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                Intel走下神坛,台积电登位

                2020-08-10 15:34泉源:虎嗅科技组
                导读:制造工艺分明呈现了题目的英特尔,不得不“告急”于像台积电如许的芯片制造代工场。

                出品|虎嗅科技组

                作者|宇多田

                头图|IC photo

                Intel走下神坛,台积电登位

                1996年,在英特尔任期最初一年仍强势主导树立晶圆制造厂的传奇CEO格鲁夫,能够无论怎样都想不到,25年后,英特尔在芯片制造上不只呈现了严重失误,还将一局部制造业务外包了出去。

                就在过来两周,美国资源界在英特尔公布Q2财报后,个人盛怒。

                一家又一家投行连续下调评级,剖析师们加入德律风集会后,纷繁撰文表现“看不到英特尔的将来”,乃至另有人放出狠话:“要看着这家美国汗青上最巨大的芯片公司逐步步入宅兆。”

                现实上,我们好久没有见到英特尔遭到这般可谓是狂风暴雨般的责备了。只因CEO鲍勃 · 斯旺在德律风集会上用近1个小时阐释了一个公司将要做出的困难选择:“我们的7nm芯片将至多再耽误半年,因而需求订定‘应急方案’,把局部高端芯片制造业务外包出去。”

                关于英特尔和整个半导体行业来说,这简直是一个划期间的决议。

                这家曾经成为环球半导体财产意味的硅谷巨擘,建立50年来一直对峙芯片设计与消费制造“左右开弓”,拥有掩盖整个财产链(设计、消费制造、封装测试)的弱小业务虚力。

                而这种“一个都不保持”的形式,与当下垂直分工的行业趋向完全南辕北辙。

                Intel走下神坛,台积电登位

                图片来自经济学人:英特尔既是芯片设计公司,AMD、英伟达、北京快三开奖都划归在这个范畴;也是消费制造工场,这个范畴里有台积电、三星、格罗方德、中芯国际等晶圆制造厂;还拥有本人的封测厂(在大陆有设厂),封装测试本人的芯片,这个细分行业有日月光、长电科技等头部企业。

                上世纪90年月起,AMD等企业纷繁因本钱压力自愿别离出本人的晶圆制造业务,分心搞设计。最初,只剩下英特尔(另有三星)依然对峙本人建厂本人造芯片,并将此标榜为本人的最大劣势。听说拥有本人代工场的最大益处,是可以找到依据处置器设计调解流程的办法。

                他们每一任CEO为每一代产物站台时,都市开释一条稳定的信息:只要将开始进的制造工艺掌握在本人手里,才干做出最好的处置器。

                但这一50年的对峙,就在两周内被冲破了。

                依照英特尔外部一开端的计划,7nm芯片应该在2021年推出。但如今,你要在2022年末或2023年终才干看到这枚芯片。比照之下,他在PC市场的老敌手AMD早在2019年就宣布,由台积电代工的Zen架构第四代5nm处置器将会在2021年推出。

                因而,制造工艺分明呈现了题目的英特尔,不得不“告急”于像台积电如许的芯片制造代工场。

                在公布音讯后第二天,英特尔股价大跌近18%,从60美元断崖式着落到50美元,创5个月以来单日最大跌幅。

                关于市值2000亿美元的英特尔来说,这次暴涨让市值蒸发了约莫15%;而在过来两周,英特尔股价继续低迷,不断在48美元左右彷徨。从这一点来看,这家临时被金融界追捧的半导体巨擘,确实做出了一次近乎断臂式的选择。

                另一边,英特尔在差别中心垂直业务上的两个最大敌手——AMD(设计)与台积电(制造)确当天股价涨幅,均超越10%。

                Intel走下神坛,台积电登位

                继美国媒体的狂轰滥炸后,台湾媒体持续“接力”。他们爆出英特尔已向台积电订购了将于2021年消费的18万块6nm芯片,后者在2021年上半年之前的先辈制程产能曾经被预定一空。

                现在,跟随苹果、高通、英伟达、AMD、联发科等设计公司参加台积电“VIP俱乐部”的英特尔,终于不再是最特殊的谁人。这一现实让大局部剖析师下了一个结论:

