英特尔被挤下芯片王座

8月

英特尔被挤下芯片王座

英特尔被挤下芯片王座
原标题:英特尔被挤下芯片王座 图片来源@视觉中国 近日,全球芯片巨头英特尔在新一季财报中披露,其原定于2020年底推出的7nm CPU芯片,将推迟6个月,而解决量产的良率问题将滞后12个月,同时计划将部分高端芯片制造业务外包出去。 这一消息震惊了华尔街,直接导致英特尔当日市值暴跌415亿美元。彭博社对此发表评论称:“英特尔芯片自主制造是过去成功关键,一旦外包,将把龙头地位让给台积电,结束英特尔乃至美国称霸半导体产业的时代。” 据悉,就在英特尔财报宣布后没几天,英特尔首席工程师Murthy Renduchintala离职,为7nm制程进展不顺负责,更增添了一丝悲壮的意味。 相比之下,英特尔的“对手们”表现实在亮眼:AMD基于7nm架构的Ryzeen 4000芯片早已上市,台积电更是宣布其3nm制程将在2021年风险量产,2022年下半年量产,中国大陆的中芯国际到2020年底也能量产接近7nm的N+1工艺,根据高盛预测,中芯国际将在2022年升级到7nm工艺。 众所周知,英特尔曾是芯片界无可争议的巨无霸,如今在芯片制造核心工艺上彻底失去了优势,缘由何在? 10nm制程“难产”五年,英特尔被挤下王座 过去几十年中,英特尔一手包揽芯片研发、设计、制造、封测各个环节,在X86架构PC时代取得巨大成功,由此稳坐PC芯片制造领域的头把交椅。 然而,随着智能手机的普及,移动端处理器开始抢占PC端处理器市场份额。彼时,苹果、高通、联发科纷纷抛弃了英特尔的X86架构,转向了价格低廉、性能更为稳定的ARM架构。意识到危机的英特尔,推出了Atom低功耗X86处理器产品线,但完全被ARM压制,不得不黯然离开移动处理器市场。 进军移动市场失败,英特尔重新将资源集中到PC芯片领域。2007年,英特尔推出了“Tick-Tock”战略,每两年为一个周期,Tick年升级工艺,Tock年升级处理器架构,按照这一节奏,英特尔大约每24个月可以让晶体管数量翻一番。 到2014年,英特尔率先实现14nm制程量产,然而此时“Tick-Tock”战略逐渐失效了。之后的5年里,英特尔像挤牙膏一样不断优化14nm制程,先后推出第六代Sky Lake、第七代Kaby Lake、第八代Kaby Lake-R/Coffee Lake/Whiskey Lake,及第九代Coffee Lake-R酷睿处理器。 英特尔何尝不想摆脱“牙膏厂”的名号,但迟迟无法突破更为先进的10nm制程技术瓶颈,让这家芯片巨头深陷泥潭之中。 那么,英特尔的制程升级之路为何走得如此艰难? 据了解,英特尔在10nm制程上,运用后段的SAQP(自校准四重图形)方法,凭借深厚的技术积淀,硬生生将DUV即深紫外线技术推到了10nm(以往这项技术在25nm就停滞不前了),但弊端是良率太低,导致其量产计划一拖再拖。 同时,在导线材料上,英特尔声称将在10纳米加工技术的两层超薄布线层中使用“钴”互联,电迁移减少了1/10至1/5,电阻率是原来使用“铜”材料的一半。改善后的互连线路将有助于半导体行业克服线路问题,进一步缩小晶体管尺寸。 然而,由于钴的延展性和导热性很差,也非常脆弱,且基础成本是“铜”材料的5到6倍,应用上的难产,导致英特尔在工艺上开始落后于对手。 另外,随着技术进步,EUV光刻工具成为唯一能够处理7nm和更先进工艺的设备,但英特尔在EUV工艺的导入上非常保守。 钛媒体注意到,直到2018年12月,英特尔才对外界改口,将采用EVU技术来生产7nm芯片,而彼时台积电、三星等芯片巨头已花费数年时间研发EVU技术,英特尔迎头追赶也需时日,就这样再次错过超车机会。 直到2019年,英特尔的10nm制程才面世,这比原计划足足晚了3年。作为对比,2018年,台积电就实现7nm量产,2020年实现5nm量产,2021年上半年将进行3nm制程试产,2022年实现3nm量产。 