss AMD nicht nur die Kunden von ihren Vorteilen überzeugen, sondern auch die Softwareentwickler: Die müssen hurtig 64-Bit-Programme schreiben.

Gelingt der Umstieg auf die x86-64-Technik nicht schnell genug, bleibt AMD nur übrig, als billiger Jakob gegen die etablierten Intel-Produkte anzutreten. Dann droht der Abrutsch in die Zeiten vor 1999, als man der Willkür des Marktführers ausgeliefert war. Das wäre sehr schade, denn die harte Konkurrenz der beiden x86-Marktführer hat den Kunden in den letzten Jahren günstige Preise und eine Explosion der Rechenleistung beschert. (ciw)

[#anfang Seitenanfang]

MirrorBit kontra StrataFlash

Nicht nur bei den Prozessoren, sondern auch bei den Flash-Bausteinen stehen Intel und AMD miteinander im intensiven Wettbewerb. Immerhin machen bei AMD die Flash-Bausteine mit 1,1 Milliarden Dollar Umsatz (2001) nahezu 30 Prozent des Gesamtumsatzes aus. Bei Intel ist der Anteil zwar deutlich geringer - mit geschätzten 2 Milliarden Dollar liegt er unter 10 Prozent des Gesamtumsatzes -, dennoch ist Intel auch bei den Flashes mit rund 25 Prozent Marktanteil Branchenprimus vor AMD mit 14 Prozent (laut Web Feet Research). Genaue Zahlen zu Intels Flash-Umsatz gibt es indes nicht, da Intel diese Bausteine unter dem (defizitären) Posten ‘Wireless Communication’ versteckt.

Die Höhen und Tiefen auf dem Flash-Markt sind viel ‘dynamischer’ als bei den Prozessoren. Nach dem riesigen Boom im Jahre 2000 um über 100 Prozent stieg der Absatzmarkt 2001 zwar noch stückzahlmäßig um weitere 12 Prozent an, die Verkaufserlöse fielen jedoch drastisch. Bislang setzt sich diese Tendenz weiter fort bei gleichzeitiger Verschärfung des Wettbewerbs. Während Flashes nämlich früher nur als so genannte Nachnutzung zur Auslastung älterer Fabriken herangezogen wurden, lässt Intel sie jetzt erstmals in der aktuellen ‘Front-Technologie’ von 130 nm fertigen. Außerdem hat Intel seit einigen Jahren die StrataFlashes im Programm, die zwei Bits durch unterschiedliche Ladungszustände innerhalb einer Zelle abspeichern können (MLC: Multi Level Cells).

AMD kontert jetzt mit der MirrorBit-Technik. Diese nutzt trickreich beide Seiten eines Transistors, um dort jeweils ein Bit abzuspeichern (MBC: Multi Bit Cells). Auch das führt zu zwei Bits pro Speicherzelle. AMD behauptet, dass MirrorBit prinzipbedingt schneller und zuverlässiger sei als StrataFlash, vergleicht die Performance allerdings nur mit Intels erster (asynchroner) StrataFlash-Generation in 0,25 µm und nicht mit den aktuellen synchronen Ausführungen in 0,18 µm, die auch einen schnellen Burst-Zugriff unterstützen. Intel verweist ferner darauf, dass zukünftige Multi-Level-Flashes drei und mehr Bits abspeichern können, und hat durchblicken lassen, dass zusätzlich auch Multi-Bit-Erweiterungen geplant seien.

MirrorBit (links) speichert je ein Bit links und rechts vom Transistor, bei StrataFlash (rechts) können die Ladungen mehrere Spannungsniveaus annehmen.

Natürlich bestreitet Intel, dass die Zuverlässigkeit schlechter sei als bei der MirrorBit-Konkurrenz. Unstrittig ist jedoch, dass MirrorBit klare Vorteile beim Standby-Stromverbrauch aufweist, und nicht zuletzt sind die Chips etwas preiswerter. Wie bei den Prozessoren versucht AMD auch bei den Flashes, immer knapp unter Intel zu liegen. (as)