                除了芯片设计才能欠佳的三星,天下再无掩盖全财产链的顶级芯片企业。半导体财产彻底进入“垂直分工”的全盛期间。

                “台积电曾经代替英特尔,成为这个超越4000亿美元市场的中央和风向标,美国芯片刻代曾经完毕了。”一位彭博剖析师懊丧地指出。

                错过EUV,抢回期间

                在半导体行业,技能门槛,某种水平上决议着支出门槛,制造工艺更是云云。

                汗青上,制程工艺晋级的每一个紧张技能节点,都随同着少量企业拔地而起,也会有少量企业就此灭亡。就连台积电在走到0.15微米制程节点,因没有实时掌握铜布线技能,招致少量订单被抢,蒙受过外界自建立以来的最大质疑。

                而错过EUV(极紫外光刻)技能,便是英特尔在10nm制程节点遭遇的一场“灾难”。

                工艺的晋级与摩尔定律有关:一块集成电路上可包容的晶体管数量,约每隔18~24个月便会添加一倍,功能也将提拔一倍。

                因而,从14nm、7nm再到5nm,每一次延长芯片制程(单元:微米μm、纳米nm),相称于在一块划一巨细的芯片上,塞进更多晶体管。如许可节流更多工夫和能量,运转服从也就更高。

                但这也意味着,制造工艺的难度将呈指数级变大。新技能的“掺入”,成为减少制程数字的要害。

                在EUV技能被接纳前,各大晶圆厂光刻晶圆的办法是接纳DUV(深紫外线)。但这项技能在缩进制程到DUV25nm时,就故步自封了。

                不外,气力弱小的英特尔凭仗双任务台形式(自校准双重图形),又应用DUV技能把制程往前推到了10nm,但这已抵达极致。

                这个时分,业内广泛以为只要EUV技能,可以满意10nm以下的晶圆制造,乃至可以向5nm、3nm冲刺。

                但是EUV需求极为精准的光源,整个光刻进程完成难度极高。在2019年之前,仍无一家晶圆厂完全掌握这项要害技能。

                但是,便是在10nm这个要害制程节点上,不断跑在最后面的英特尔,却选择了与台积电以及三星一模一样的技能道路——

                为了绕过EUV,他们接纳了最新工艺——自校准四重图形(SAQP)技能。别的,他们也在互连层启用了一种叫做“钴”的资料做导线,替换了“铜”这种成熟资料。2017年,他们在IEEE国际电子组件集会(IEDM)高调展现了这些技能,以彰显本人是何等异乎寻常。

                而3年过来,后果阐明了统统。

                停止现在,只要在2019年获得EUV技能严重打破的台积电,具有了数据还不错的10nm以下芯片产量和功率特性。而另一家运用EUV技能的三星不断被传产量存在题目。

                “14nm用自校准双重图形时,一开端的产量很差,以是才形成了两个季度的耽误。但厥后一切题目都渐渐处理了,以是题目才不严峻。” 一位行业人士泄漏,14nm的耽误天然影响到了10nm,但制程技能题目不断是最大的隐患。

                而当时,恰逢英特尔拼了老命都要挤入挪动市场,啥都想做。以是,工程师们当时接到的“下令”是,要做出可以适配挪动设置装备摆设、电脑以及效劳器的一系列产物,并且肯定要比竞争敌手好。

                “为了到达办理层设定的目的,制造团队就必需更有发明性。为了完成目的,他们接纳了一堆‘前无昔人后无来者’的重生产技能。除了SAQP和钴,还用钌做衬垫,用钨做触点……

                但是这些实验简直都没有乐成。就拿资料来说,相比铜,钴的延展性和导热性很差,并且极端软弱,招致晶圆上的电压极端不波动,进一步低落了功能和功耗。”

                一堆新技能的混淆调制,成了将10nm工艺推入深渊的炸弹级操纵。

                有工程师泄漏,2018年英特尔10nm芯片刚量产时,实践良率低于1%,功耗乃至高于22nm。

                “从决议半导体行业开展的实质来看,EUV决议了英特尔与台积电之间的成败。”

                2018年12月,英特尔终于对外改口,只需EUV技能成熟且本钱大幅低落,他们就会运用EUV技能消费7nm芯片。但这个含糊的说法遭到了事先剖析机构的质疑,由于他们彻底错过了2016~2018年台积电、三星等企业鼎力研发EUV技能的黄金时期。

