Введение: Титаник полупроводниковой индустрии в бушующем океане

История Intel — это не просто летопись успехов технологической индустрии, а фундаментальная основа цифровой революции, определившая развитие человечества на протяжении последних пятидесяти лет.

Открывая любой современный компьютер, сервер или систему управления, мы неизбежно сталкиваемся с наследием этой корпорации. Но сегодня этот титан стоит на краю пропасти, и его судьба представляет собой не просто корпоративную драму, а вопрос стратегической безопасности технологического суверенитета Запада и глобальной технологической экосистемы в целом.

Кризис Intel многогранен и системен: это и потеря технологического лидерства, и серия стратегических просчетов, и финансовое напряжение, и фундаментальная проблема бизнес-модели в изменившемся мире. Анализ ситуации требует глубокого погружения в исторический контекст, понимания технологических аспектов полупроводникового производства и трезвой оценки экономических реалий.

В данной статье мы проведем всестороннее исследование причин, масштабов и последствий кризиса Intel, опираясь на глубокий анализ отраслевых экспертов из Stratechery и Semianalysis, а также на дополнительные источники. Мы рассмотрим:

Исторические корни величия Intel и бизнес-модель, которая привела ее к доминированию

Технологические и стратегические ошибки, приведшие к потере лидерства

Текущее катастрофическое финансовое положение компании

Амбициозный план спасения IDM 2.0 и его врожденные противоречия

Возможные сценарии будущего — от полного распада до национализации

Это история не только о корпорации, но и о законе Мура, глобальной конкуренции, и о том, что происходит, когда технологический гигант теряет ритм инноваций.

Часть 1: Истоки империи — Как Intel определила технологический век

1.1. Рождение Кремниевой долины: от Шокли к «Предательской восьмерке»

История Intel неотделима от истории возникновения самой Кремниевой долины. В середине 1950-х годов Уильям Шокли, один из изобретателей транзистора в Bell Labs, переехал в Пало-Альто, чтобы создать собственную компанию — Shockley Semiconductor Laboratory. Его выбор места был не случайным — он хотел быть ближе к своей больной матери, но именно это решение стало катализатором создания мирового технологического центра.

Несмотря на гений Шокли, его управленческие качества и параноидальный характер оказались разрушительными для его же компании. В 1957 году восемь талантливейших инженеров — Джулиус Бланк, Виктор Гринич, Джин Хорни, Юджин Кляйнер, Джей Ласт, Гордон Мур, Роберт Нойс и Шелдон Робертс — покинули Shockley Semiconductor. Этот поступок был настолько радикальным для того времени, что Шокли назвал их «Предательской восьмеркой» (The Traitorous Eight).

Именно эти восемь инженеров основали Fairchild Semiconductor — компанию, которая стала настоящей «платоновской пещерой» для всей современной полупроводниковой индустрии. По данным историков технологий, более 30 прямых spin-off компаний были созданы бывшими сотрудниками Fairchild, включая такие гиганты как AMD, National Semiconductor и, конечно, Intel.

1.2. Основание Intel и закон Мура как экономический императив

В 1968 году Роберт Нойс и Гордон Мур покинули Fairchild Semiconductor и основали Intel. Название компании образовано от сокращения INTegrated ELectronics — интегрированная электроника. Интересно, что изначально они планировали назвать компанию «Moore Noyce», но это название уже было trademarked сетью отелей, поэтому пришлось искать другие варианты.

Изначально Intel фокусировалась на производстве memory chips — чипов памяти SRAM и DRAM. Компания быстро добилась успеха в этом направлении, но настоящий прорыв произошел в 1971 году, когда Intel представила первый в мире микропроцессор — Intel 4004. Это изобретение фактически создало новую отрасль и заложило основу для персональных вычислений.

Но perhaps самым важным вкладом Intel в технологическую индустрию стало не конкретное изобретение, а формулировка экономического принципа, известного как «Закон Мура». В 1965 году Гордон Мур, тогда еще работая в Fairchild, заметил закономерность: количество транзисторов на микросхеме удваивается примерно каждые два года. Позже этот observation был уточнен и стал прогнозом, который фактически превратился в само исполняющееся пророчество и технологический императив.

Для Intel закон Мура стал не просто observation, а стратегической бизнес-моделью. Компания построила всю свою деятельность вокруг обязательства каждые два года значительно увеличивать производительность своих чипов, одновременно снижая стоимость вычислений. Эта модель требовала колоссальных инвестиций в НИОКР и производственные мощности, но создавала практически непроницаемый конкурентный ров.

