Intel en de Rambus-ramp

De laatste tijd slaat processorreus Intel flater na flater. Het vorige hoogtepunt, de gebrekkige verkrijgbaarheid van reeds gelanceerde Pentium III-processors, steekt echter schril af bij de tot voor kort slepende kwestie van de geavanceerde Rambus-geheugenchips. Intel wil dat bedrijfseigen snelle geheugentype bevorderen tot standaard voor desktop-PC’s, maar is al herhaaldelijk met de kop tegen de muur gelopen. Verslag van een dreigende ramp, die wellicht op het laatste moment is afgewend.

De computerindustrie heeft continu behoefte aan meer rekenkracht. Tot enkele jaren geleden kwam dat voor de PC-markt vooral neer op een behoefte aan hogere kloksnelheden voor processors. De laatste jaren is de technologie voor die chips dermate snel ontwikkeld dat de balans te ver is doorgeslagen. Binnen het hele systeem van een computer zijn hierdoor nieuwe flessenhalzen ontstaan. De snelheid waarmee geheugenchips informatie aanvoeren naar de steeds snellere processors dreigt de krapste flessenhals te worden. Immers, de Wet van Moore geldt niet voor de computergeheugens, maar voor de centrale verwerkingseenheden (cpu’s).
Processorreus Intel is zich al langere tijd bewust van deze trend en heeft dan ook in de loop der jaren de overgang naar nieuwe types sneller geheugen afgedwongen, respectievelijk edo-ram en sdram. Deze laatstgenoemde soort geheugen is tegenwoordig het standaardtype voor alle soorten PC’s, van servers tot laptops. Maar ook ‘sdram’ heeft een maximale houdbaarheid. Op een gegeven moment zijn de grenzen van een ontwerp in zicht en ontstaat er behoefte aan iets nieuws.
Anno 1996 meent Intel dat het einde van sdram in aantocht is en dus slaat het in november dat jaar de handen ineen met het Amerikaanse bedrijf Rambus. Dat zes jaar jonge bedrijf heeft een radicaal nieuw ontwerp voor geheugenchips, genaamd Rambus Dynamic Random Access Memory (rdram). Het nieuwe aan deze technologie zit ‘m vooral in de manier waarop gegevens in en uit het geheugen worden gehaald.

Serieel protocol

Hedendaagse dram-technologie (dynamic random access memory) verstuurt signalen volgens een parallelle opzet naar de diverse geheugenbanken. Grotere geheugens leiden daardoor bijna onherroepelijk tot meer aansluitingssporen (pins) voor die chips. Deze toenemende complexiteit kan op termijn de productie van zowel geheugens als moederborden aanzienlijk gecompliceerder maken. Rambus daarentegen is gebaseerd op een serieel protocol voor de verzending van geheugeninstructies. Dit vereist minder aansluitingssporen voor de geheugenbank en moet dus minder complex zijn.
In de praktijk blijkt dit nogal tegen te vallen. Rambus-chips zijn relatief groter van omvang dan sdram-chips, waardoor de fabrikanten minder exemplaren kunnen halen uit elke sillicium-plak (wafer) die zij produceren. Daarnaast blijkt het erg moeilijk chips te maken die voldoen aan de strenge vereisten van de Rambus-specificaties. De verhouding tussen de geslaagde en de mislukte geheugenchips slaat ver door naar de niet-acceptabele norm. Fabrikanten Micron, Samsung, Hyundai Microelectronics, Infineon Technologies, NEC en Toshiba laten niet weten hoe hoog hun uitval-percentage precies is, maar analisten schatten het op 15 procent. En de aantrekkingskracht van sdram-productie groeit weer. De chipfabrikanten zien hun afzetmarkt na een dram-dip van drie jaar eindelijk aantrekken en hebben forse winsten in het vooruitzicht.
Intel ziet deze trends en obstakels echter niet als onoverkomelijke problemen. De snellere Rambus-geheugens zijn de toekomst voor PC’s, zo voorziet het bedrijf. Natuurlijk is het voortstuwen van de PC-vooruitgang niet Intels enige motief. In tegenstelling tot de eerder geïnitieerde overgangen naar edo-ram en sdram, betreft het hier een bedrijfseigen technologie. En dat biedt Intel mogelijkheden om lastige bedrijven als de oprukkende processorfabrikant AMD en de eigengereide chipsetfabrikant Via Technologies de pas af te snijden en zelfs helemaal buiten te sluiten.
De technologie voor eerdere geheugentypen is namelijk open; het is door meerdere chipfabrikanten samen ontwikkeld. Het mag dan ook relatief vrijelijk worden toegepast, mits dat maar gebeurt binnen de technische vereisten van de open standaard. Geheugenontwerper Rambus Incorporated neemt hier een bijzondere plaats in. Qua opzet is het een zeer modern bedrijf; een onderneming die geen eigen productiefaciliteiten heeft, maar zijn kennis en ontwerpen verhuurt.