值得注意的是,英特尔的制程标准跟台积电有所不同,在10nm工艺上的微缩水平达到2.7倍(晶体管密度是14nm的2.7倍),远超业界正常情况下2倍密度的水平。而据市调公司IC Knowledge公布的数据测算,台积电10nm晶体管密度是14nm的1.8倍,7nm(N7FF)的晶体管密度是10nm的1.8倍。 以上数据可以看出,台积电的7nm晶体管密度略低于英特尔的10nm工艺,这也意味着,英特尔的7nm比台积电的7nm更难完成。 据了解,由于英特尔采用EUV双重曝光技术已有提前布局,不再面临SAQP四重曝光技术难题,从理论上来讲有望于2020年量产7nm制程,然而随着量产计划再度搁浅,英特尔在制程上的劣势越发明显。 芯片人才的流失,更为英特尔的未来蒙上一层阴影。 今年6月,英特尔宣布芯片总设计师吉姆·凯勒因个人原因辞职,引起了半导体圈的轩然大波。资料显示,吉姆·凯勒在PC处理器、移动处理器、AI芯片处理器方面均有建树,曾效力过AMD、苹果等多家公司,是AMD K8和Zen芯片的设计师,也领导苹果开发出A4和A5芯片,更是特斯拉自动驾驶芯片的打造者,是不折不扣的芯片大师。 吉姆·凯勒,图片来源:网络 一个优秀的芯片人才对半导体公司发展有多重要? 当年张忠谋手下干将梁孟松加盟三星之时,台积电14nm已经投产,三星却还在为搞定20nm发愁,梁孟松任上,不仅帮助三星完成14nm量产,更从台积电手中抢到了苹果A9的大订单。此后,梁孟松加盟中芯国际,仅用一年半时间,中芯国际从28nm的工艺,直接迈入了14nm的芯片工艺。 而此次,英特尔失去的是吉姆·凯勒如此级别的 “硅仙人”,这对于其重新夺回芯片领导地位无疑是致命一击。制程上落人一步,又留不住芯片人才,未来英特尔将何去何从? 转型数据公司扳回一城,制程工艺仍“卡脖子” 在全球PC市场逐渐没落的背景下,英特尔也在寻求多元化业务转型,随着5G、物联网、人工驾驶、人工智能等技术的发展,这家老牌半导体巨头迎来了重大发展机遇。 2016年,英特尔启动了新一轮转型,数据中心业务及AI、物联网等新兴业务浮出水面。 据《财经》报道,数据中心业务代表英特尔未来定位的基础业务,主要出售基于服务器的芯片和模组;AI、物联网等新兴业务部门则代表英特尔在新赛道上的新业务,它基于数据中心业务,但又覆盖了数字化应用市场。 2018年底,英特尔正式对外宣布,从“以晶体管为中心”向“以数据为中心”转型,并提出六大技术支柱,即制程封装、XPU 架构、内存存储、互联、安全和软件,以及布局物联网、自动驾驶等方式支撑自身在智能时代的转型。 为了提升市场竞争力,英特尔先后斥资300多亿美元,收购了FPGA大厂Altera,自动驾驶大厂Mobileye,人工智能芯片初创公司Nervana和Habana Labs,AI芯片公司Movidus等,以推动人工智能、云、物联网、自动驾驶及芯片技术发展。 巨大的技术投入,换来了不菲的回报。 近日英特尔发布的二季度财报显示,以数据为中心的业务营收达到101.7亿美元,包括数据中心集团、物联网集团、自动驾驶技术部门Mobileye、存储业务事业群(NSG)以及可编程解决方案事业群(PSG),其中数据中心集团营收71亿美元,同比增长43%。 虽说业绩亮眼,但在战略转向以数据为中心后,保持先进的制程工艺就成为关键,英特尔的制程技术落后一个身位,一定程度上制约着新业务的开展。 作为英特尔最大竞争对手,AMD在工艺制程上获得了和英特尔匹敌甚至领先的优势。其中,AMD基于7nm架构的Ryzen 4000芯片已上市数月,最新7nm桌面版APU,相关产品线和布局也已充分铺开,未来双方在CPU市场竞争或更加激烈。 更糟糕的是,包括谷歌、亚马逊、阿里巴巴在内的科技巨头,也在大力发展AI芯片技术,不可避免与英特尔展开厮杀,鹿死谁手还很难预料。 英特尔想要重登巅峰,只能死磕芯片制程技术,回到“Tick-Tock”战略上来,未来三到五年或有望赶上最新制程,如此方可保持在数据业务上的技术优势。 