1.3. Золотой век: стратегия вертикальной интеграции и доминирование на рынке

Бизнес-модель Intel десятилетиями была образцом стратегического преимущества. Компания была интегрированным производителем устройств (IDM — Integrated Device Manufacturer), что означало полный контроль над всем процессом: от проектирования чипов (design) до их производства на собственных фабриках (manufacturing). Эта вертикальная интеграция создавала мощные конкурентные преимущества:

Технологическое лидерство: Собственное передовое производство позволяло Intel первой внедрять новые техпроцессы, что давало её чипам преимущество в производительности и энергоэффективности. Компания могла оптимизировать дизайн чипов под конкретные производственные процессы и наоборот.

Экономика масштаба: Огромные фабрики (fabs) снижали себестоимость производства каждого чипа. Intel могла распределять фиксированные затраты на НИОКР и строительство фабрик по огромному объему продукции.

Контроль качества и поставок: Полный контроль над цепочкой создания стоимости обеспечивал стабильное качество и надежность поставок, что было критически важно для корпоративных клиентов.

Защита интеллектуальной собственности: Производство внутри компании уменьшало риск утечки ноу-хау и технологических секретов к конкурентам.

Эра Wintel и доминирование на рынке ПК

Особую роль в возвышении Intel сыграл стратегический альянс с Microsoft, известный как «Wintel» (Windows + Intel). Эта экосистема стала доминирующей платформой для персональных компьютеров на decades. Intel обеспечивала постоянно растущую производительность процессоров, а Microsoft создавала программное обеспечение, которое использовало эти возможности.

К 1990-м годам Intel контролировала более 80% рынка процессоров для ПК и серверов. Компания стала одним из самых прибыльных предприятий в мире технологий с маржинальностью, которой могли позавидовать даже самые успешные компании других отраслей.

Завоевание рынка серверов

Не менее впечатляющим был успех Intel на рынке серверов. Архитектура x86, которая изначально доминировала на рынке ПК, постепенно вытеснила специализированные RISC-процессоры (от IBM, Sun Microsystems и других) с рынка серверов. Более низкая стоимость и постоянное улучшение производительности процессоров x86 сделали их предпочтительным выбором для дата-центров.

К началу 2000-х годов Intel стала практически монополистом на рынке процессоров для серверов, контролируя более 95% этого рынка. Серверный бизнес стал основным источником прибыли для компании, поскольку серверные процессоры имели значительно более высокую маржу по сравнению с потребительскими чипами.

Часть 2: Эра стратегических ошибок — Как Intel упустила будущее

2.1. Слепота к мобильной революции: провал в сегменте смартфонов

Одной из самых значительных стратегических ошибок Intel стало почти полное игнорирование мобильной революции. Когда в 2007 году Стив Джобс представил iPhone, это ознаменовало начало новой эры вычислений — эры мобильных устройств. Однако Intel, сосредоточенная на своем высокомаржинальном бизнесе процессоров для ПК и серверов, не увидела в этом угрозы.

Официальная версия Intel годами заключалась в том, что компания сознательно отказалась от рынка мобильных процессоров, потому что он был низкомаржинальным и не соответствовал их бизнес-модели. Однако реальность, согласно свидетельствам инсайдеров, была сложнее.

Технические проблемы архитектуры x86

Главной проблемой стало то, что архитектура x86, на которой специализировалась Intel, была фундаментально менее энергоэффективной, чем архитектура ARM, доминирующая в мобильных устройствах. Как отмечает Тони Фаделл, один из создателей iPhone, Apple в середине 2000-х действительно рассматривала чипы Intel для iPhone, но они были непригодны из-за проблем с энергопотреблением.

«Мышление Intel никогда не было об этом... Они просто переупаковывали то, что у них было для десктопа, для ноутбука, а затем снова для встраиваемых систем», — отмечал Фаделл.

Intel пыталась исправить ситуацию, разрабатывая более энергоэффективные версии своих процессоров (линейка Atom), но они все равно не могли конкурировать с решениями на ARM по соотношению производительности к энергопотреблению. Не помогли и многомиллиардные инвестиции в субсидирование производителей устройств, чтобы те использовали чипы Intel.

Упущенная возможность стоила Intel не только рынка мобильных процессоров, но и будущего. Мобильные устройства стали доминирующей формой вычислений, а архитектура ARM, оптимизированная для мобильных устройств, начала проникать и в другие сегменты, включая ноутбуки и серверы.

2.2. Потеря производственного лидерства: как TSMC обошла Intel

Perhaps самый болезненный удар для Intel came от тайваньской компании TSMC, которая смогла обойти американского гиганта в технологической гонке.

