抢苹果的订单暂时无望,英特尔做局代工,能否靠“芯粒”逆势翻盘?

电子芯技术 2022-07-15

英特尔苹果公司代工

5664 字丨阅读本文需 12 分钟

在一个格局已定的成熟市场想翻盘,很难。要从好牌都在对手手上的牌局里力挽狂澜,唯有重新定义规则、重新洗牌。

7 月 13 日消息,为了建立能够与三星和台积电抗衡的晶圆代工业务,英特尔正积极从三星和台积电等竞争对手中聘请高管和资深员工。

目前全球芯片代工市场,台积电地位无人撼动。最近有媒体爆出,台积电正酝酿今年第三季度调涨8英寸成熟制程代工报价,这将是继去年9月台积电代工全面涨价之后的再次调价,去年涨价最高幅度达20%。与此同时,台积电也将在4月给员工例行调薪,加薪8%。尽管频频涨价,用户依然追着台积电下单、加单。台积电日子过得顺风顺水,令正大踏步推进代工的英特尔,分外眼馋。

英特尔的意图非常清晰:大规模投资买厂、建厂,意在扩大代工产能、扩大代工产品线;组建新标准联盟,开放内核授权,加入“对手”联盟,设立代工基金,意在改写代工市场现成规则,重建代工新秩序、建立新牌局。

1、抢苹果的订单,暂时无望

苹果是芯片代工市场兵家必争的客户,是风向标。这些年,芯片代工界似乎有不成文的“约定”:谁拿下苹果,谁就能坐上代工“一哥”的位置,所以这些年三星和台积电围绕苹果的争夺一直就没有消停过。现在苹果在台积电手里,是台积电的第一大客户,其iPhone13的核心芯片A15就由台积电代工,目前台积电是全球芯片最大的代工企业,占有超过50%的市场份额。

英特尔CEO帕特·基辛格在去年三月宣布IDM2.0战略时表示,希望争取苹果这样的客户。一年时间过去,苹果订单并未交给英特尔,而且苹果还破天荒地接受了台积电的芯片涨价(每次台积电整体上调代工价格,都会给予苹果“最惠待遇”只涨一丁点,就怕苹果转投其他对手)。现在苹果不仅接受了台积电涨价,今年又包下了台积电4纳米约12-15万片的产能,用于苹果A16处理器的代工,预计今年第三季度量产。

台积电 “一哥”地位并不是一夜之间长成的,而且在台积电生长的过程中,英特尔扮演了重要角色,如果有预知台积电会成为自己代工路上的最大对手,英特尔早年一定不会给台积电背书。

台积电诞生于1987年,晶圆代工这种商业模式刚一问世,谁都不敢“第一个吃螃蟹”,把代工订单交给一个新厂。如何建立行业的信任,台积电创始人张忠谋利用原来工作时的人脉,找到了英特尔总裁安迪·格鲁夫,将其请到工厂,对台积电进行认证。面对格鲁夫一口气提出的200多个问题,张忠谋亲自组队进行24小时攻关,终于通过认证并拿下英特尔订单。有了英特尔的订单做背书,才拉开台积电的代工事业的辉煌序幕。

当然,台积电这三十年的发展也并非一帆风顺,这期间,战联电、战三星等对手,抢高通、抢苹果等大客户,中间有很多惊心动魄的故事。尤其是苹果,这种多金又稳定的客户,是全球代工市场的“肥肉”,谁都希望将其纳入囊中。早前,苹果是三星代工的客户,在苹果推出iPhone、三星也发布手机彼此有竞争关系之后,台积电乘机将苹果抢了过来;后因三星在制程上的领先,又将苹果的代工订单夺了回去;2015年,三星代工的苹果A9芯片出现发热问题,台积电又将苹果芯片代工夺了回来。

现在看,英特尔想把苹果芯片订单抢过来的计划,暂时无望。代工市场有代工市场的规则,其中的信任、供货周期、品质保障等等一系列关系的建立,需要时间,需要契机。更关键的是,苹果在意的先进制造工艺上,目前台积电在7nm 、5nm市场完全占据主导地位,从未来布局上,其依然保持领先。在几家芯片代工巨头的未来规划中,台积电将在2022年下半年量产3nm工艺,2025年2 nm工艺实现量产;三星电子将于2022年上半年开始生产首批3nm芯片,第二代3nm芯片预计将于2023年开始生产,2025年推出2nm工艺;而英特尔相当于7nm的Intel 4预计在2022年下半年投产,Intel 3将在2023年下半年投产。

