英特尔退位，台积电称王

　　出品｜虎嗅科技组

　　作者｜宇多田

　　头图｜IC photo

　　1996 年，在英特尔任期最后一年仍强势主导建立晶圆制造厂的传奇 CEO 格鲁夫，可能无论如何都想不到，25 年后，英特尔在芯片制造上不仅出现了重大失误，还将一部分制造业务外包了出去。

　　就在过去两周，美国资本界在英特尔发布 Q2 财报后，集体震怒。

　　一家又一家投行陆续下调评级，分析师们退出电话会议后，纷纷撰文表示“看不到英特尔的未来”，甚至还有人放出狠话：“要看着这家美国历史上最伟大的芯片公司逐渐步入坟墓。”

　　事实上，我们很久没有见到英特尔受到这般堪称是狂风暴雨般的指责了。只因 CEO 鲍勃 · 斯旺在电话会议上用近 1 个小时阐释了一个公司将要做出的艰难选择：“我们的 7nm 芯片将至少再延迟半年，因此需要制定‘应急计划’，把部分高端芯片制造业务外包出去。”

　　对于英特尔和整个半导体行业来说，这几乎是一个划时代的决定。

　　这家已经成为全球半导体产业象征的硅谷巨头，成立 50 年来始终坚持芯片设计与生产制造“双管齐下”，拥有覆盖整个产业链（设计、生产制造、封装测试）的强大业务实力。

　　而这种“一个都不放弃”的模式，与当下垂直分工的行业趋势完全背道而驰。

　　图片来自经济学人：英特尔既是芯片设计公司，AMD、英伟达、华为都划归在这个领域；也是生产制造工厂，这个领域里有台积电、三星、格罗方德、中芯国际等晶圆制造厂；还拥有自己的封测厂（在大陆有设厂），封装测试自己的芯片，这个细分行业有日月光、长电科技等头部企业。

　　上世纪 90 年代起，AMD 等企业纷纷因成本压力被迫分离出自己的晶圆制造业务，专心搞设计。最后，只剩下英特尔（还有三星）仍然坚持自己建厂自己造芯片，并将此标榜为自己的最大优势。据说拥有自己代工厂的最大好处，是可以找到根据处理器设计调整流程的方法。

　　他们每一任 CEO 为每一代产品站台时，都会释放一条不变的信息：只有将最先进的制造工艺掌握在自己手里，才能做出最好的处理器。

　　但这一 50 年的坚持，就在两周内被打破了。

　　按照英特尔内部一开始的规划，7nm 芯片应该在 2021 年推出。但现在，你要在 2022 年底或 2023 年初才能看到这枚芯片。对比之下，他在 PC 市场的老对手 AMD 早在 2019 年就宣布，由台积电代工的 Zen 架构第四代 5nm 处理器将会在 2021 年推出。

　　因此，制造工艺明显出现了问题的英特尔，不得不“求助”于像台积电这样的芯片制造代工厂。

　　在发布消息后第二天，英特尔股价大跌近 18%，从 60 美元断崖式下落到 50 美元，创 5 个月以来单日最大跌幅。

　　对于市值 2000 亿美元的英特尔来说，这次暴跌让市值蒸发了大约 15%；而在过去两周，英特尔股价持续低迷，一直在 48 美元左右徘徊。从这一点来看，这家长期被金融界追捧的半导体巨头，的确做出了一次近乎断臂式的选择。

　　另一边，英特尔在不同核心垂直业务上的两个最大对手——AMD（设计）与台积电（制造）的当天股价涨幅，均超过 10%。

　　继美国媒体的狂轰滥炸后，台湾媒体继续“接力”。他们爆出英特尔已向台积电订购了将于 2021 年生产的 18 万块 6nm 芯片，后者在 2021 年上半年之前的先进制程产能已经被预定一空。

　　如今，追随苹果、高通、英伟达、AMD、联发科等设计公司加入台积电“VIP 俱乐部”的英特尔，终于不再是最特别的那个。这一事实让大部分分析师下了一个结论：

　　除了芯片设计能力欠佳的三星，世界再无覆盖全产业链的顶级芯片企业。半导体产业彻底进入“垂直分工”的全盛时代。

　　“台积电已经取代英特尔，成为这个超过 4000 亿美元市场的中心和风向标，美国芯片时代已经结束了。”一位彭博分析师指出。

　　错过 EUV，抢回时代

　　在半导体行业，技术门槛，某种程度上决定着收入门槛，制造工艺更是如此。

　　历史上，制程工艺升级的每一个重要技术节点，都伴随着大量企业拔地而起，也会有大量企业就此消亡。就连台积电在走到 0.15 微米制程节点，因没有及时掌握铜布线技术，导致大量订单被抢，遭受过外界自成立以来的最大质疑。