Intellectueel eigendom

Chipfabrikanten kunnen een licentie nemen op dit ‘intellectuele eigendom’ van Rambus om dan op basis daarvan zelf geheugenchips te produceren. Elk bedrijf dat mee wil doen, moet dus licentierechten betalen. Dit komt neer op één tot twee procent van de omzet van Rambus-geheugenchips en twee tot vijf procent van Rambus-geheugencontrollers in chipsets. De overeenkomst met Intel is ook volgens deze regels opgesteld. Volgens Rambus is Intel niets meer en niets minder dan een partner die licentierechten heeft om geheugencontrollers en chipsets te produceren op basis van diens technologie.
Maar dit is niet waar. Er is meer aan de hand, zo blijkt uit documenten die de twee bedrijven hebben ingediend bij de Amerikaanse beurswaakhond SEC (Securities and Exchange Commission). Intel en Rambus hebben ook een contract met een looptijd tot eind 2002, dat veel verder gaat dan het officiële commentaar doet vermoeden. De processorreus heeft zich verplicht Rambus-geheugens op te nemen als het standaard-geheugen voor de massamarkt van desktop-PC’s. Bovendien moet Intel ook zijn uiterste best doen om Rambus in de markt te zetten middels het meekrijgen van andere bedrijven, waaronder moederbordfabrikanten, computerproducenten en eindgebruikers. Hierbij hebben de twee bepaalde, vooralsnog onbekende, quota afgesproken voor het aantal Rambus-chips en ondersteunende chipsets dat processorproducenten dienen te produceren.
De marketing voor dit geheugentype is hierdoor in wezen de verantwoordelijkheid van Intel. In ruil voor al deze inspanningen verkrijgt de bijzondere Rambus-partner het recht opties op aandelen in de geheugenontwerper te verzilveren. Zo is in januari 1997 aan Intel het recht verleend om één miljoen aandelen te kopen voor tien dollar per stuk indien aan de gestelde eisen wordt voldaan. Gezien het feit dat Rambus’ aandelenkoers momenteel boven de 350 dollar zit en volgens analisten minstens 500 dollar haalt, is dit een aardige bijkomstigheid. Het belangrijkste is echter de mogelijkheid grip te krijgen op de markt voor geheugenchips en daarmee ook die voor chipsets en moederborden.
Intel begint dus medestanders te werven voor Rambus en ontwikkelt zelf een chipset die zijn Pentium III-processors moet verbinden met de geavanceerde Rambus-geheugenchips. Volgens de oorspronkelijke planning komt de 820-chipset, codenaam Camino, rond het midden van 1999 op de markt. Intel haalt die deadline niet en verschuift de lancering van de 820 naar september 1999. De reeds geronselde geheugenleveranciers worstelen echter nog altijd met slechte productieverhoudingen voor Rambus-chips.