不久前,对英特尔来说又一个坏消息传来。在苹果发布会上,苹果推出的最新款电脑Mac Studio非常亮眼,新款Mac Studio之所以强,是因为有厉害的核心处理器芯片M1 Ultra,而这个厉害的芯片是苹果与台积电紧密捆绑的结果。

有分析师表示,M1 Ultra技术非常依赖来自台积电的底层芯片制造工艺。因为M1 Ultra芯片其实并不是新产品,而是由两个苹果此前推出的M1 Max芯片通过UltraFusion拼接技术拼接在一起,而UltraFusion非常依赖台积电新制造工艺,如果台积电的新制造工艺在苹果身上“试爽”,就意味着未来苹果将与台积电捆绑得更紧密,而且台积电有可能将这样的先进封装技术用在更多的客户身上。

传统SoC制造技术的竞赛上,英特尔追赶尚需要时日,而且英特尔往前跑,台积电、三星也不会就地等待。在原有的维度下竞赛,英特尔很难有超越对手的希望,好客户的订单就很难落到英特尔手里。

所以,是时候重新定义芯片新维度、重建芯片代工牌局的时候了。

2、芯片代工行业现状

要分析英特尔芯片代工的前景,我们需要首先来简单分析一下目前晶圆制造领域的发展状况。

请注意,本文中隔壁老邢不关注整个供应链的情况,而只是对制造环节进行简要介绍,所以将不会提及用于制造芯片的原材料或者光刻机等设备提供商的情况。

简而言之,半导体制造行业的企业按照设计能力和制造能力的不同可以分为三个层级。英语单词分别是Fabless, Foundry和IDM。

首先,Fabless (无厂化公司)就是指只从事芯片设计和销售,不从事生产的公司。高通、AMD、苹果以及英伟达都是这类企业,它们都有自己芯片设计知识产权,但都需要别的代工厂把这些设计变成实物。

我们可不要小看了这些企业,芯片的研发和设计是一个真正需要大量脑力和人才资源的领域,虽然不需要投入很多钱在生产环节,但是对研发的投入是十分可观的。

目前无厂化的芯片设计企业的数量相对另外两种来说较多,这并不表示这些公司的科技含金量一定偏低。因为芯片设计还有前、后端之分。前端相对于后端更加容易一些,所需要的门槛也更低些,所以有很多小公司聚集在前端领域。

而后端产业公司诸如AMD和英伟达这些企业的研发实力非凡,近年来估值也非常高。比如,截至3月11日,英伟达的PE为56.66,作为IDM的英特尔只有9.39。

芯片制造通常包括设计、集成电路的精密制造和封装三大步骤。该行业最初的商业模式是将这三者结合起来的,这样的公司也被称为集成设备制造商(IDM)。目前只有很少的公司仍然采用这种模式,英特尔按照年收入来说它是整个行业的领导者。

这类企业一般自己就占据了芯片产业价值链的各个环节最赚钱的部分。一般认为,IDM企业是芯片所有企业中最龙头的企业,全世界这类企业的数量五个手指头就数得过来。我们真正熟知的可能只有三星和英特尔。

最后,Foundry 一般被人称为代工厂。这类企业没有芯片设计职能,而主要负责代工生产芯片设计公司的实体产品。然而,此类企业的科技含量绝对不可小视,比如台积电就专注芯片制造工艺和制程的发展,致力于推动摩尔定律的极致实现,为各行各业需要芯片的企业供货。大陆的中芯国际也是这类企业中的佼佼者。

这类代工企业要成功往往需要几十年的人才培养和累积,需要几十年的制造工艺积累以及连续几十年的大笔资金投入到固定资产中。可以说经营难度相较无厂化企业只增不减,属于“干活最累还有可能吃力不讨好”的角色。

截至2020年底,台积电的固定资产总额达到惊人的480亿美元,而英伟达和高通的固定资产分别约为23亿和38亿美元。这就对台积电的资产运营效率提出了更高的要求。

更让人唏嘘不已的是,台积电这些动辄几十、上百亿美元投入进去所建立的新生产线往往可能面临没过几年就跟不上技术发展而遭到淘汰的命运。

面对如此程度的困难,英特尔生产自己所设计的芯片已经需要投入大量的资源,何苦还要去重点发展代工业务,去帮助别的企业生产芯片呢?