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

　　工艺的升级与摩尔定律有关：一块集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔 18~24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

　　因此，从 14nm、7nm 再到 5nm，每一次缩短芯片制程（单位：微米μm、纳米 nm），相当于在一块同等大小的芯片上，塞进更多晶体管。这样可节省更多时间和能量，运行效率也就更高。

　　但这也意味着，制造工艺的难度将呈指数级变大。新技术的“掺入”，成为缩小制程数字的关键。

　　在 EUV 技术被采用前，各大晶圆厂光刻晶圆的方法是采用 DUV（深紫外线）。但这项技术在缩进制程到 DUV25nm 时，就停滞不前了。

　　不过，实力强大的英特尔凭借双工作台模式（自校准双重图形），又利用 DUV 技术把制程往前推到了 10nm，但这已到达极致。

　　这个时候，业内普遍认为只有 EUV 技术，能够满足 10nm 以下的晶圆制造，甚至可以向 5nm、3nm 冲刺。

　　但是 EUV 需要极为精准的光源，整个光刻过程实现难度极高。在 2019 年之前，仍无一家晶圆厂完全掌握这项关键技术。

　　然而，就是在 10nm 这个关键制程节点上，一直跑在最前面的英特尔，却选择了与台积电以及三星截然不同的技术路线——

　　为了绕过 EUV，他们采用了最新工艺——自校准四重图形(SAQP)技术。此外，他们也在互连层启用了一种叫做“钴”的材料做导线，替代了“铜”这种成熟材料。2017 年，他们在 IEEE 国际电子组件会议(IEDM)高调展示了这些技术，以彰显自己是多么与众不同。

　　而 3 年过去，结果说明了一切。

　　截止目前，只有在 2019 年取得 EUV 技术重大突破的台积电，具备了数据还不错的 10nm 以下芯片产量和功率特性。而另一家使用 EUV 技术的三星一直被传产量存在问题。

　　“14nm 用自校准双重图形时，一开始的产量很差，所以才造成了两个季度的延迟。但后来所有问题都慢慢解决了，所以问题才不严重。” 一位行业人士透露，14nm 的延迟自然影响到了 10nm，但制程技术问题一直是最大的隐患。

　　而那时，恰逢英特尔拼了老命都要挤入移动市场，啥都想做。所以，工程师们那时接到的“命令”是，要做出可以适配移动设备、电脑以及服务器的一系列产品，而且一定要比竞争对手好。

“为了达到管理层设定的目标，制造团队就必须更有创造性。为了实现目标，他们采用了一堆‘前无古人后无来者’的新生产技术。除了 SAQP 和钴，还用钌做衬垫，用钨做触点……

然而这些尝试几乎都没有成功。就拿材料来说，相比铜，钴的延展性和导热性很差，而且极其脆弱，导致晶圆上的电压极其不稳定，进一步降低了性能和功耗。”

　　一堆新技术的混合调制，成了将 10nm 工艺推入深渊的炸弹级操作。

　　有工程师透露，2018 年英特尔 10nm 芯片刚量产时，实际良率低于1%，功耗甚至高于 22nm。

“从决定半导体行业发展的本质来看，EUV 决定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，只要 EUV 技术成熟且成本大幅降低，他们就会使用 EUV 技术生产 7nm 芯片。但这个模糊的说法遭到了当时分析机构的质疑，因为他们彻底错过了 2016~2018 年台积电、三星等企业大力研发 EUV 技术的黄金时期。

　　“三星如果产量都有问题，那英特尔可能会更慢一些，它缺少台积电和三星的经验。” 一位半导体从业者认为，英特尔也许会赶上，但绝对不轻松。

“虽然 EUV 技术还没有为大批量生产做好准备，特别是英特尔这种芯片出货量极大的公司。但英特尔对 EUV 采取的策略是十分危险的。这相当于你在祈求老天‘让别人都失败吧’，而不是指望自己获得成功。”