Долгие годы Intel гордилась своим технологическим превосходством в полупроводниковом производстве. Компания первой внедряла новые техпроцессы и годами поддерживала лидерство. Однако в середине 2010-х годов ситуация начала меняться.

Ключевые причины потери производственного лидерства:

Задержка с внедрением EUV-литографии: Intel решила отложить внедрение крайне дорогой литографии с использованием крайнего ультрафиолета (EUV) для своего 10-нм техпроцесса, полагаясь на традиционную многопатерновую литографию. Это решение оказалось фатальным — сложность процесса привела к многолетним задержкам.

Технологические трудности с 10-нм процессом: Intel столкнулась с серьезными проблемами при освоении 10-нм техпроцесса, что привело к многократным переносам сроков. В то время как TSMC и Samsung успешно перешли на аналогичные и более продвинутые техпроцессы.

Консервативная корпоративная культура: По некоторым данным, инженерная культура Intel стала слишком консервативной и бюрократической, что замедляло принятие решений и внедрение инноваций.

Последствия были катастрофическими: к 2020 году TSMC не только догнала, но и уверенно обошла Intel, забрав себе титул лидера полупроводникового производства. Это мгновенно обесценило ключевое конкурентное преимущество Intel — передовое производство.

2.3. Возвышение AMD: как конкурент воспользовался ошибками Intel

Пока Intel боролась с внутренними производственными проблемами, ее главный конкурент AMD совершил одно из самых впечатляющих корпоративных comeback в истории технологий.

В 2014 году AMD наняла легендарного инженера Джима Келлера (который ранее работал над процессорами Apple A4/A5), чтобы возглавить разработку новой архитектуры. Результатом стала архитектура Zen, которая коренным образом изменила конкурентный ландшафт.

Преимущества новой стратегии AMD:

Отказ от собственного производства: AMD отделила свое производственное подразделение в отдельную компанию GlobalFoundries, а затем начала работать с TSMC. Это позволило AMD получить доступ к лучшим в мире производственным процессам.

Модульный дизайн чипов: AMD разработала модульный подход к проектированию процессоров (chiplets), что позволило создавать более гибкие и cost-effective решения.

Оптимизация под производство TSMC: В отличие от Intel, которая должна была проектировать чипы под собственные производственные процессы, AMD могла оптимизировать дизайн под передовые процессы TSMC.

Результат не заставил себя ждать: доля AMD на рынке процессоров для ПК и серверов начала steadily расти. На рынке дата-центров доля AMD приблизилась к 50%, что стало серьезным ударом по самому прибыльному сегменту бизнеса Intel.

2.4. Упущенная революция ИИ: как NVIDIA захватила новые рынки

Новая парадигма вычислений, связанная с искусственным интеллектом и машинным обучением, застала Intel врасплох. В то время как NVIDIA сфокусировалась на GPU как на платформе для параллельных вычислений, Intel продолжала пытаться адаптировать свою архитектуру x86 для новых workloads.

Проблемы Intel на рынке ускорителей ИИ:

Непонимание новых парадигм вычислений: Архитектура x86, оптимизированная для последовательных вычислений, плохо подходила для massively parallel вычислений, необходимых для deep learning.

Отсутствие единой программной платформы: В то время как NVIDIA создала унифицированную программную платформу CUDA, которая стала отраслевым стандартом для ИИ-разработчиков, Intel предлагала разрозненные решения.

Запоздалые приобретения: Покупка израильского стартапа Habana Labs и запуск ускорителя Gaudi 3 были правильными шагами, но они запоздали на несколько лет. Примечательно, что чипы Gaudi также производятся на заводах TSMC, а не Intel.

К 2024 году NVIDIA стала одной из самых valuable компаний в мире, в то время как Intel боролась за выживание. Рынок ускорителей ИИ стал одним из самых быстрорастущих сегментов полупроводниковой индустрии, и Intel практически отсутствовала на нем.

Часть 3: Глубина кризиса — Технологические, финансовые и стратегические проблемы

3.1. Технологический кризис: техпроцесс 18A как последняя надежда

Согласно анализу Semianalysis, текущая ситуация с техпроцессом Intel 18A представляет собой критически важный момент для компании. Этот техпроцесс является не просто очередным этапом развития, а последним шансом для Intel сохранить технологическую независимость и конкурентоспособность.

Ключевые проблемы с техпроцессом 18A:

Проблемы с выходом годных кристаллов: Внутренние оценки Intel, по данным источников Semianalysis, указывают на сохраняющиеся проблемы с выходом годных кристаллов на опытных производствах. Низкий yield rate может привести к очередным задержкам и невозможности наладить массовое производство с приемлемой себестоимостью.

