半導(dǎo)體世界，變天了

　　今年是2024年，距離第 一塊集成電路發(fā)明已經(jīng)過去近70年，半導(dǎo)體行業(yè)幾經(jīng)變換，市場(chǎng)起起落落，從設(shè)計(jì)代工，到設(shè)備材料，似乎沒有永遠(yuǎn)的主導(dǎo)者。

　　遙望六七十年代，彼時(shí)的PC市場(chǎng)還牢牢掌握在IBM手中，雖然像蘋果這樣的個(gè)人PC獲得了消費(fèi)端的認(rèn)可，但I(xiàn)BM卻擁有著強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在商用領(lǐng)域具有無可爭(zhēng)議的通知地位，但隨后崛起的英特爾卻憑著x86架構(gòu)取而代之，成為了新的霸主。

　　雖然半導(dǎo)體市場(chǎng)動(dòng)輒以五年乃至十年來計(jì)算，但它的發(fā)展速度與技術(shù)風(fēng)向的轉(zhuǎn)變，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出許多人的預(yù)料，市場(chǎng)中的幾位主要參與者或許已經(jīng)經(jīng)歷了多個(gè)周期，但即便是它們，也不敢輕言自己掌握了半導(dǎo)體的未來。

　　而就在過去的10年時(shí)間里，又有新的巨頭正在崛起，它們會(huì)接替霸主的位置嗎?還是成為半導(dǎo)體歷史中的一段注解?

　　Arm架構(gòu)的崛起

　　20年前，英特爾也曾被挑戰(zhàn)過。

　　2003年7月，有國(guó)外媒體針對(duì)當(dāng)時(shí)最著名的兩個(gè)架構(gòu)——x86與PowerPC進(jìn)行了比較，他們分別選擇當(dāng)時(shí)兩個(gè)架構(gòu)下*代表性的CPU，即x86陣營(yíng)的AMD Athlon XP和英特爾奔騰4，PowerPC陣營(yíng)的IBM 750xx (G3)、摩托羅拉74xx (G4)和IBM 970(G5)。

　　其表示，x86 的優(yōu)勢(shì)在于龐大的市場(chǎng)和微軟的統(tǒng)治，有大量的低成本硬件和大量的軟件可在其上運(yùn)行，而其他任何 CPU 架構(gòu)都不具備這種優(yōu)勢(shì)。RISC 也許在技術(shù)上更勝一籌，但由于市場(chǎng)的作用，它只能在利基市場(chǎng)上立足，而市場(chǎng)力量更青睞于成本更低、軟件更豐富的 x86，市場(chǎng)不會(huì)以技術(shù)為依據(jù)，也很少選擇*解決方案。

　　但該媒體也指出，情況可能正在悄悄發(fā)生改變，越來越多的企業(yè)在采用Linux，PC市場(chǎng)正在接近飽和，用戶也不需要那么強(qiáng)大性能的處理器，PowerPC這一架構(gòu)未必沒有翻盤的機(jī)會(huì)。

　　作者還指出了x86的致命問題——發(fā)熱。他表示，x86 CPU 已經(jīng)很熱，需要更多散熱，微處理器報(bào)告出版商的一份報(bào)告指出，英特爾預(yù)計(jì)將在 2004 年開始遇到發(fā)熱問題。

　　他認(rèn)為，由于需要更高的性能，x86 CPU 會(huì)產(chǎn)生大量熱量，但因?yàn)橹噶罴�效率低下，就�?huì)拉高能耗。為了相互競(jìng)爭(zhēng)，AMD 和英特爾需要不斷提高時(shí)鐘頻率，將芯片運(yùn)行到極限，芯片的溫度會(huì)越來越高。而像 970 這樣的 RISC CPU 在這方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兡芤愿�低的功耗提�?競(jìng)爭(zhēng)力的性能，而且不需要將性能提升到極限。一旦芯片縮小到下一代工藝，現(xiàn)有性能的功耗就會(huì)降低。

　　這家媒體大膽斷言，2003年的情況正在發(fā)生變化，Linux 和其他操作系統(tǒng)正變得越來越流行，而這些系統(tǒng)并沒有被鎖定在 x86 或任何其他平臺(tái)上。x86 正在面臨各種問題，而 PowerPC 看起來正逐漸成為 x86 CPU 的真正、有效的替代品，其性能可以達(dá)到甚至超過 x86 CPU，但卻沒有日益重要的功耗或發(fā)熱問題。