可能为以下两点:

第一、晶圆代工市场增长迅猛,2021年已经超过1000亿美元。根据IC Insights 分析,全球晶圆代工市场到2023年将超过1300亿美元。这对英特尔来说是一块大蛋糕,其重返芯片代工领域将帮助它实现收入的增长。英特尔已经宣布计划在2026年实现约90亿美元的代工收入,占据其2021年收入(约750亿美元)的12%。

第二、英特尔感受到来自台积电和三星的强大竞争压力。截至3月11日,台积电的总市值已经高达约3.32万亿人民币,而英特尔作为台积电传统的“甲方”和行业公认老大哥,总市值才约1.18万亿人民币。2021年全年,台积电年营收达到约560亿美元,与英特尔约750亿美元年营收的差距已经不那么遥不可及。更让英特尔担心的可能是台积电和三星都正在美国建设芯片代工厂,并都准备享受美国政府对于芯片制造领域潜在的巨额补贴。卧榻之侧岂容他人鼾睡,英特尔不会放弃美国政府补贴这块大肥肉。

3、靠“芯粒”,逆势翻盘?

怎么重建牌局,怎么才能让业界摆脱对工艺节点微缩的痴迷?“画饼”是一个方法。在翻箱倒柜自家的诸多技术,进行综合评估之后,英特尔想到了一条出路:异构集成,把不同工艺架构、不同指令集、不同功能的硬件组合成一个计算系统。而这条路在复杂度、成本上将大幅降低,同时效率、性能大幅提升,满足了业界对于未来的几乎所有诉求。

于是,3月3日,英特尔联手AMD、Arm、高通、台积电、三星、日月光、谷歌、Meta、微软等十大行业巨头联合成立了Chiplet标准联盟,推出了通用Chiplet高速互联标准“Universal Chiplet InterconnectExpress”(通用芯粒互连,简称“UCIe”)。有了UCle标准,这意味着不同芯片厂商和不同制作工艺之间建立统一“沟通用语”,参与联盟的芯片厂商可以共用一套语言系统。基于此,各公司技术壁垒被打破,实现真正的互联互通,极大程度上降低复杂芯片的研发和制作成本。

“芯粒互联”标准使得用“搭积木”的思路设计和制造芯片变成了可能。通过将复杂芯片的不同功能分区制作成单独芯片,再使用先进封装,将这些不同工艺节点和不同材质的芯片组合在一起,形成一个系统芯片,突破传统SoC制造面临的诸多挑战。Chiplet与单片SoC和IC载板相比较,在设计时间、风险、功耗等方面具有优势,特别是成本和性能优势。

从业界的角度看,“芯粒互联”通过异构集成的方式让摩尔定律得以延续,让整个产业界从芯片设计、制造、封装等各个环节都将大获收益,业界没有理由不认同。对于台积电、三星等对手,虽说该联盟是英特尔提议,但其能够做大代工蛋糕,未来将给整个代工市场数倍的扩大效应,对于各个环节都将利益均沾,何乐而不为。目前各个代工巨头也都看到了工艺微缩逼近物理极限的天花板,寻求新路径也是必须之选。

从英特尔的角度看,开辟新思路,建立新维度,就可以不在原来的老路上“死磕”“内卷”,英特尔代工有机会在这轮新洗牌中,赢得先机,抢回包括苹果在内的更多头部客户,获得更多新的客户。在这个联盟的首批成员中,已经呈现出这样的曙光,因为既然包括了台积电、三星等代工企业,也包括微软、谷歌、Meta等潜在客户,这些巨头未来都有大量的定制芯片需求。

“UCIe”看起来是十几个巨头联手推出联盟,但核心推手是英特尔,因为芯粒互联的UCIe1.0版本没有制定全新的标准,而是首先统一使用英特尔公司成熟的PCle(PCI Express)和 CXL(Compute Express Link)互联总线标准,前者提供广泛的互操作性和灵活性,后者可用于更先进的低延迟/高吞吐量连接。众所周知,任何标准都靠技术支撑,在协议标准之下,谁的实现技术最优,谁的能力最强,成本最低,谁就最能赢得客户,这个定律任何时候都适用,“芯粒互联”标准同样如此。至少在UCIe1.0版本里,都是英特尔的“技术影子”。

应该说,异构集成是续写摩尔定律的有效路径之一,已是业界共识。在这样的共识之下,各个企业都在积极研发异构集成的“拼接互联”技术。目前看,在UCIe联盟中,英伟达与苹果并不在其中,因为英伟达有自己独有的高速互联技术。

英特尔的高明之处在于,其用行业标准的思路,邀请整个生态一起来玩。在玩生态方面,英特尔有多年经验,正是靠着生态的思路,英特尔在数据中心领域打败了原来的IBM、Sun等众多老牌玩家,逆风翻盘。