半导体商业模式之争:IDM退位,Foundry上位? 英特尔在芯片制程上的“掉队”,也再度掀起业界对半导体商业模式孰优孰劣的争论。 据钛媒体了解,半导体产业有两种商业模式,一种是IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造)模式,即从设计、制造、封装测试再到投向消费市场一条龙全包,代表企业为英特尔和三星。 另外一种为垂直分工模式。不建工厂,只做设计,称之为Fabless,代表企业为AMD、高通、NVIDIA及华为海思等;自建工厂,只做代工,称之为Foundry,台积电、中芯国际等是其中的代表企业。 从整个半导体产业来看,这些商业模式各有利弊,各具价值。 一般来说,IDM模式的品牌优势更为明显,依靠大厂资源及自身经验,可以将芯片的设计与制造等多个环节进行协同优化,及时完成芯片性能的提升。缺点是大象转身难,一旦工艺出现问题,就会影响一系列产品路线图,英特尔就是典型的反面案例。 Fabless模式下,企业无需投入巨额资金自建工厂,也能持续推出有竞争力的芯片。以AMD为例,其在2008年就卖掉了晶圆厂,从重资产转向轻资产。今年7月初,其市值首次超越英特尔,被认为是Fabless模式里程碑的成就。 不过,有业内人士评论称,与IDM模式相比,Fabless模式无法与工艺协同优化,因此难以完成指标严苛的设计,同时轻资产恐无法撑起高市值。 Foundry模式的优点是制程迭代速度快、客户更多元化,市场前景向好,缺点是建立一条生产线动辄几亿美金,门槛太高,且需要持续投入维持工艺水平,一旦落后追赶难度较大。目前,台积电可谓将这一模式发扬光大,逾4000亿美元的市值,在全球半导体行业中也是首屈一指。 从迭代效率和成本来看,Foundry模式正成为主流。2009年,AMD剥离晶圆厂业务,成立了格罗方德,其在2018年纯晶圆代工行业全球市场中高居第二位;2017年,三星也将晶圆代工业务独立出来,以增强与台积电的竞争力。 如今,英特尔也考虑将部分芯片生产外包出去,有消息称,英特尔已与台积电达成协议,预定了台积电明年18万片6nm芯片产能。 对于英特尔的这一举动,业界众说纷纭。不少观点称,英特尔将全面拥抱产业协作,宣告了全球IDM模式走向终结,也有声音指出,英特尔将需求优先度不高且出现延期的7nm交由第三方代工,本就是利益权衡之下的选择,其14nm产线仍正常运转,IDM模式依旧是英特尔未来制胜关键。 IDM模式究竟行将死亡,还是浴火重生?原中芯国际创始人张汝京给出了更具前瞻性的推断。 在近日由中信建投证券与金沙江资本联合主办的“中国第三代半导体发展机遇交流峰会”上,张汝京发表演讲,称新能源汽车、5G通信、数据中心等领域都将规模应用第三代半导体,在线宽不是很小、设备不特别贵、芯片设计、资本投资都占优势的情况下,唯有材料突破不易,这正是IDM模式的优势。 “中国半导体教父”张汝京,图片来源:网络 他表示:“第三代半导体中碳化硅为例,新能源车中应用较多,特斯拉Model 3已开始使用。这些功率模组主要由意法半导体、英飞凌两家供应,而这两家基本上都是IDM公司,看起来第三代半导体中较大公司都是IDM公司,产业链从头到尾是一家公司负责,做出来效率较高。” 从当前全球形势来看,中国半导体企业更容易受到欧美国家的限制,发展IDM模式已势在必行。目前,中国市场IDM份额很小,中国台湾地区仅为2%,而中国大陆则小于1%,发展空间相当大。同时,国家集成电路产业基金也在布局IDM模式,再加上芯片产业扶持政策(《新时期促进集成电路产业和软件业高质量发展的若干政策》)的利好,或将掀起新一轮的IDM产业浪潮。 在这一过程当中,英特尔将会有哪些新的动作,值得业界及市场期待。(本文首发钛媒体App,作者 | 柳牧宗) 更多精彩内容,关注钛媒体微信号(ID:taimeiti),或者下载钛媒体App

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