Nieuwe vertraging

Computerfabrikanten wachten niet af en maken de overstap van 66 MHz sdram naar de 100 MHz-uitvoering. De geheugenleveranciers maken voor de zekerheid een 133 MHz sdram-uitvoering. Processorfabrikant AMD waagt een gok en kiest, gesteund door onder meer chipsetproducent Via Technologies, voor het nieuwe, snellere 133 MHz sdram. Intel houdt bij hoog en laag vol dat die snellere sdram-uitvoering geen toekomst heeft. De prestatiewinst ten opzichte van de standaard 100 MHz-variant is verwaarloosbaar en dus niet de moeite waard, aldus de processorleverancier. Rambus is de weg, zo luidt het devies.
Kort daarna slikt Intel die woorden in. Het meldt dat de 820-chipset een hybride product wordt dat zowel Rambus als het huidige sdram zal ondersteunen. Klanten kunnen met die chipset snelle sdram-chips gebruiken om later over te stappen op Rambus. Wanneer de prijzen aantrekkelijker zijn. Het moge duidelijk zijn dat de toevoeging van deze geheugenondersteuning voor nieuwe vertraging zorgt.
Kort voor de officiële lancering in oktober komt er een nieuw probleem aan het licht. PC-fabrikanten, die druk doende zijn de chipset in te passen in hun aanstaande Rambus-systemen, ontdekken dat er fouten in het geheugen optreden wanneer er drie geheugenbanken aanwezig zijn op het moederbord. Dit leidt tot vervuiling van data en mogelijk tot het vastlopen van computers. In een noodreactie besluit Intel de bewuste producten te kortwieken; de moederborden met de 820 zullen maximaal twee banken kunnen gebruiken. Deze beperking geldt voor Rambus én voor sdram.
De herziene hybride 820-chipset komt in november 1999 uit. Het product blijkt behept met een prestatiedip van vijf tot vijftien procent wanneer het sdram-chips gebruikt. Dit vanwege het feit dat de chipset van begin af aan is ontworpen voor Rambus-chips en dat de ondersteuning voor sdram er op het laatste moment aan is toegevoegd. Alsof dit nog niet genoeg is, duiken er begin 2000 berichten op over nieuwe problemen met de 820-chipset. Ditmaal in combinatie met de goedkopere, standaard sdram-chips. Intel ontkent, maar de onheilsgeluiden verstommen niet. In april lekt het nieuws uit dat het bedrijf overweegt reeds geleverde moederborden met de hybride 820 terug te vorderen, juist vanwege de officieel niet-bestaande problemen.

Vertaalfouten

Het slechte nieuws komt in mei officieel naar buiten. Intel bevestigt uiteindelijk dat het moederborden met de hybride uitvoering van zijn 820-chipset terugroept. Het gaat om bijna een miljoen CC820-moederborden, codenaam Cape Cod, die reeds zijn geleverd aan computerfabrikanten en zelfs aan enkele eindgebruikers. De veelgeplaagde Camino-chipset bevat nog altijd fouten.
Deze keer ligt het niet aan de communicatie met Rambus-geheugens, maar aan de vertaalcomponent dat het gebruik van sdram-chips mogelijk moet maken. Die zogeheten memory translator hub (MTH) kan onder bepaalde – volgens Intel zeldzame – omstandigheden een signaal afgeven dat de werking van de omringende chips verstoort. Dit leidt in het slechtste geval tot een ‘vastloper’, waardoor de hele PC opnieuw gestart moet worden. De gegevens die op het moment van falen in het geheugen zaten of in behandeling waren door de processor, zijn verloren. Indien er net data naar de harde schijf werd geschreven, is die informatie waarschijnlijk vervuild (corrupt).
Intel heeft enkele weken geleden 200 miljoen dollar gereserveerd (ten laste van het tweede boekhoudkwartaal) voor een vervangingsoperatie van de MTH-moederkaarten. Dat bedrag is een schatting gebaseerd op het aantal moederkaarten dat vervangen zal worden en de kosten per kaart die daarmee gemoeid zijn. Het bedrijf houdt overigens wel een slag om de arm: het definitieve bedrag kan hoger of lager uitvallen dan de geschatte 200 miljoen dollar. Analisten begroten het bedrag dat met de terugvorderingsoperatie gepaard gaat gemakshalve op ‘enkele honderden miljoenen dollars’.