Жесткие временные рамки: Рыночное окно для успешного запуска 18A ограничено. Если Intel не выйдет на массовое производство в 2025 году, компания может permanently отстать от TSMC и Samsung.

Конкуренция со стороны TSMC: Пока Intel пытается освоить 18A, TSMC уже работает над более advanced техпроцессами (2nm и ниже), создавая постоянно moving target.

Последствия провала 18A будут катастрофическими: Intel окончательно потеряет возможность конкурировать на рынке передовых полупроводниковых производств, что сделает бессмысленными амбициозные планы IDM 2.0.

3.2. Финансовый кризис: анализ катастрофических показателей

Финансовое положение Intel стремительно ухудшается, что ярко демонстрируют последние отчеты компании:

Рекордные убытки: В I квартале 2023 года Intel зафиксировала рекордный квартальный убыток в почти $3 млрд. Во II квартале 2024 года чистый долг компании достиг $1,61 млрд.

Структура долга: Intel активно привлекала заемные средства для финансирования капитальных затрат (строительство фабрик), и теперь обслуживание этого долга съедает львиную долю операционного cash flow.

Сокращение инвестиций в R&D: Впервые за десятилетия Intel вынуждена сокращать расходы на исследования и разработки будущих технологий, чтобы финансировать текущие операции. Это создает порочный круг: без прорывных технологий нет конкурентных продуктов, что ведет к дальнейшей потере рынка и доходов.

Потеря маржинальности: Рентабельность бизнеса Intel значительно снизилась из-за производственных проблем, ценового давления со стороны AMD и высоких капитальных затрат.

Сравнительный анализ финансовых показателей Intel и основных конкурентов:

Стратегический кризис: фундаментальные проблемы IDM 2.0

Вернувшись в 2021 году на пост CEO, Пэт Гелсингер представил план спасения под названием IDM 2.0. Его суть — попытка трансформировать внутреннее производственное подразделение в конкурентоспособную foundry-службу, которая будет работать и на Intel, и на внешних заказчиков. По мнению Гелсингера, только так компания может сохранить инвестиции в дорогостоящие разработки передовых техпроцессов.

Однако у этой модели есть фундаментальная проблема конфликта интересов:

Вопрос приоритетов: Собственные проекты Intel (процессоры для ПК, серверов) всегда будут иметь приоритет для внутреннего производства перед заказами сторонних клиентов. В условиях дефицита производственных мощностей внешние клиенты окажутся в невыгодном положении.

Вопрос доверия: Сможет ли, например, NVIDIA или Qualcomm доверить проекты своих самых передовых чипов своему прямому конкуренту? Это маловероятно. Semianalysis сообщает, что несколько ключевых потенциальных клиентов Intel Foundry Services уже свернули переговоры или приостановили совместные проекты.

Экономическая неэффективность: Бизнес по производству чипов (как у TSMC) имеет рентабельность около 50%, в то время как бизнес по проектированию (как у NVIDIA) — 60-65%. Интеграция этих двух моделей под одной крышей создает постоянное внутреннее напряжение и не позволяет оптимизировать структуру затрат.

Дополнительные проблемы IDM 2.0:

Нереалистичные сроки: План «5 узлов за 4 года» изначально был амбициозным, но теперь, по данным инсайдеров, признан невыполнимым даже внутри компании.

Отток кадров: Демотивация инженерного состава и отток лучших кадров в AMD, NVIDIA и TSMC ослабляет способность Intel реализовывать амбициозные планы.

3.4. Реакция рынка и инвесторов: растущее давление

Рыночная реакция на кризис Intel была однозначной: акции компании значительно underperformed по сравнению с другими полупроводниковыми компаниями. За последние 5 лет акции Intel выросли лишь на 15%, в то время как акции NVIDIA — на 1200%, AMD — на 300%, а TSMC — на 150%.

Давление со стороны инвесторов:

Требования активистов: Крупные институциональные инвесторы все активнее требуют от совета директоров рассмотреть возможность радикального разделения компании на design-house и pure-play foundry.

Смена руководства: Некоторые инвесторы открыто призывают к смене CEO, arguing что Пэт Гелсингер не смог предложить жизнеспособный план спасения компании.

Сокращение дивидендов: Компания была вынуждена значительно сократить выплаты дивидендов, что вызвало недовольство income-ориентированных инвесторов.

