近些年,10nm及更先進制程“俱樂部”只剩下臺積電、三星、英特爾這三個成員,而隨著英特爾10nm進展遲緩,其在先進制程圈子的存在感越來越弱,特別是在2020年,英特爾CEO對外承認7nm進程依然緩慢,不得不延遲至少半年,這一消息如同宣判在最先進制程領域,只剩下臺積電和三星這兩個玩家,英特爾又被甩在后面了。
然而,就在上周,情況似乎又發生了變化,英特爾新任CEO帕特·基辛格對外宣布了該公司最新的“IDM 2.0”戰略,吸引了全球半導體業的目光。該戰略的重要一項,就是宣布英特爾7nm制程進展順利,采用該制程節點工藝的Meteor Lake計算芯片預計在2021年第二季度開始tape in。
7nm利好消息的發布,似乎一下子又將英特爾拉回最先進制程“俱樂部”,臺積電、三星、英特爾三強鼎立的局面依然存在。同時,這一消息對于英特爾來說很重要,因為在全球頂級半導體制造競爭陣營里,英特爾是絕不會允許自己掉隊的,即使是短暫“走神”,也必須在最短的時間內補齊短板,只有這樣,才能真正在與臺積電、三星的競爭當中有說服力,畢竟,對于這三家來講,最先進制程的量產才是硬道理,才能保持在行業內頂層的影響力。
在7nm利好消息的基礎上,英特爾還宣布大規模擴產,計劃投資約200億美元,在美國亞利桑那州的Octillo園區新建兩座晶圓廠。新晶圓廠將為英特爾現有產品和客戶不斷擴大的需求提供支持,并為代工客戶提供所承諾的產能。同時,還組建了一個全新的獨立業務部門——英特爾代工服務事業部(IFS),以全面擴大晶圓代工業務。
談到英特爾的晶圓代工服務,要追溯到10年前了,大約是在2012年前后,當時,英特爾采用其20nm制程工藝為Altera代工生產FPGA,消息傳出后,業界一片嘩然,因為這位芯片行業霸主,經典的IDM大廠,在那之前的很多年內,都是看不上晶圓代工業務的,最起碼公開宣傳是這樣的。實際上,在為Altera代工生產芯片,也并不能證明該公司當時就完全改變了對晶圓代工的看法,很重要的一個原因應該是雙方有了深入的交流與戰略合作,之后,英特爾就收購了Altera,為其逐步成型的XPU產品戰略補上了FPGA關鍵一環。
也正是從為Altera代工生產FPGA開始,英特爾似乎也看到了晶圓代工這一商業模式的可取之處,特別是在2012年前后,以及之后的幾年里,智能手機快速發展,高通就是憑借其在3G方面的提前布局,占領了先機,在當時的市場風光無限,市值一度超過了英特爾。而手機相關芯片,特別是處理器是晶圓代工市場的龍頭產品,三星和臺積電都因此大賺。這也刺激了英特爾,不但看到了代工生產芯片的巨大商機,從而進一步涉獵該領域,同時也大力度投入手機處理器的研發,無奈錯過風口,鎩羽而歸。
手機處理器沒有成功,晶圓代工業務進展也不順利,畢竟Foundry和傳統IDM的商業模式有很大區別,Foundry涉及到太多的客戶技術、產品、規格、PDK,以及長期的合作積累和信任關系,這些方面,以臺積電為代表的各大晶圓代工廠積累了多年,英特爾要想贏得它們的客戶,難度極大。
在晶圓代工方面,英特爾經過這些年的積累,似乎有了更多心得。此次,借著新CEO上任,以及全球芯片產能嚴重短缺的契機,這家傳統霸主推出了IDM2.0戰略,時機恰到好處。
靈活與執著
近些年,隨著應用需求、技術,以及市場格局的變化和發展,IDM也在發生著各種變化。如越來越多的傳統IDM廠商將其產能外包給Foundry,同時,IDM接單其它廠商的芯片外包代工業務也越來越普遍。另外,還有一些IDM將其芯片工廠全部或部分出售,減小體量,輕裝上陣,將精力和資源集中到最具競爭力的核心業務上,在過去一段時間內,業界傳聞,英特爾就有可能走上這條路,不過,這一傳聞被該公司否定了。
在IDM變化愈加多端的時候,各大Foundry的業務則愈加精進,市場需求也愈發反映出Foundry模式的正確性,臺積電、聯電、格芯等廠商不斷在各自擅長的板塊精益求精,對其業務模式越來越自信。