                “三星假如产量都有题目,那英特尔能够会更慢一些,它短少台积电和三星的经历。” 一位半导体从业者以为,英特尔大概会遇上,但相对不轻松。

                “固然EUV技能还没无为大批量消费做好预备,特殊是英特尔这种芯片出货量极大的公司。但英特尔对EUV接纳的战略是非常风险的。这相称于你在祈求老天‘让他人都失败吧’,而不是指望本人取得乐成。”

                有人把英特尔错过EUV的缘由,总结为“过于雄心壮志”。但是在面临技能节点的选择时,确实偶然候更像是一种“打赌”——

                假如英特尔使用在10nm上的制造工艺乐成了,那么他们外行业里将坚持至多2年的抢先劣势;而失败了,则需求安然面临与台积电等量齐观,乃至向后者昂首称臣的后果。

                在半导体行业,企业最好的权衡规范只要一个,那便是“竞争”。

                如今来看,英特尔就像是不断在试图制造出最好的枪,向玉轮射击;但台积电,却趁此登上了月球。

                工艺落伍4年?

                2019年终,临危授命接任英特尔CEO的斯旺,曾试图在同年Q3德律风集会上“挽回民气”,答应英特尔将不再“挤牙膏”,已开端大批量消费10nm处置器,乃至预备再开一家工场。

                “我们从10nm失败的工艺找到了题目,曾经从基本上改良了制造技能。推生产品的节拍将会重新回到摩尔定律的轨道下去看,每2~2.5年引入新的制程,重新夺回Top1的位置。”

                从上面这张客岁10月英特尔公布的制程节点进度图来看,十分分明,他们停顿在14nm节点上的工夫足足有5年。

                固然这个“+”号的叠加意味着14nm产物在不时迭代,产物质量也终极取得了市场验证。但也有工程师向虎嗅指出,这是行业里习用的做法,相称于“一种制造工艺设计东西包的晋级”,没有太粗心义。

                正是由于14nm的耽误在前,下一代10nm芯片也从2015年开端屡次宣布耽误。

                Intel走下神坛,台积电登位图片来自英特尔

                这不只意味着英特尔在当时候就曾经有些“脱轨”摩尔定律,也给AMD留出了富足的逆袭工夫。让这家在事先濒临停业的芯片设计公司,生长为当下英特尔在PC等多个市场最为顾忌的竞争敌手。

                但是,有剖析师仅仅经过数字之间的差距(两个制程节点),就以为“刚量产10nm的英特尔与大范围量产5nm芯片的台积电两头的差距有4年”,那么便是大错特错了。

                固然行业默许半导体制造工艺制程越小越好,但不料味着每一家晶圆代工场的工艺规范是相反的。而业内熟知,英特尔对制造工艺的规范订定不断绝对保守,要求也更高。

                乃至有工程师讪笑外界的无知:“英特尔10nm工艺的晶体管密度是台积电10nm工艺的两倍,曾经不是一个机密。”

                关于制造工艺来说,晶体管巨细在某种水平上不是独一的决议要素,它们之间的互连也不克不及疏忽。相比其他晶圆厂,英特尔芯片上的互连间距更小,密度更高。

                到场研发过TPU,对制造工艺十分熟习的芯英科技开创人杨龚轶凡提示我们,“7nm”这个数字并不完全与晶体管的尺寸有关。

                “英特尔的10nm芯片对标的实在是台积电的7nm,乃至比后者的7nm都好。”

                也正是这个缘由,被许多终端用户戏称为“英特尔祖传工艺”的14nm,仍然在功能的某些方面可以完胜AMD的局部7nm产物。

                譬如,在2018年一个项目中,AMD的7nm效劳器芯片EPYC被曝不敌英特尔14nm的Cascade Lake处置器。现在,英特尔依然靠14nm产物牢牢占据效劳器市场大局部份额,这充沛证明白这家老牌巨擘弱小的工程气力。

                “异样的制程,英特尔产物的功能不断都更好,以是10nm在2019年末量产了,正点就正点吧。但这次再度耽误的7nm芯片,才是英特尔真正意义上的‘落伍’。” 他通知虎嗅。

                由于台积电的5nm芯片曾经开端大范围量产了。

                “团体以为英特尔的制造工艺约莫落伍台积电6~12个月左右。” 一位芯片工程师以为,固然半导体制造市场也不断存在“严峻的市场营销和宣传错误”,但这次,比起台积电和三星的习气性吹捧,英特尔的10nm芯片确实迟了。