Часть 4: Возможные сценарии будущего — От распада до трансформации

4.1. Сценарий 1: Полное разделение (наиболее вероятный)

Согласно анализу как Stratechery, так и Semianalysis, наиболее вероятным и целесообразным сценарием является полное разделение Intel на две независимые компании:

Intel Design: Компания, занимающаяся проектированием процессоров для ПК, серверов и других устройств. Эта компания могла бы конкурировать с AMD, Apple и ARM, используя для производства лучшие доступные foundry-услуги (TSMC, Samsung или новая Intel Foundry).

Intel Foundry: Чистая foundry-компания, которая would конкурировать с TSMC и Samsung. Эта компания могла бы привлекать внешних клиентов, не вызывая подозрений в конфликте интересов.

Преимущества этого подхода:

Устранение конфликта интересов

Возможность привлечения внешнего финансирования для каждого бизнеса

Повышение операционной эффективности

Более четкая фокусировка на конкретных рынках

Недостатки и challenges:

Сложность и стоимость разделения

Потежа синергии между design и manufacturing

Необходимость создания отдельных управленческих команд

4.2. Сценарий 2: Экстренная национализация

Второй возможный сценарий, который становится все более обсуждаемым в свете геополитической напряженности — частичная или полная национализация ключевых производственных активов Intel.

Логика этого сценария: Правительство США, руководствуясь соображениями национальной безопасности, может выкупить контрольный пакет акций или ключевые производственные активы (фабрики), чтобы гарантировать поставки чипов для ВПК и критической инфраструктуры.

Преимущества этого подхода:

Гарантированный доступ к advanced semiconductor manufacturing для нужд национальной безопасности

Сохранение технологического суверенитета США

Финансовая поддержка дорогостоящих капитальных затрат

Недостатки и risks:

Политическая противоречивость национализации в США

Неэффективность, характерная для государственных предприятий

Это не решит проблему отсутствия конкурентоспособных технологий

4.3. Сценарий 3: Поглощение или слияние

Третий сценарий предполагает поглощение Intel или ее частей другими технологическими гигантами.

Возможные варианты:

Поглощение Qualcomm: Появилась информация, что Qualcomm рассматривает возможность покупки Intel. Однако эта сделка выглядит крайне рискованной. Аналитик Минг-Чи Куо предупреждает, что гигантский долг и проблемы Intel могут «утянуть на дно» и саму Qualcomm.

Покупка Apple: Apple может быть заинтересована в патентах и инженерном таланте Intel, особенно в light собственных планов по разработке чипов.

Разделение и продажа по частям: Наихудший сценарий, при котором активы компании (патенты, фабрики, IP) распродаются по частям различным покупателям.

Вероятность этого сценария оценивается как низкая из-за regulatory hurdles, огромной стоимости сделки и сложности интеграции такой крупной и проблемной компании.

4.4. Сценарий 4: Управляемое банкротство и реструктуризация

Наихудший сценарий для Intel — это банкротство по главе 11 и последующая фундаментальная реструктуризация.

В этом сценарии компания была бы защищена от кредиторов while она реструктуризирует свои операции и долги. Это позволило бы избавиться от непосильного долгового бремени и непрофильных активов, но нанесло бы catastrophic ущерб бренду и отношениям с клиентами.

Вероятность этого сценария в краткосрочной перспективе низка, но становится более реальной, если техпроцесс 18A потерпит неудачу и финансовые показатели продолжат ухудшаться.

Часть 5: Заключение — Необходимость стратегической честности

Кризис Intel представляет собой не просто корпоративную драму, а поворотный момент для всей полупроводниковой индустрии и технологического ландшафта в целом. История компании демонстрирует, как даже самые успешные технологические гиганты могут столкнуться с экзистенциальными угрозами, если утратят способность к инновациям и стратегическому foresight.

Главный вывод из кризиса Intel — это необходимость стратегической честности. Компания должна честно признать, что её классическая интегрированная модель, принёсшая ей десятилетия процветания, более не работает в современном мире. Цепляние за прошлое и попытка сохранить статус-кво лишь усугубляют падение.

Путь к спасению для Intel лежит через радикальную трансформацию...

C-States и P-States — состояния центрального процессора, предназначенные для экономии электроэнергии в простое и неполной нагрузке. Как они устроены, и как работают? Нужна ли им настройка, или в их функционирование лучше не вмешиваться?

Что такое C-States и P-States

Для начала определимся, что из себя представляют герои нашего материала и в чем различия между ними.

C-States — сокращение от «Core States», или «Состояния ядра». Когда процессор не занят вычислительной работой и находится в простое, эти состояния позволяют отключать или переводить в режим пониженного энергопотребления его различные компоненты. Например, тактовый генератор частоты, кэш и шины.

