擠牙膏的英特爾 也有“殺瘋了”的一天么

　　兩個(gè)月前，當(dāng)載著全球首臺(tái)0.55NA EUV光刻機(jī)零件的卡車，出現(xiàn)在英特爾位于俄勒岡州的廠區(qū)時(shí)，半導(dǎo)體行業(yè)開始討論未來英特爾在芯片工藝制程上趕超臺(tái)積電的可能。

　　然而，英特爾向世界表露了遠(yuǎn)不止于此的野心。

　　北京時(shí)間2月22日凌晨，英特爾召開了首屆Intel Foundry Direct Connect大會(huì)，與以往側(cè)重產(chǎn)品展示和技術(shù)分享的活動(dòng)不同，本次會(huì)議只有一個(gè)主題——芯片代工。

　　在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片代工是個(gè)不折不扣的“重要且枯燥”的環(huán)節(jié)，但這次活動(dòng)所展示出的亮點(diǎn)，隨便拎出一項(xiàng)都足以讓人感到驚訝：

　　采用Intel 18A工藝(1.8納米級(jí))的Clearwater Forest至強(qiáng)處理器已完成流片，1.4納米級(jí)的Intel 14A工藝首次亮相。

　　首推AI芯片的系統(tǒng)級(jí)代工模式，提供從工廠網(wǎng)絡(luò)到軟件的全棧式優(yōu)化。

　　已成功拿下微軟的芯片訂單，將采用Intel 18A代工。

　　代工服務(wù)的IP、EDA合作伙伴，包括新思科技、Cadence、西門子、Ansys、Lorentz、Keysight表示工具和IP已準(zhǔn)備就緒。

　　值得一提的是，活動(dòng)現(xiàn)場英特爾還宣布了與ARM達(dá)成合作，未來將支持為基于ARM架構(gòu)的SoC(系統(tǒng)級(jí)芯片)提供代工服務(wù)，這種強(qiáng)烈的違和感，就連前來站臺(tái)的ARM首席執(zhí)行官Rene Hass都打趣地說道：

　　“感覺就像在Windows上運(yùn)行iTuns一樣奇怪。”

　　過去一周，當(dāng)全世界都在討論Sora的革命性進(jìn)步時(shí)，英特爾悄悄拿出了應(yīng)對AI算力需求爆炸的完整解決方案，再一次證明了這位昔日芯片行業(yè)霸主的地位。

　　IDM 2.0，絕境逢生？

　　當(dāng)提起英特爾時(shí)，人們通常會(huì)習(xí)慣性地把它與英偉達(dá)或AMD做對比，但實(shí)際上，英特爾在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展路徑與后兩者截然不同，一個(gè)最本質(zhì)的差異是英特爾是業(yè)內(nèi)少數(shù)采用IDM模式的芯片廠商。

　　所謂IDM，就是指從設(shè)計(jì)、制造、封裝測試到銷售自有品牌IC都一手包辦。

　　與之相對應(yīng)的，一類是諸如英偉達(dá)、AMD的Fabless廠商，他們只做芯片的IC設(shè)計(jì)，芯片制造環(huán)節(jié)完全交由代工廠完成。另一類則是以臺(tái)積電、格芯為代表的Foundry廠商，他們負(fù)責(zé)芯片的代工及封裝環(huán)節(jié)。

　　這種分工模式的好處在于，F(xiàn)abless廠商無需承擔(dān)動(dòng)輒數(shù)十億美元的產(chǎn)線建設(shè)成本，F(xiàn)oundry廠商也無需維持體量龐大的產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)，可以專注于工藝制程的提升。

　　這種分工明確且高效的產(chǎn)業(yè)鏈上下游關(guān)系，是維持摩爾定律在今天仍能存續(xù)下去的前提條件。因此，當(dāng)今還在采用IDM 模式的芯片廠商某種程度上其實(shí)是“非主流”的存在。

　　而英特爾的商業(yè)模式要更加“邪門”。

　　現(xiàn)任CEO帕特·基辛格在2021年上任后，提出了“IDM 2.0模式”。即堅(jiān)持自己生產(chǎn)芯片的同時(shí)，也為第三方芯片設(shè)計(jì)公司提供代工服務(wù)，同時(shí)把部分制程芯片交給其他代工廠，來實(shí)現(xiàn)對自家工藝的補(bǔ)充。

　　這個(gè)設(shè)想聽起來很美好，但即便是完全不了解芯片行業(yè)的人也能夠察覺到一絲端倪：第三方芯片設(shè)計(jì)公司，他們的產(chǎn)品可能本就與英特爾存在競爭關(guān)系，那么他們要如何放心把芯片制造環(huán)節(jié)交由后者呢?