                2018年,英特尔工程师曾对外表明过,他们对10nm的晶体管密度和制造资料要求太高,以致于超越了对节点自身的寻求,才选择耽误公布。

                “现在10nm依然受良率和产能所限,才迫使他们将一局部制造义务分出去。但7nm将接纳EUV技能,大概会有扳回一局的时机。”一位工程师特殊指出,这次交给台积电的6nm订单,实在相称于英特尔的10nm工艺。

                但这绝不料味着英特尔会把本人一切高端芯片订单都交给台积电,由于台积电也有本人的顾忌,它需求更多工夫来添加产能。

                “依照英特尔的出货量,假如要完全满意英特尔对高端芯片(7nm以下)的全部需求,台积电需求5~8年的工夫来制作额定的晶圆厂,台积电能投入那么多钱吗,纷歧定。”他指出,

                因而,这也是外界猜想英特尔未来会在一段工夫内接纳“制造+外包”这种混淆形式的紧张缘由之一。有剖析师估计,疏散一局部制造压力,会让英特尔在产物功能方面重新抢先于敌手。

                “外包可以大幅节流本钱,聚焦于更先辈的制程。关于添加现金流,包管在剧烈市场竞争下毛利率没有猛烈动摇,是极有益处的。”

                现实上,英特尔多年来不断在委托台积电制造本人的局部非先辈制程产物,从没有100%本人造芯片一说。

                英特尔总裁格鲁夫1988年走立刻任时,曾到台湾观赏台积电。事先正值英特尔砍失效劳器,会合精神搞CPU的要害时期。台积电趁此压服他把一局部制造业务交给了台积电。

                同时,作为行业程度最一流的晶圆制造厂,英特尔也给台积电的产线处理了200多个题目,自此台积电的制造才能第一次失掉了认证。

                譬如多年来,英特尔等面向医疗成像以及打印机等终端产物的Arria系列SoC FPGA 硬核处置器,便是交给台积电代工的。

                Intel走下神坛,台积电登位图片来自英特尔

                固然,这次很纷歧样。

                由于英特尔把代表了本人制造工艺尊严的高端产物线分了出来。这标记着,英格尔初次自动供认本人的消费才能已落伍于台积电。

                但能不克不及追上,就要看他们能不克不及抢回“错过EUV的那些光阴”了。

                大象转身

                培养企业某个乐成节点的缘由,必定是一项牵一发而动满身的“零碎工程”,那么失败也异样云云。

                仅在7nm芯片耽误音讯公布后3天,英特尔首席工程师兼总裁 Renduchintala为此“背锅”,宣布离任,英特尔也因而重组了技能团队。此前,英特尔的制造业务由他统筹办理。

                需求留意的是,在他辞职前一个月,另一位天赋级芯片设计巨匠Jim Keller方才从英特尔分开,而再往前推2年,他们的后任 CEO 科再奇因忽然被爆“出轨”而自愿离任。

                这让许多人从制程工艺道路上的决议计划失误上,看到了面前隐蔽的团队题目。

                早在往年3月,现任CEO斯旺就曾经过纽约时报,向外界曝光了英特尔不太鲜明的企业文明——许多得意的办理者们在外部为预算而相互争斗,乃至有些人会遮盖本人失掉的无效信息。

                “我们的团队正在改进设计与制造工程师团队之间的协作,他们比年来不断都在相互疏远。” 他供认,英特尔有些题目曾经根深蒂固了。

                但这个情况关于晶圆制造行业来说是难以想象的。由于台积电无论是工艺照旧良率的提拔,都是靠苹果、高通等公司的顶级芯片设计师帮助调出来的。

                “我们有天下上最智慧的人,毫无疑问。但题目依然是,你怎样让他们朝统一偏向荡舟?”