　　有人把英特尔错过 EUV 的原因，总结为“过于雄心勃勃”。但是在面对技术节点的选择时，的确有时候更像是一种“赌博”——

　　如果英特尔应用在 10nm 上的制造工艺成功了，那么他们在行业里将保持至少 2 年的领先优势；而失败了，则需要坦然面对与台积电平起平坐，甚至向后者俯首称臣的结果。

　　在半导体行业，企业最好的衡量标准只有一个，那就是“竞争”。

　　现在来看，英特尔就像是一直在试图制造出最好的枪，向月亮射击；但台积电，却趁此登上了月球。

　　工艺落后 4 年？

　　2019 年初，临危受命接任英特尔 CEO 的斯旺，曾试图在同年 Q3 电话会议上“挽回人心”，承诺英特尔将不再“挤牙膏”，已开始大批量生产 10nm 处理器，甚至准备再开一家工厂。

　　“我们从 10nm 失败的工艺找到了问题，已经从根本上改进了制造技术。推出产品的节奏将会重新回到摩尔定律的轨道上来看，每2~2.5 年引入新的制程，重新夺回 Top1 的地位。”

　　从下面这张去年 10 月英特尔发布的制程节点进度图来看，非常明显，他们停留在 14nm 节点上的时间足足有 5 年。

　　虽然这个“+”号的叠加意味着 14nm 产品在不断迭代，产品品质也最终获得了市场验证。但也有工程师向虎嗅指出，这是行业里惯用的做法，相当于“一种制造工艺设计工具包的升级”，没有太大意义。

　　正是由于 14nm 的延迟在前，下一代 10nm 芯片也从 2015 年开始多次宣布延迟。

　　图片来自英特尔

　　这不仅意味着英特尔在那时候就已经有些“脱轨”摩尔定律，也给 AMD 留出了充足的逆袭时间。让这家在当时濒临破产的芯片设计公司，成长为当下英特尔在 PC 等多个市场最为忌惮的竞争对手。

　　但是，有分析师仅仅通过数字之间的差距（两个制程节点），就认为“刚量产 10nm 的英特尔与大规模量产 5nm 芯片的台积电中间的差距有 4 年”，那么就是大错特错了。

　　虽然行业默认半导体制造工艺制程越小越好，但不意味着每一家晶圆代工厂的工艺标准是相同的。而业内熟知，英特尔对制造工艺的标准制定一直相对激进，要求也更高。

　　甚至有工程师嘲笑外界的无知：“英特尔 10nm 工艺的晶体管密度是台积电 10nm 工艺的两倍，已经不是一个秘密。”

　　对于制造工艺来说，晶体管大小在某种程度上不是唯一的决定因素，它们之间的互连也不能忽略。相比其他晶圆厂，英特尔芯片上的互连间距更小，密度更高。

　　参与研发过 TPU，对制造工艺非常熟悉的芯英科技创始人杨龚轶凡提醒我们，“7nm”这个数字并不完全与晶体管的尺寸有关。

“英特尔的 10nm 芯片对标的其实是台积电的 7nm，甚至比后者的 7nm 都好。”

　　也正是这个原因，被很多终端用户戏称为“英特尔祖传工艺”的 14nm，依然在性能的某些方面可以完胜 AMD 的部分 7nm 产品。

　　譬如，在 2018 年一个项目中，AMD 的 7nm 服务器芯片 EPYC 被曝不敌英特尔 14nm 的 Cascade Lake 处理器。如今，英特尔仍然靠 14nm 产品牢牢占据服务器市场大部分份额，这充分证明了这家老牌巨头强大的工程实力。

“同样的制程，英特尔产品的性能一直都更好，所以 10nm 在 2019 年底量产了，晚点就晚点吧。但这次再度延迟的 7nm 芯片，才是英特尔真正意义上的‘落后’。” 他告诉虎嗅。

　　因为台积电的 5nm 芯片已经开始大规模量产了。

　　“个人认为英特尔的制造工艺大约落后台积电6~12 个月左右。” 一位芯片工程师认为，虽然半导体制造市场也一直存在“严重的市场营销和宣传错误”，但这次，比起台积电和三星的习惯性吹嘘，英特尔的 10nm 芯片的确迟了。