　　打一個(gè)比方，這就像是蘋果對微軟說，“我們正在升級(jí)MacOS系統(tǒng)，如果有需要的話，也可以幫你一起開發(fā)Windows系統(tǒng)。”

　　還有一個(gè)無法忽略的問題是，芯片代工行業(yè)是個(gè)典型的“重資產(chǎn)、長周期”產(chǎn)業(yè)，如果建設(shè)能夠承接第三方芯片設(shè)計(jì)公司的產(chǎn)能，勢必會(huì)讓前期成本大幅增加，這一點(diǎn)在去年的多份財(cái)報(bào)中都已經(jīng)有所體現(xiàn)，比如在2023年第二季度，英特爾在整體營業(yè)利潤率為33%的情況下，其負(fù)責(zé)芯片代工業(yè)務(wù)的IFS部門利潤率為-28%，嚴(yán)重拖累集團(tuán)業(yè)績表現(xiàn)。

　　因此，在IDM 2.0概念被提出后，外界的質(zhì)疑聲始終沒有中斷過。

　　而在去年6月，意識(shí)到IFS部門已經(jīng)成為沉重負(fù)擔(dān)后，英特爾選擇了將該部門拆分出去，未來將獨(dú)立運(yùn)營，并在財(cái)報(bào)中單獨(dú)核算損益。

　　在同一時(shí)間，半導(dǎo)體行業(yè)也迎來了一場巨變。

　　隨著算力需求在全球范圍內(nèi)的激增，負(fù)責(zé)AI芯片代工的主要大廠臺(tái)積電出現(xiàn)明顯的產(chǎn)能瓶頸問題，比如CoWoS先進(jìn)封裝的月產(chǎn)能至今維持在1.3-1.5萬塊(晶圓)，而其中部分產(chǎn)能還要被蘋果M1 Ultra等芯片分走，因此在2023年下半年，出現(xiàn)了英偉達(dá)高性能計(jì)算卡交貨周期普遍延長至12-16個(gè)月的情況。

　　考慮到目前具備先進(jìn)制程的廠商，無外乎臺(tái)積電、英特爾、三星電子三家，且三星電子的在5納米工藝節(jié)點(diǎn)后的良率問題至今仍是個(gè)謎，英特爾成為芯片設(shè)計(jì)廠商為數(shù)不多的代工可選項(xiàng)。

　　這也是英特爾此時(shí)提出“AI芯片系統(tǒng)級(jí)代工”的底氣所在。

　　潑天富貴，英特爾能接住嗎?

　　盡管眼下的英特爾似乎占據(jù)天時(shí)地利，但這家公司現(xiàn)在有實(shí)力在代工行業(yè)中大展拳腳嗎?如果單以市場份額來看，根據(jù)TrendForce的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，英特爾在全球芯片代工業(yè)占比僅為1%。

　　不過，就技術(shù)而言，英特爾仍然算得上是行業(yè)中的領(lǐng)先者。

　　首先是其工藝制程目前處于穩(wěn)步推進(jìn)狀態(tài)。在2021年7月，英特爾曾公布了“四年五制程節(jié)點(diǎn)”的計(jì)劃，即利用四年時(shí)間推進(jìn)Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A和Intel 18A五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)，目的是到2025年重新獲得全球芯片代工的制程領(lǐng)先性。

　　就目前已公開的信息來看，兩款基于Intel 3的產(chǎn)品Sierra Forest和Granite Rapids已經(jīng)分別完成流片及設(shè)計(jì)認(rèn)證后的試生產(chǎn)工作。“埃米級(jí)”的Intel 20A及Intel 18A也預(yù)計(jì)在今年投入生產(chǎn)。

　　英特爾制程節(jié)點(diǎn)規(guī)劃圖，圖片來源：Intel

　　值得一提的是，這兩個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)將搭載，可能是英特爾未來十年最重要的兩項(xiàng)技術(shù)：RibbonFET柵極全環(huán)繞場效應(yīng)管，以及PowerVia背部供電網(wǎng)絡(luò)。