P-States — сокращение от «Performance States», или «Состояния производительности». Во время выполнения процессором вычислений эти состояния позволяют динамически изменять частоты его ядер, кэша и шин, а также питающее их напряжение. За счет этого при неполной нагрузке ЦП достигается экономия энергии.

Проще всего привести аналогию с движущимся автомобилем. P-States напоминает работу автоматической коробки передач: чем больше нужна скорость для выполнения задачи, тем на более высокую ступень этот механизм переключает частоту (а вместе с ней — и напряжение питания) компонентов центрального процессора.

А C-States можно сравнить с автомобилем, который стоит на месте, но должен быть в любой момент готовым к поездке. Самое поверхностное из этих состояний можно описать так: автомобиль заведен, а водитель сидит за рулем и уже выжимает газ, ожидая лишь момента нажать на сцепление. Второе состояние подразумевает, что газ не выжат, следующее — что автомобиль не заведен, а самое глубокое — что водитель еще даже не сел за руль. В соответствии с этим меняется и скорость старта автомобиля (т.е. процессора): чем глубже C-состояние, тем больше времени требуется ЦП для возвращения к работе из него.

C-States: краткая история

На заре своего появления центральные процессоры для компьютеров были устроены достаточно просто и работали на низких частотах. За счет этого они потребляли небольшое количество энергии, поэтому задача по снижению энергопотребления в простое перед производителями тогда не стояла. Однако уже в процессоре Intel 8086, который дебютировал в 1978 году, появилась команда «Halt». Она приостанавливала его работу до тех пор, пока не возникнет аппаратное прерывание — то есть, была в первую очередь необходима для правильного функционирования ЦП.

В 1993 году, с появлением процессоров 486DX4 и Pentium, команда «Halt» стала использоваться и для снижения энергопотребления в простое благодаря новому состоянию — C1. В нем процессор прекращает выполнять инструкции и уходит в неглубокий «сон», но при необходимости может мгновенно «проснуться» и вернуться в рабочее состояние (C0).

Одновременно было добавлено и второе состояние энергосбережения — C2 (Stop-Clock). В нем тактовый генератор частоты ядра останавливается, обеспечивая ему более глубокий «сон», но при этом сохраняется состояние регистров и кэш-памяти. Особенно актуальны эти состояния были для «прожорливых» Pentium: в отличие от предшественников, под нагрузкой они потребляли в несколько раз больше — до 16 Вт вместо пяти-шести.

С каждым годом процессоры становились сложнее, а вместе с этим росло и их энергопотребление. У Intel оно наиболее сильно взлетело с выходом Pentium 4: 90–100 Вт после 30–40 Вт у двух прошлых поколений ЦП были не шуткой. Именно тогда компания задумалась о дальнейшем совершенствовании C-состояний. Их следующее поколение появилось в последнем поколении Pentium 4 на ядре Prescott, и получило название «Enhanced Halt State» (C1E).

В отличие от C1, C1E не только приостанавливает выполнение инструкций, но еще и снижает напряжение и частоту ядра. Это позволяет экономить гораздо больше энергии в простое, понижая потребление процессора до нескольких раз. При этом выход из данного состояния был лишь чуть медленнее, чем из C1, и намного быстрее, чем из C2.

Однако для ноутбуков даже со всеми «энергосберегайками» архитектура Pentium 4 была слишком прожорливой. Поэтому Intel разработала для них отдельную линейку процессоров Pentium M, корни которых уходили в архитектуру более старого Pentium III.

Чтобы увеличить время работы мобильных ПК в простое, помимо другой архитектуры эти процессоры наделили еще более «глубокими» режимами сна — C3 и C4. Оба состояния схожи с C2, но в первом отключается кэш (его содержимое переносится в ОЗУ), а во втором, вдобавок к этому, еще и снижается напряжение на ядре.

С дальнейшим развитием процессоров появлялись следующие, более глубокие C-состояния. В каждом из них ЦП потребляли все меньше энергии, но взамен увеличивалось время, необходимое для возвращения к работе. Краткая информация о всех C-States представлена в таблице ниже.

С появлением архитектуры Intel Core каждое из ядер процессора получило возможность менять свое C-состояние независимо. А с объединением всех ядер в одном кристалле, которое произошло с дебютом первого поколения Core i7, Intel ввела понятие PC-States (PaСkage States). Эти состояния аналогичны C-States, но используются не для отдельных ядер, а на уровне всего процессорного пакета. При этом отдельные ядра ЦП могут пребывать либо в таком же, либо в более глубоком сне, чем весь пакет. Таким образом экономится дополнительная энергия.