　　以今天的眼光來看，這家媒體顯然是只知其一而不知其二，x86固然面臨著散熱問題，但PowerPC也沒好到哪里去，尤其是他所提到的PowerPC G5，雖然比不過奔騰4，但G5的功耗與發(fā)熱也沒好到哪里去，隨著筆記本電腦的興起，以低能耗著稱的PowerPC反而陷入到了自己的困境當(dāng)中。

　　隨著蘋果在后續(xù)的Mac產(chǎn)品中轉(zhuǎn)向英特爾的x86架構(gòu)，PowerPC開始逐漸淡出消費(fèi)端，這是RISC指令集在PC端的重大挫折，而英特爾和AMD還借由消費(fèi)端的成功，將x86的版圖拓展至高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心，由英特爾所推出的 x86 架構(gòu)在PC、數(shù)據(jù)中心和高性能計(jì)算這三個(gè)領(lǐng)域大獲成功，也讓英特爾成功取得了計(jì)算行業(yè)的主導(dǎo)位置。

　　但英特爾的大獲全勝并未持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間，伴隨著2007年iPhone的發(fā)布，一個(gè)名叫Arm的對(duì)手闖入到了它的視線當(dāng)中，ARM架構(gòu)借助手機(jī)這一快速發(fā)展而又無處不在的設(shè)備，成為了x86架構(gòu)新的對(duì)手。

　　AMD在Arm崛起時(shí)正好處在低谷期暫且不論，但英特爾當(dāng)時(shí)獨(dú)占三大領(lǐng)域的蛋糕，作為*的半導(dǎo)體廠商，自然不會(huì)坐視Arm的崛起，從2007年開始，Intel攜ATOM處理器開始對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行拓展，各大PC廠商紛紛響應(yīng)推出了新的上網(wǎng)本，但功耗過高的ATOM，并未在消費(fèi)市場(chǎng)掀起多大的波瀾，對(duì)于手機(jī)平板等設(shè)備更是沒有太多吸引力。

　　到2015年左右，英特爾在移動(dòng)領(lǐng)域的戰(zhàn)略基本宣告失敗，而它的敗北，也讓曾經(jīng)在八九十年代牢不可破的Wintel聯(lián)盟出現(xiàn)了裂痕，微軟與Arm達(dá)成了合作，Windows系統(tǒng)也不再綁定于x86架構(gòu)，Windows on ARM開始嶄露頭角。

　　不過需要注意的是，Windows on ARM經(jīng)歷了一次非常漫長(zhǎng)的蛻變。

　　*個(gè)在 Arm 處理器上運(yùn)行的 Windows 公開版本是Windows RT，它是 Windows 8 的 Arm 兼容分支，于 2012 年底在少數(shù)設(shè)備上運(yùn)行。Windows RT 存在重大限制，最明顯的是完全無法運(yùn)行傳統(tǒng)的 x86 Windows 桌面應(yīng)用，所有應(yīng)用都必須來自生態(tài)匱乏的微軟商店，且根本沒有 x86 兼容模式。

　　造成這種限制的部分原因可能是當(dāng)時(shí)可用的 ARM 硬件有限且性能低下。ARM 處理器仍以 32 位為主，處理器和 GPU 運(yùn)行速度慢，閃存容量為 32 或 64GB，內(nèi)存容量?jī)H為 2GB。即使有 x86 應(yīng)用轉(zhuǎn)譯，轉(zhuǎn)譯后的應(yīng)用程序也會(huì)很糟糕，因?yàn)?ARM 硬件已經(jīng)很難穩(wěn)定運(yùn)行本地內(nèi)置應(yīng)用程序。

　　Windows RT 的消亡是注定的，在 2015 年左右，Windows RT設(shè)備就從市場(chǎng)上消失了，但它卻為之后鋪平了道路，正如當(dāng)時(shí)的 Windows 負(fù)責(zé)人 Steven Sinofsky 所詳述的那樣，微軟做了大量工作來為 Arm 版 Windows 定義硬件抽象層 (HAL)、ACPI 固件和基本類驅(qū)動(dòng)程序，以便操作系統(tǒng)可以在各種勉強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化的 ARM 硬件上按預(yù)期安裝和運(yùn)行，就像在完全標(biāo)準(zhǔn)化的 x86 PC 上一樣。

　　2017 年，Windows 10 首次出現(xiàn)在 ARM 設(shè)備上，支持 32 位 x86 應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換，雖然這個(gè)版本的 Windows on ARM 更像是一個(gè)技術(shù)演示，但它確實(shí)更接近成為 Windows on Arm 成功所需的目標(biāo)：x86 版本 Windows 的直接替代品，對(duì)于非技術(shù)用戶來說，這兩個(gè)版本基本上沒有區(qū)別。