　　2018 年，英特尔工程师曾对外解释过，他们对 10nm 的晶体管密度和制造材料要求太高，以至于超过了对节点本身的追求，才选择延迟发布。

“如今 10nm 仍然受良率和产能所限，才迫使他们将一部分制造任务分出去。但 7nm 将采用 EUV 技术，或许会有扳回一局的机会。”一位工程师特别指出，这次交给台积电的 6nm 订单，其实相当于英特尔的 10nm 工艺。

　　但这绝不意味着英特尔会把自己所有高端芯片订单都交给台积电，因为台积电也有自己的顾虑，它需要更多时间来增加产能。

　　“按照英特尔的出货量，如果要完全满足英特尔对高端芯片（7nm 以下）的全部需求，台积电需要5~8 年的时间来建造额外的晶圆厂，台积电能投入那么多钱吗，不一定。”他指出，

　　因此，这也是外界猜测英特尔将来会在一段时间内采用“制造+外包”这种混合模式的重要原因之一。有分析师预计，分散一部分制造压力，会让英特尔在产品性能方面重新领先于对手。

“外包可以大幅节省成本，聚焦于更先进的制程。对于增加现金流，保证在激烈市场竞争下毛利率没有剧烈波动，是极有好处的。”

　　事实上，英特尔多年来一直在委托台积电制造自己的部分非先进制程产品，从没有 100% 自己造芯片一说。

　　英特尔总裁格鲁夫 1988 年走马上任时，曾到台湾参观台积电。当时正值英特尔砍掉服务器，集中精力搞 CPU 的关键时期。台积电趁此说服他把一部分制造业务交给了台积电。

　　同时，作为行业水平最一流的晶圆制造厂，英特尔也给台积电的产线解决了 200 多个问题，自此台积电的制造能力第一次得到了认证。

　　譬如多年来，英特尔等面向医疗成像以及打印机等终端产品的 Arria 系列 SoC FPGA 硬核处理器，就是交给台积电代工的。

　　图片来自英特尔

　　当然，这次很不一样。

　　因为英特尔把代表了自己制造工艺尊严的高端产品线分了出来。这标志着，英特尔首次主动承认自己的生产能力已落后于台积电。

　　但能不能追上，就要看他们能不能抢回“错过 EUV 的那些时光”了。

　　大象转身

　　造就企业某个成功节点的原因，必然是一项牵一发而动全身的“系统工程”，那么失败也同样如此。

　　仅在 7nm 芯片延迟消息发布后 3 天，英特尔首席工程师兼总裁 Renduchintala 为此“背锅”，宣布离职，英特尔也因此重组了技术团队。此前，英特尔的制造业务由他统筹管理。

　　需要注意的是，在他辞职前一个月，另一位天才级芯片设计大师 Jim Keller 刚刚从英特尔离开，而再往前推 2 年，他们的前任 CEO 科再奇因突然被爆“出轨”而被迫离职。

　　这让很多人从制程工艺路线上的决策失误上，看到了背后隐藏的团队问题。

　　早在今年 3 月，现任 CEO 斯旺就曾通过纽约时报，向外界曝光了英特尔不太光鲜的企业文化——很多自满的管理者们在内部为预算而互相争斗，甚至有些人会隐瞒自己得到的有效信息。

“我们的团队正在改善设计与制造工程师团队之间的合作，他们近年来一直都在彼此疏远。” 他承认，英特尔有些问题已经根深蒂固了。

　　但这个情形对于晶圆制造行业来说是不可思议的。因为台积电无论是工艺还是良率的提升，都是靠苹果、高通等公司的顶级芯片设计师帮忙调出来的。

“我们有世界上最聪明的人，毫无疑问。但问题仍然是，你如何让他们朝同一方向划船？”

　　有在英特尔制程开发工厂工作过的人曾爆料，公司在 2014 年前后解雇了大量有经验的工程师。目前，很多博士生被聘用后在产线工作，没有太多产线经验。

　　“如果有经验的人指导他们，相信很多工作会做的更好，但很多人离开了。”

　　但有人看到了更深层次的问题。

　　一位半导体从业者认为，作为全世界资源最丰厚的半导体企业，却没有赶上 GPU、移动以及 AI 芯片等任何一次产业变革，根本原因在于：

“大公司的整个决策、逻辑、运营方式，已经不再那么鼓励变革性创新了，更多选择的是迭代，这也是他们在 14nm 上纠缠过久的原因之一。所以他们攻占新市场的唯一方法，只有‘买’。”