Gebruikers verbolgen

Tegelijkertijd brengt het 820-fiasco ook moederbordfabrikanten in de problemen. Onder meer het Taiwanese Asus, de grootste leverancier van 820-moederborden, krijgt medio mei de wind van voren van gebruikers. Dit naar aanleiding van diens mededeling dat het klanten alleen een financiële restitutie biedt. Op zich is die beslissing niet zo vreemd. De alternatieven zijn namelijk nog onaantrekkelijker: de vervallen producten omruilen voor oudere, inmiddels schaarse moederborden met sdram-chips óf voor gloednieuwe exemplaren met peperdure Rambus-geheugens. Vanuit de onderneming bezien, valt er dus weinig te kiezen. Dit neemt niet weg dat gebruikers verbolgen zijn. Zij krijgen het reeds uitgegeven geld terug, maar hebben daarmee niet wat ze eigenlijk willen: een modern moederbord voor een moderne PC.
Ondertussen laat Intel weten dat het zijn eigen klanten een vervanging aanbiedt die bestaat uit het VC820-moederbord (codenaam Vancouver), dat de 820 zonder MTH bevat. De leverancier rust dat ruilproduct uit met dezelfde hoeveelheid Rambus-geheugen die klanten in sdram-vorm op hun ingenomen CC820-moederbord hadden. Gebruikers die Cape Cod hebben aangeschaft krijgen dus het aanzienlijk duurdere Rambus ter vervanging van hun sdram-chips. De schatting van enkele honderden miljoenen dollars kan hierdoor aan de hoge kant uitpakken. Rambus-chips zijn minstens drie keer zo duur als sdram.
Aanvankelijk belooft Intel nog in het derde kwartaal een herziene uitvoering van de MTH-chip uit te brengen. De laatste berichten geven echter aan dat dit streven niet haalbaar is. De 820 blijft dan ook een alleen-Rambus oplossing.
Toch is de MTH-saga nog niet ten einde. Intels aanstaande lichte Timna-processor met geïntegreerde video- en netwerkfunctionaliteit moet ook Rambus gebruiken. Tenminste, volgens de oorspronkelijke plannen. Inmiddels is noodgedwongen ook ondersteuning voor sdram-chips toegevoegd. En dat moet mogelijk zijn middels de MTH, die niet bepaald vlekkeloos blijkt te functioneren. De lancering van de Timna is dan ook onlangs uitgesteld van de tweede helft van dit jaar naar het eerste kwartaal van volgend jaar. Analisten zien dit als een verstandig besluit. Zeker gezien Intels streven deze processor te laten functioneren in PC’s en taakspecifieke apparaten onder de achthonderd dollar. Dat is nagenoeg onmogelijk met de huidige prijzen voor Rambus-geheugenchips.