　　下一次重大進(jìn)步出現(xiàn)了2020 年，微軟宣布預(yù)覽適用于 ARM PC 的 64 位英特爾應(yīng)用程序翻譯，伴隨著后續(xù)的不斷改進(jìn)，目前ARM 版 Windows 雖然還存在一些兼容性差距，尤其是在外部配件和專用軟件方面，但絕大多數(shù)生產(chǎn)力應(yīng)用程序甚至游戲現(xiàn)在都可以在 ARM 版 Windows 上順利運(yùn)行，無需用戶或開發(fā)人員干預(yù)。

　　如今，搭載高通驍龍X Lite的PC設(shè)備即將大規(guī)模上市，這或許是自2012年以來，ARM對(duì)x86傷害*的一次，雖然此前也有蘋果的M系列芯片出現(xiàn)，但macOS的封閉生態(tài)決定了其影響力有限，但高通乃至更多ARM處理器廠商不同，它們會(huì)對(duì)x86 Windows造成最直接的影響，吃了二十年多年的鐵飯碗，現(xiàn)在好像也沒有那么牢固了。

　　另外，ARM也不局限在消費(fèi)端，它還在服務(wù)器端對(duì)x86發(fā)起了進(jìn)攻，在過去的幾年時(shí)間當(dāng)中，ARM服務(wù)器的數(shù)量正在快速膨脹，根據(jù) Gartner 的數(shù)據(jù)，2020 年約為 77,000 臺(tái)，2021 年為 252,100 臺(tái)，2022 年預(yù)計(jì)為 540,400 臺(tái)。但預(yù)計(jì) 2023 年將出貨 934,600 臺(tái)，2024 年將出貨 171 萬臺(tái)，2025 年將出貨 254 萬臺(tái)，2026 年將出貨 320 萬臺(tái)。

　　很明顯，ARM正在吃掉x86服務(wù)器的增量，這對(duì)于英特爾和AMD來說都是一個(gè)巨大的噩耗，未來ARM或許不能成為服務(wù)器市場(chǎng)的主流，但毫無疑問的是，它會(huì)占據(jù)自己的一畝三分地，成為許多OEM廠商的選擇。

　　從消費(fèi)端到商用端，ARM與x86兩種架構(gòu)正在形成分庭抗禮之勢(shì)。

　　海力士的逆轉(zhuǎn)

　　海力士雖出生豪門，但并非真正的天選之子。

　　2001年3月，現(xiàn)代電子與LG半導(dǎo)體合并，海力士正式誕生，2001年8月，海力士的結(jié)構(gòu)調(diào)整為 "內(nèi)存半導(dǎo)體專家"，正式從現(xiàn)代集團(tuán)中獨(dú)立了出來，但這家公司此時(shí)已經(jīng)負(fù)債累累，走到了破產(chǎn)的邊緣。

　　對(duì)于2002年底的海力士來說，外部是全球經(jīng)濟(jì)放緩、半導(dǎo)體行業(yè)衰退、貿(mào)易摩擦、美光收購(gòu)，內(nèi)部是缺乏技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)、并購(gòu)后的組織管理、缺乏資金等。屋漏偏逢連夜雨，此時(shí)美國(guó)、歐盟和日本還對(duì)海力士的DRAM產(chǎn)品征收反補(bǔ)貼稅，海力士的內(nèi)存業(yè)務(wù)舉步維艱。

　　為了拯救公司，海力士的管理層推行了四大舉措，分別是技術(shù)創(chuàng)新、業(yè)務(wù)調(diào)整、加強(qiáng)伙伴關(guān)系與引入更多融資，包括成功開發(fā)出0.15微米工藝，大幅精簡(jiǎn)旗下的業(yè)務(wù)，處置了一部分非核心業(yè)務(wù)和資產(chǎn)，與意法半導(dǎo)體就NAND閃存開發(fā)達(dá)成戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系等等。

　　在2004年短暫恢復(fù)元?dú)夂�，海力士又遇到了新的困境�?007年左右，全球半導(dǎo)體供應(yīng)過剩導(dǎo)致 DRAM 價(jià)格暴跌，同時(shí)也引發(fā)了歷史上最嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)衰退，所有DRAM廠商都在這場(chǎng)衰退中受到了重創(chuàng)。