　　几乎所有个人电脑处理器爱好者都清楚，从 2008 年推出个人电脑微处理器酷睿 i5 一举击败 AMD 后，在此后长达 10 年的时间里，几乎在 PC 市场没有任何竞争对手的英特尔就放慢了创新脚步。很显然，与之密切相关的制造工艺也一定会放慢脚步。

“一方面是大公司都有的弊病，办事低效，傲慢轻敌。” 有行业人士向虎嗅指出，这些问题都能在英特尔身上看到，但并不多。

“另一方面，他们站在顶端太久了。毕竟 AMD 是从跌到几十亿美元的市值一路浴血奋战上来的，而英特尔长期处于高位，不知愁滋味，即便他们在各种新市场做了很多事。”

　　但是，对于大公司来说，如果长时间在无人区跑，方向性错误可能是致命的，CEO 需要在这方面负主要责任。

“你想想，除了自英特尔历史上最有名的创始三杰——诺伊斯、摩尔与格鲁夫，之后有没有让人印象深刻的 CEO 名字？

从英特尔错过移动时代开始，就预示着他们会有这样的一天。” 他感叹。

　　美国的忧虑

　　正如前面有华尔街分析师哀叹“美国芯片时代彻底结束”。一位国内行业人士给出了相同的看法：

“如果说以前全球只有一个国家能够把半导体产业全链条全部吞下，就是美国。为什么？因为有英特尔。只要没有英特尔，美国就不具备半导体全产业链的能力。”

　　所以，如果英特尔未来某天彻底放弃晶圆制造，那么美国就失去了彻底可以与其他国家硬抗的核心力量之一。

　　有意思的是，就在英特尔宣布“将借助外援代工芯片”这个爆炸性消息之前，美国刚刚成功“强迫”台积电耗资 120 亿美元在亚利桑那州建厂。

　　他们在过去几个月，密集发布了一系列半导体制造工厂扶持计划，包括向格罗方德等本土二流芯片制造工厂注资，努力扶正这些亏损企业东倒西歪的身子。

　　而英特尔的这一决定，显然与美国政府的意愿相悖。

　　特别是美国半导体产业协会（SIA，值得注意，英特尔创始人之一诺伊斯是这个协会的第一任主席）在 6 月发布了一份名为《加强美国半导体工业基地分析与建议》的报告，指出：

“美国在芯片制造方面严重依赖亚洲供应商，这是美国在这个产业上的弱点。从长期来看，中国大陆准备通过补贴大力建设 60 多家新晶圆厂，甚至会在 2030 年会成为全球最大的芯片制造国，占比翻番，这是对我们非常不利的。

这可能导致我们失去了中国市场份额的同时，中国自己的份额会有进一步增长。因此我们需要大量公共与私人投资。”

　　图片来自 SIA 在 2020 年 6 月发布的报告

　　目前，美国仅占全球半导体制造产能的 12%，相比之下，超过 50% 由位于中国台湾的台积电包揽，而中国大陆虽然没有在先进制程上占据优势，但凭借“量大”，也在 2019 年拿下 17% 的全球份额。

　　但如今，被寄予厚望的中芯国际正在接收来自政府与股民源源不断的资金，其他晶圆厂也正在陆续拔地而起。从国家长期科技战略来看，美国的确需要对不利局势担忧。

　　因此，他们特意在文件中指出“要资助建立先进的逻辑芯片生态系统，特别是 EUV 工艺和 7nm 以下的制造技术”。

“站在国家战略角度，英特尔也不可能放弃晶圆制造。” 一位产业分析师告诉虎嗅，在解决掉产品延期和量产问题后，英特尔可能会在3~5 年内重新掌握最先进的晶圆制造技术。

　　不过 SIA 也承认，试图将世界上最复杂、成本最高的供应链完全局限在本土，是不切实际的。

　　“但是，半导体技术对于国家经济和安全的重要性，我们认为通过投资加固半导体工业基础，保持技术领先，是非常有必要的。”

　　我是虎嗅科技组的傅博，关注 AI 芯片、自动驾驶、智能制造，欢迎行业人士一起探讨（微信：fudabo001，加微信务必备注）。

　　如对本稿件有异议或投诉，请联系 [email protected]