Хотя пионером по вводу новых C-States была Intel, в процессорах AMD схожие состояния появлялись лишь чуть позже. А с приходом Ryzen компания добавила собственные C-States еще и для шины Data Fabric, которая соединяет основные компоненты этих процессоров.

P-States: краткая история

C-States решили вопрос энергопотребления в покое, но даже при частичной нагрузке ранние процессоры продолжали «молотить» на полную мощность. Для десктопов это особого значения не имело, а вот для ноутбуков каждый ватт сэкономленной энергии был на счету.

Первой разработкой, призванной исправить ситуацию, стала технология Intel SpeedStep. Она дебютировала в 2000 году в мобильных Pentium III, позволяя переключаться им между двумя режимами — высокой производительностью и экономией энергии. В последнем из них частота понижалась с помощью уменьшения множителя и снижалось напряжения ядра, но процессор продолжал выполнять работу и не «засыпал».

SpeedStep доказал свою эффективность, однако переключение между режимами было довольно медленным, а взаимодействие операционной системы с ними — не до конца доведенным до ума. К тому же, градаций мощности было всего две. Обе проблемы решило следующее поколение технологии под названием Enhanced Intel SpeedStep Technology (EIST). Оно позволило ЦП быстро и более плавно подстраиваться под текущую нагрузку с помощью нескольких сочетаний тактовых частот и напряжений, которые были названы P-States. Впервые эта технология появилась в 2003 году в мобильных процессорах Pentium M.

Уже вскоре EIST довольно быстро мигрировала в десктопные Pentium 4 на ядре Nortwood. Параллельно компания AMD внедрила схожую по принципу работы технологию Cool'n'Quiet в процессоры Athlon 64.

С развитием процессоров количество P-States росло, а диапазон переключаемых ими частот расширялся. Если в 2003 году у первых моделей их было от двух до шести, то уже в 2011 процессоры Intel Core второго поколения научились регулировать свою частоту с шагом в 100 МГц. Это давало от 15 до 20 различных P-состояний.

Следующая глава в развитии P-States начинается в 2015 году с дебютом Intel Core шестого поколения. На смену EIST в них пришла технология SpeedShift. В отличие от предшественницы, P-состояниями которой управляла операционная система, новая технология полагается на собственные алгоритмы обнаружения нагрузки. Это позволяет процессору более оперативно реагировать на изменяющиеся условия и заметно быстрее переключать P-состояния для достижения как максимальной производительности, так и большей энергоэффективности.

Сравнение скорости переключения состояний cо SpeedShift и без него. Обратите внимание, что время дано в миллисекундах — на глаз такой разницы не заметить

В процессорах AMD схожее (и даже более продвинутое) решение появилось в 2018 году вместе с линейкой Ryzen 2000. Комплекс технологий авторазгона Precision Boost Overdrive 2 помимо своей главной задачи научился переключать P-состояния процессора на основе собственных алгоритмов без вмешательства операционной системы.

Когда стоит вмешиваться в работу C- и P-состояний

У всех процессоров, выпущенных за последние 15 лет, работа различных состояний отлажена и не нуждается в дополнительной настройке. Примерно столько же времени в ОС Windows имеются продвинутые алгоритмы управления питанием — начиная с легендарной Windows 7 и заканчивая современной Windows 11. Поэтому просто так лезть в настройки C- и P-состояний в надежде как-то увеличить производительность не стоит. Как минимум, можно нарушить правильный переход процессора в сон, а как максимум — добавить ему «жора» на холостом ходу.

Настройка или отключение перехода в различные состояния может понадобиться в случаях, когда выполняющимся задачам все время нужен максимально быстрый отклик ЦП — ведь и C-, и P-States вносят свою задержку при необходимости его вывода из экономичного режима на полную вычислительную мощность. К таким сценариям можно отнести использование ПК в качестве некоторых видов серверов. Например, для баз данных, задач искусственного интеллекта, IP-телефонии, трейдинга или трансляции потокового видео.

В домашнем применении скорость переключения состояний не вносит заметную задержку в работу системы, приложений или игр. Но поводом вмешательства в них может послужить нестабильная работа ПК. Нередко производители материнских плат «криво» реализуют совместную работу технологий автоматического разгона ЦП и C-States/P-States в прошивке BIOS. А при ручном разгоне подобные проблемы несовместимости выходят наружу еще чаще. Это может проявляться в виде спонтанного зависания или перезагрузки ПК, сбоев работы игр и программ, а также неожиданных «синих экранов».