　　在海力士持續(xù)衰退的情況下，韓國(guó)的SK集團(tuán)站了出來。2011 年 7 月，SK 集團(tuán)的旗艦公司 SK 電訊提交了收購(gòu)海力士的意向書，通過收購(gòu)海力士，SK集團(tuán)在能源化工和信息通信技術(shù)兩大增長(zhǎng)支柱之外，又增加了第三大增長(zhǎng)支柱——半導(dǎo)體，大大加強(qiáng)了SK全球化的業(yè)務(wù)能力。

　　在收購(gòu)?fù)瓿珊�，SK 就開始向海力士投入海量的資金。而海力士在 2012 年第二季度就恢復(fù)了盈利，2013 年、2014 年、2015 年和 2017 年，SK海力士的銷售額和營(yíng)業(yè)利潤(rùn)均創(chuàng)下了歷史新高，海力士如今早已成為了了SK*的搖錢樹之一。

　　但對(duì)于被SK收購(gòu)的海力士來說，三星是它繞不過去的一座大山。

　　從上面的表格我們也能看到，從2016年到2019年，三星在DRAM市場(chǎng)中絕大多數(shù)時(shí)候都保持在45%左右的份額，說是遙遙*也不為過，不止DRAM，它在NAND市場(chǎng)中也有強(qiáng)大的統(tǒng)治力，而且三星的逆周期投資，曾經(jīng)干倒了包括爾必達(dá)和奇夢(mèng)達(dá)在內(nèi)的一眾內(nèi)存廠，如何擺脫三星在這一領(lǐng)域的影響力，就是海力士所面對(duì)的*問題。

　　海力士選擇了彎道超車，它與AMD合作研發(fā)的HBM，雖然在發(fā)布之初并未掀起太大波瀾，但隨著2022年底的AI爆火后，HBM迅速成為了近幾年內(nèi)存市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品，而海力士于 2021 年 10 月率先量產(chǎn)HBM3，在這一項(xiàng)技術(shù)上遠(yuǎn)勝三星，也讓它牢牢抓住了英偉達(dá)的心，成為了目前HBM市場(chǎng)的*供應(yīng)商。

　　而三星卻在技術(shù)路線上出現(xiàn)了判斷失誤，它選擇的 TC NCF遠(yuǎn)不如海力士的MR-MUF來得穩(wěn)定，據(jù)分析師透露，三星HBM3芯片的生產(chǎn)良率約為10%~20%，而SK海力士的HBM3良率可達(dá)60%~70%。

　　根據(jù) Merits Securities 的數(shù)據(jù)，今年*季度，SK 海力士占據(jù)了 59% 的 HBM 市場(chǎng)份額，而三星電子占據(jù)了 37%，如果三星不能抓緊時(shí)間解決自己在HBM技術(shù)上存在的問題，未來內(nèi)存霸主的名頭就可能會(huì)讓位給另一家廠商。

　　三星笑傲內(nèi)存市場(chǎng)三十余年，如今卻栽倒在一塊小小的HBM之上，DRAM市場(chǎng)的格局也有幾率因此改寫，與其說是命運(yùn)捉弄人，倒不如說它沒有真正把握到半導(dǎo)體市場(chǎng)的風(fēng)向。

　　寫在最后

　　誰能掌握半導(dǎo)體市場(chǎng)的未來?英特爾在處理器上沒有做到，三星在內(nèi)存上沒有做到，在半導(dǎo)體的其他細(xì)分領(lǐng)域中，也沒有廠商能夠做到。

　　例如半導(dǎo)體設(shè)備中最關(guān)鍵的光刻機(jī)，在尼康和佳能這兩家日本廠商在上世紀(jì)掌握光刻市場(chǎng)時(shí)，恐怕也沒料到，由于自己對(duì)浸潤(rùn)式技術(shù)的判斷失誤，荷蘭的ASML會(huì)在日后以碾壓的勢(shì)頭取代它們。

　　再比如汽車算力芯片市場(chǎng)，過往由傳統(tǒng)大廠恩智浦、瑞薩和TI等廠商所牢牢把握，它們和本國(guó)的汽車廠商達(dá)成了看似牢不可破的聯(lián)盟，但新能源汽車的崛起卻輕易在這道防線上撕開了口子，高通、英偉達(dá)乃至更多廠商的芯片出現(xiàn)在了汽車之上，老牌廠商的統(tǒng)治力不復(fù)存在。

　　雖然我們無法預(yù)料日后哪一家半導(dǎo)體廠商會(huì)崛起并成為新的霸主，但唯有一點(diǎn)可以確認(rèn)，固守成規(guī)只會(huì)走向衰落的結(jié)局，只有那些銳意創(chuàng)新不斷嘗試的廠商才真正笑到最后。