　　簡單地說，前者可以推動(dòng)芯片上的晶體管尺寸進(jìn)一步微縮;后者則是將芯片的電源線及信號(hào)線移植到晶圓背后，從而降低功耗。

　　這兩項(xiàng)底層技術(shù)共同奠定了英特爾代工業(yè)務(wù)的技術(shù)基座，也確保了摩爾定律仍然可以得到延續(xù)。

　　當(dāng)然，眼下行業(yè)內(nèi)還不大需要如此高精尖的技術(shù)，畢竟AI從業(yè)者們所依賴的主力芯片——英偉達(dá)A100，其制程也不過7納米。

　　而就短期來看，AI行業(yè)可能更需要英特爾在封裝環(huán)節(jié)的技術(shù)積淀。

　　在本次會(huì)議上，英特爾宣布將FCBGA 2D+納入英特爾代工先進(jìn)系統(tǒng)封裝及測試的技術(shù)組合之中。這一組合將包括FCBGA 2D、FCBGA 2D+、EMIB、Foveros和Foveros Direct技術(shù)。

　　這一連串晦澀難懂的技術(shù)名詞，讓英特爾具備了滿足不同代工客戶的異構(gòu)集成需求，也讓來自不同供應(yīng)商、用不同制程節(jié)點(diǎn)打造的“芯粒”能夠更好地協(xié)同合作。

　　這里有必要解釋下“芯粒”的概念：可以簡單地理解為一種小型的模塊化芯片。它對于AI行業(yè)的意義在于，能夠?qū)�CPU、GPU、NPU高速連接在同一個(gè)系統(tǒng)中，極大提升異構(gòu)核之間的傳輸速率，在提高數(shù)據(jù)訪問速度的同時(shí)，降低數(shù)據(jù)處理功耗。

　　此外，英特爾也為AI芯片創(chuàng)業(yè)公司，如近期風(fēng)頭正盛的Groq和SiMa.AI，這些潛在的創(chuàng)業(yè)公司客戶做足了準(zhǔn)備。這些公司普遍認(rèn)為專用芯片比通用芯片效率更高，因此在產(chǎn)品研發(fā)上也多集中于構(gòu)建專門用于某些架構(gòu)的芯片，但問題在于這些創(chuàng)業(yè)公司在芯片版圖設(shè)計(jì)上可謂五花八門。

　　因此，在本次會(huì)議上前來為英特爾站臺(tái)的合作伙伴中，可以看到芯片行業(yè)內(nèi)的“EDA五巨頭”(新思科技、Cadence、西門子、Ansys、Lorentz)悉數(shù)到場，以展示英特爾為各型軟件及工具認(rèn)證做出準(zhǔn)備。

　　總的來說，無論是工藝制成還是封裝技術(shù)，亦或是開發(fā)工具，英特爾已初步具備“AI芯片的系統(tǒng)級(jí)代工”能力，但英特爾自此之后真的可以高枕無憂了嗎?

　　顯然不是，一個(gè)最直接的隱患在于，盡管芯片代工部門未來在財(cái)報(bào)上將獨(dú)立核算，但產(chǎn)線的前期建設(shè)及調(diào)試費(fèi)用依然需要英特爾支付。

　　這將是一筆天文數(shù)字。就目前英特爾官方披露的項(xiàng)目進(jìn)展來看，這家公司未來將分別在波蘭、以色列和德國共計(jì)投資626億美元，用于晶圓代工產(chǎn)線修建。在芯片補(bǔ)貼法案的資金遲遲無法到位的情況下，這些投資幾乎完全需要由英特爾承擔(dān)。

　　另外不得不提的一點(diǎn)是，英特爾CEO帕特·基辛格曾多次表示，獨(dú)立之后的芯片代工部門與芯片設(shè)計(jì)部門完全切割，后者在有代工需求時(shí)將評(píng)估市場上的不同方案，綜合成本選擇代工廠，絕對公平競爭。

　　基辛格的確做到了。目前，英特爾內(nèi)部代號(hào)為“Arrow Lake”與“Lunar Lake”的兩款處理器的Computer Tile部分就是交給了臺(tái)積電代工。

　　但長此以往，如果英特爾自家處理器的核心模塊都是由臺(tái)積電代工完成的，其他Fabless廠商又如何能放心地將訂單交給英特爾呢?這恐怕是英特爾代工部門不得不考慮的問題。