现在,英特尔希望用“芯粒”在代工领域,再次逆风翻盘。

4、重塑能力,改造基因

当然,仅仅是给业界洗脑,塑造对自己有利的竞争维度,远远不够,英特尔要想做好代工这门生意,还必须更彻底洗心革面,重塑能力,改造基因。

这几天,英伟达CEO黄仁勋在电话采访中释放出有可能将代工订单交给英特尔的事,在业界引起轩然大波。黄仁勋同时表达,合作的事没那么快,而且英特尔要想做成这笔生意,还得有很多改变,包括整合供应链、改变企业文化等。英特尔CEO帕特·基辛格对此很是兴奋,印证了双方正在洽谈中。

为了代工,帕特·基辛格确实是拼了。

首先是扩产能、扩产线。先是去年投资200亿美元在美国建立两座晶圆工厂,最近又花了190亿美元在德国马格德堡建厂,目标是着力生产小于2纳米的芯片。同时帕特·基辛格还透露,未来十年将在欧洲共计投资877亿美元,包括在法国设立芯片研究中心,扩大在爱尔兰的现有生产基地,并在意大利构建封装厂(目前在洽谈中)。

英特尔除了自己在全球各地大肆建厂,并购是帕特·基辛格又一个破局求生之举。不久前,英特尔以54亿美元买下高塔(Tower Semiconductor)。尽管这桩并购尽管价格不是很高,但意义重大。高塔在产能的地区布局、产品类型、技术差异化等维度,都与英特尔IFS(英特尔代工事业部)有互补效应。英特尔的优势是数字芯片,所以原有的代工厂都集中在这些维度,但事实上,模拟芯片才是芯片领域“闷生发财”的主儿,尽管模拟芯片只占整个芯片产业的15%左右,但竞争同行少,所以巨头们赚到的利润就比数字芯片要高。有数据显示,美国的亚德诺公司(ADI)和凌特公司,在整个周期中的平均毛利率可以达到60%~76%。

模拟芯片如此高的利润,正是帕特·基辛格想要的,有分析师表示,英特尔当下的困局是利润率低。而且去年全球缺芯,很大一部分是模拟芯片,所以英特尔买下高塔,说明帕特·基辛格还真是眼光很“毒”,高塔提供CMOS、CIS、电源、功率器件、射频模拟器、MEMS等多种产品的代工在以色列、意大利、美国、日本有制造工厂,是全球MEMS代工TOP10的企业,年产初制晶圆200万片,其服务的移动、汽车、电源等都是高增长市场,无论是市场领域、技术产品,还是地缘覆盖,都是英特尔代工要补的短板。

其次是拥抱RISC-V。作为一家以x86架构起家的企业,业界戏称“其拥抱RISC-V相当于违背‘祖宗’之意,自己革自己的命;但为了代工业务,对于帕特·基辛格来说,没有什么不可以的。

在英特尔加入RISC-V基金会的官宣中表示:“英特尔代工服务客户解决方案工程副总裁 Bob Brennan 将加入 RISC-V 董事会和技术指导委员会。”而且在加入基金会后,英特尔宣布了由英特尔代工服务 (IFS) 主导的多项福利给 RISC-V 社区,包括IFS将赞助一个开源软件开发平台,该平台允许实验自由,包括整个生态系统、大学和财团的合作伙伴。IFS 战略将提供针对英特尔工艺技术优化的范围广泛的领先知识产权 (IP)。

再次是开放X86授权。一直以来,英特尔对于x86的软核和硬核的授权都极为谨慎,但为了代工,现在英特尔就没有什么不能破的戒了。BobBrennan称:“我们拥有所谓的多ISA(指令集架构)战略。这是英特尔历史上第一次将x86软核和硬核授权给想要开发芯片的客户。”通过对x86软/硬核的授权,英特尔能够吸引想要打造多ISA芯片的客户,使其采用英特尔代工服务。加上此前与高通的合作,现在,英特尔终于成为一家同时支持X86、ARM、RISC-V三种指令集架构代工企业。

最近英特尔还宣布在代工服务(IFS)中成立专门的汽车团队,从三个维度为汽车制造商提供完整的解决方案:一是开放中央计算架构,该架构将利用基于“芯粒”构建模块和先进封装技术,针对技术节点、算法、软件和应用的优化解决方案提供显著的灵活性,以满足下一代自动驾驶汽车的计算需求;二是推出汽车级代工平台,与Mobileye合作让IFS能够为汽车客户交付先进的制程技术;三是实现向先进技术的过渡,IFS将为汽车制造商提供设计服务和英特尔的IP。

在上一个十年的智能手机时代,成就了苹果、高通、ARM,而下一个十年是智能汽车的时代,谁会成为智能汽车时代的“苹果”?充满了不确定性,而英特尔想要做的是,用IFS汽车团队贴身服务,将所有可能成为“苹果”与“高通”的汽车企业、芯片企业“一网打尽”。

来源:财经早餐,IT之家,科技有态度

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