                有在英特尔制程开辟工场任务过的人曾爆料,公司在2014年前后辞退了少量有经历的工程师。现在,许多博士生被聘任后在产线任务,没有太多产线经历。

                “假如有经历的人指点他们,置信许多任务会做的更好,但许多人分开了。”

                但有人看到了更深条理的题目。

                一位半导体从业者以为,作为全天下资源最丰盛的半导体企业,却没有遇上GPU、挪动以及AI芯片等任何一次财产革新,基本缘由在于:

                “至公司的整个决议计划、逻辑、运营方法,曾经不再那么鼓舞革新性创新了,更多选择的是迭代,这也是他们在14nm上胶葛过久的缘由之一。以是他们攻占新市场的独一办法,只要‘买’。”

                简直一切团体电脑处置器喜好者都清晰,从2008年推出团体电脑微处置器酷睿 i5 一举击败AMD后,在尔后长达10年的工夫里,简直在PC市场没有任何竞争敌手的英特尔就加快了创新脚步。很显然,与之亲密相干的制造工艺也肯定会加快脚步。

                “一方面是至公司都有的弊端,服务低效,高傲轻敌。” 有行业人士向虎嗅指出,这些题目都能在英特尔身上看到,但并未几。

                “另一方面,他们站在顶端太久了。终究AMD是从跌到几十亿美元的市值一起浴血奋战下去的,而英特尔临时处于高位,不知愁味道,即使他们在种种新市场做了许多事。”

                但是,关于至公司来说,假如永劫间在无人区跑,偏向性错误能够是致命的,CEO需求在这方面负次要责任。

                “你想想,除了自英特尔汗青上最著名的开创三杰——诺伊斯、摩尔与格鲁夫,之后有没有让人印象深入的CEO名字?

                从英特尔错过挪动期间开端,就预示着他们会有如许的一天。” 他感慨。

                美国的担心

                正如后面有华尔街剖析师哀叹“美国芯片刻代彻底完毕”。一位国际行业人士给出了相反的见解:

                “假如说曩昔环球只要一个国度可以把半导体财产全链条全部吞下,便是美国。为什么?由于有英特尔。只需没有英特尔,美国就不具有半导体全财产链的才能。”

                以是,假如英特尔将来某天彻底保持晶圆制造,那么美国就得到了彻底可以与其他国度硬抗的中心力气之一。

                故意思的是,就在英特尔宣布“将借助外助代工芯片”这个爆炸性音讯之前,美国方才乐成“逼迫”台积电耗资120亿美元在亚利桑那州建厂。

                他们在过来几个月,麋集公布了一系列半导体制造工场搀扶方案,包罗向格罗方德等外乡二流芯片制造工场注资,高兴扶正这些盈余企业井井有条的身子。

                而英特尔的这一决议,显然与美国当局的志愿相悖。

                特殊是美国半导体财产协会(SIA,值得留意,英特尔开创人之一诺伊斯是这个协会的第一任主席)在6月公布了一份名为《增强美国半导体产业基地剖析与发起》的陈诉,指出:

                “美国在芯片制造方面严峻依赖亚洲供给商,这是美国在这个财产上的缺点。从临时来看,中国大陆预备经过补贴鼎力建立60多家新晶圆厂,乃至会在2030年会成为环球最大的芯片制造国,占比翻番,这是对我们十分倒霉的。

                这能够招致我们得到了中国市场份额的同时,中国本人的份额会有进一步增长。因而我们需求少量大众与公家投资。”

                Intel走下神坛,台积电登位图片来自SIA在2020年6月公布的陈诉

                现在,美国仅占环球半导体制造产能的12%,相比之下,超越50%由位于中国台湾的台积电包办,而中国固然没有在先辈制程上占据劣势,但凭仗“量大”,也在2019年拿下17%的环球份额。

                但现在,被寄予厚望的中芯国际正在接纳来自当局与股民源源不时的资金,其他晶圆厂也正在连续拔地而起。从国度临时科技战略来看,美国确实需求对倒霉形势担心。

                因而,他们特地在文件中指出“要赞助树立先辈的逻辑芯片生态零碎,特殊是EUV工艺和7nm以下的制造技能”。

                “站在国度战略角度,英特尔也不行能保持晶圆制造。” 一位财产剖析师通知虎嗅,在处理失产物延期和量产题目后,英特尔能够会在3~5年内重新掌握开始进的晶圆制造技能。

                不外SIA也供认,试图将天下上最庞大、本钱最高的供给链完全范围在外乡,是不实在际的。

                “但是,半导体技能关于国度经济和平安的紧张性,我们以为经过投资加固半导体产业根底,坚持技能抢先,黑白常有须要的。”

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                要害词 :
                芯片设计
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