Однако в ситуациях без ручного разгона в таком поведении компьютера гораздо чаще виноваты другие, более распространенные проблемы. Но если ничего из этого не помогает, то нужно попробовать отключить энергосберегающие состояния: есть шанс, что подобное происходит из-за того, что ЦП и материнская плата плохо «дружат».

На платформах AMD вышеописанные проблемы чаще всего связаны не с самими состояниями энергосбережения, а с механизмом авторазгона PBO. Поэтому перед тем, как лезть непосредственно в настройки C- и P-States, попробуйте сначала отключить только Precision Boost Overdrive. Вполне возможно, что дальнейшие манипуляции не потребуются.

Как отключить C- и P-состояния

Для этой цели понадобится попасть в BIOS. Перезагружаем ПК, и нажимаем на клавиатуре Delete, F2 или Esc — в зависимости от производителя и модели вашей материнской платы.

BIOS разных производителей отличаются оформлением и положением пунктов настроек. К тому же, они нередко меняются местами даже в разных поколениях плат от одного и того же производителя. Впрочем, найти необходимые нам пункты не так уж трудно. В современных моделях контроль режимов C-состояний чаще всего находится по следующим путям:

• Gigabyte (платформы Intel): Advanced (или Tweaker) → CPU Settings → C-States Control

• Gigabyte (платформы AMD): Advanced (или Tweaker) → CPU Settings → AMD CBS → CPU Common Options → C-States Control

• MSI (платформы Intel): Overclocking (OC) → Advanced CPU Configuration → CPU C-States

• MSI (платформы AMD): Overclocking (OC) → Advanced → AMD CBS → CPU C-States

• ASUS/ASRock (платформы Intel): Advanced → CPU Configuration → CPU Power Management Control → CPU C-States

• ASUS/ASRock (платформы AMD): Advanced → CPU Configuration → CPU Power Management Control → Global C-State Control

В тех же разделах можно найти и контроль механизма работы P-состояний. У процессоров Intel ищите пункты SpeedShift и EIST, у AMD - AMD P-States или Cool'n'Quiet.

Отключить C-состояния полностью можно на любой материнской плате — для этого достаточно нажать клавишу «Enter» на нужном пункте и выбрать «Disabled/Запрещено»

На большинстве плат переход в различные C-состояния можно контролировать индивидуально. Обычно для этого нужно сменить в той же графе режим «Auto/Авто» на «Enabled/Разрешено». После этого становится доступным отключение поддержки различных состояний ядер по-отдельности.

Вдобавок там же нередко присутствует настройка «Package C State». С ее помощью можно переопределить самое глубокое состояние, в которое может уходить весь пакет ЦП. То есть — максимальный PC-State.

P-состояния процессора BIOS (за редким исключением) не позволяет настраивать по отдельности, можно лишь запретить переход в них в общем. Для этого достаточно выбрать в вышеописанных пунктах настроек вариант «Disabled/Запрещено». У современных материнских плат для платформ Intel пункты SpeedShift и EIST могут сосуществовать вместе — в этом случае нужно деактивировать их оба.

Закончив манипуляции, нажимаем клавишу F10 и соглашаемся сохранить изменения. Теперь все аппаратные «энергосберегайки» отключены. А чтобы Windows не пыталась снизить частоту процессора программным способом, в настройках электропитания устанавливаем режим «Высокая производительность».

Если полное отключение энергосберегающих состояний решило вашу проблему, не спешите оставлять настройки в таком состоянии. В большинстве случаев достаточны лишь частичные меры по предотвращению перехода процессора в глубокий сон. Поэтому после этого попробуйте отключить лишь состояния C6 и выше — в них проблемы кроются чаще всего. Механизм P-состояний в BIOS обычно отключают только при разгоне. А состояния с C1 до C3, как правило, приводят к ошибкам реже всего.

Итоги

C-States и P-States — технологии энергосберегающих состояний, которые помогают центральному процессору подстраиваться под нужную нагрузку и не «кушать» лишнее электричество. В современных ЦП их работа очень точна и помогает сэкономить каждый лишний ватт. Это особенно важно для использования в ноутбуках — ведь именно данные «фишки» значительно продлевают им время автономной работы.

Несмотря на это, в ряде случаев C- и P-состояния приходится отключать. В основном это требуется, чтобы использовать компьютер в качестве сервера для работы с задачами реального времени. Но иногда может понадобиться в обычном домашнем ПК, чтобы решить проблему с нестабильной работой системы — чаще всего в разгоне, но иногда и в номинале.