Lot van Willamette

Ook het lot van Willamette, Intels aanstaande krachtige 32-bit processor (waarschijnlijk Pentium IV geheten), is verbonden aan Rambus-geheugen. De processorleverancier blijft erop hameren dat er geen plannen zijn Willamette te voorzien van ondersteuning voor ddr sdram. Diverse chipsetfabrikanten en moederbordproducenten inmiddels het geloof in Intel verloren en werken aan producten om juist die opgevoerde uitvoering van de huidige standaard te gebruiken in combinatie met de Willamette. Maar Intel is niet van plan zichzelf nog eens onverwacht buitenspel te zetten. Eind mei zijn gedetailleerde specificaties uitgelekt van een Intel-chipset, codenaam Armador, die is ontworpen voor Willamette en ddr sdram-chips.
Ondertussen is ook al aan het licht gekomen dat Foster, de zware server-uitvoering van Willamette, Rambus links laat liggen en in plaats daarvan ddr sdram gebruikt. Intels verklaring hiervoor is overigens zeer logisch. Aangezien servers veel belangrijkere taken vervullen dan desktop-PC’s, willen computerfabrikanten zich ervan verzekeren dat alle componenten zo optimaal mogelijk samenwerken. Het kernpunt is hierbij dat de gebruikte technologie zich reeds bewezen moet hebben. Dus geen onderdelen die nog in de kinderschoenen staan.
Maar er spelen meer redenen mee om Foster niet met Rambus te combineren. Servers hebben doorgaans aanzienlijk meer geheugen dan nederige PC’s. En de seriële instructieverzending in Rambus-chips houdt in dat een signaal er langer over doet om weer bij de geheugencontroller uit te komen naarmate er meer geheugen is. Uit technische tests en evaluaties is al gebleken dat deze traagheid (latency) vele malen groter is bij het snelle Rambus dan bij zelfs het huidige 133 MHz sdram.
Daarnaast is het datakanaal van Rambus met slechts 16 bit vele malen krapper dan dat van huidige sdram-chips met 64 bit. Dit valt te vergelijken met de werking van een fontein en een brandslang. De eerstgenoemde staat voor sdram dat data weliswaar langzamer doorvoert, maar wel in veel grotere hoeveelheden. De tweede is Rambus, dat gegevens met een hoge snelheid doorvoert, maar in veel kleinere hoeveelheden. De veelgeroemde hoge kloksnelheid van Rambus-chips is dus eigenlijk noodzakelijk om niet onder het prestatieniveau van hedendaagse, goedkope geheugenchips te raken.
De vergelijking tussen Rambus en 133 MHz sdram valt bij de meeste toepassingen uit in het voordeel van die hedendaagse sdram-variant. Een geheugentype dat niet alleen ruim voorradig is, maar ook voor een aantrekkelijk prijsniveau. Intel meent dat een ‘prijspremium’ van 30 procent voor Rambus-chips ten opzichte van sdram laag genoeg is om de verovering van de PC-markt zeker te stellen. Helaas ligt het prijsverschil vele malen hoger, van minstens 300 tot wel 700 procent. Die hoge prijs is slechts deels te wijten aan de licentiekosten die chipfabrikanten moeten betalen aan Rambus. Het grote probleem schuilt nog altijd in de slechte productieverhoudingen voor die geheugenchips. En dat terwijl ddr sdram-chips wel gunstige productieverhoudingen kennen en ook nog eens slechts een procent of vijf meer kosten dan 133 MHz ‘gewoon’ sdram.

Veroordeeld tot niche

Nog een teken aan de wand is het feit dat de reeds gedemonstreerde prototype-servers met Intels toekomstige krachtige 64-bit Itanium-processor, codenaam Merced, ddr sdram bevatten. Kritische analisten voorspelden tot voor kort dan ook dat Rambus wel eens veroordeeld kan zijn tot een nichemarkt: die voor dure desktopcomputers met een niet al te hoog prestatieniveau. Daarmee zou de prijsbewuste consumentenmarkt voorlopig buiten bereik liggen en de prestatiehongerige bedrijfsmarkt geen waar voor zijn geld krijgen. Maar wellicht zal het feit dat Toshiba en Hitachi de licentie-oorlog met Rambus inmiddels hebben bijgelegd (zie Computable van week 26) het tij nog doen keren. Als het voorspelde domino-effect van die overeenstemming uitkomt en ook andere leveranciers overstag gaan, zal dat de redding betekenen van Intels marktsegmentatieplannen voor processors en geheugentypes. Maar dan wel een redding op het nippertje.
 
Jasper Bakker
 
Termen en codenamen