英特爾的IDM2.0戰略正是在這種背景下推出的,IDM2.0這一概念,不禁讓我們想起了前兩年常被業界提起的CIDM和虛擬IDM等模式,特別是在中國大陸,由于半導體產業基礎較弱,缺乏有全球影響力的IDM,在政府的支持下,CIDM和虛擬IDM等模式應運而生,其涵義是包括IC設計公司在內的多家廠商或機構合作興建晶圓廠,共享其產能,從而實現資源的靈活和最大化利用,并攤薄每家廠商或機構的成本。
英特爾的IDM2.0,其中很重要的一環就是新建兩座晶圓廠,并進一步深化代工業務,這與以上提到的CIDM和虛擬IDM有相同之處,那就是具有很好的靈活性,特別是在產能緊缺的當下以及未來幾年,英特爾新擴充的產能進可攻,退可守。拓展的產能可以很好地為其新晶圓代工業務部門服務,發展順利的話,可以進一步擴產,不順利的話,由于其自身CPU的產能就很吃緊,多出的產能則可以用于生產自家CPU。
相對于英特爾的靈活,晶圓代工龍頭臺積電的業務發展則一直朝著縱深方向深入發展,產能拓展的針對性更強,這主要得益于其多年經營積累的技術和行業經驗,特別是大量客戶長年給予的各種產品、技術、市場和行業需求反饋,使其可以更加有的放矢地興建新的晶圓廠和封測廠。例如,臺積電正在建設當中的3nm和2nm制程產線,已經有相當一部分產能被預定,這就使其在技術和產能拓展方面更加胸有成竹。
競爭抓手
雖然英特爾發布IDM2.0戰略并不是要與臺積電爭個高低,但如果該策略發展較為順利的話,則在客觀上必然會與臺積電形成競爭關系。
談到晶圓代工競爭,主要體現在技術和客戶數量和關系上。在客戶方面,有著30年深厚積累的臺積電顯然占據絕對優勢地位。而在技術側面,就制程而言,臺積電同樣具備很大優勢,英特爾要新建兩座晶圓廠,如果現在開始建造的話,估計最快也要2024年才能順利開出產能,制程預計是7nm到3nm左右,而以臺積電目前的先進制程技術來看,3nm制程最快在2022年中旬就可以開始量產,到了2024年,不僅2nm有望實現量產,還有可能實現1nm制程的試產。因此,在制程方面,臺積電依然占據優勢地位。
不過,在晶圓代工技術層面,英特爾并非全無競爭力。由于制程節點微縮進程受限,摩爾定律逐漸失效,近些年,在先進芯片制造方面,業界開始走chiplet路線,即先制造出多個單獨的die,然后用特殊的封裝工藝將它們整合在一起,形成介于SoC和SiP之間的芯片形態,相對來說,其對先進制程節點的要求沒那么高,這顯然是有利于英特爾的。而在當今的半導體界,英特爾、臺積電和AMD是chiplet的最強代表。特別是英特爾和臺積電,都有各自完整的chiplet芯片制造和封裝技術,且各成一派,具體的技術名稱和細節就不在此贅述了。總之,chiplet是行業發展的一個重要趨勢,憑借在芯片制造和封裝方面的傳統優勢,英特爾在這方面與臺積電旗鼓相當。這在未來的晶圓代工市場很有競爭力。
實際上,英特爾已經開始將chiplet技術應用于其最先進的CPU了,而合作伙伴正是臺積電。英特爾的CPU芯片塊(tiles)將委托臺積電代工,后者將代工生產CPU運算核心以外相對不重要的die,核心的單位仍由英特爾自家制造。由此來看,當下,這兩大巨頭的合作關系大于競爭關系。
真正的威脅
放眼未來,晶圓代工的市場規模有望進一步擴大(看一下目前全球芯片產能的短缺,以及各大晶圓代工廠飆升的業績就可見一斑了)。此次英特爾大規模地深入晶圓代工業正是看到了這一發展態勢。
然而,即使英特爾的晶圓代工業務在將來有很好的發展,也很難撼動臺積電的地位。目前,在全球晶圓代工市場,有80%的產能集中在亞洲,15%在美洲,另有5%在歐洲,這樣的格局,即便是英特爾這樣的行業龍頭,也很難打破,就像基辛格所說的,英特爾的晶圓代工特色,是要進一步開放美國和歐洲晶圓廠產能,吸引及爭取有意在美國和歐洲當地生產芯片的客戶訂單。
在這種情況下,英特爾自有產能一定優先生產CPU,包括AMD、英偉達、賽靈思等競爭對手也不可能將訂單交由英特爾生產,所以合作對象以微軟、Google、亞馬遜、思科等系統廠為主,訂單類型少量多樣。因此,即使未來英特爾的晶圓代工業務發展起來了,對臺積電等晶圓代工大廠影響有限。
在純晶圓代工領域已無對手,而像英特爾這樣的傳統霸主,也只能將晶圓代工作為副業去探索,市占率越來越高的臺積電在未來還會有對手嗎?或許在半導體業界很難找到,但是,半導體圈兒以外還有很大的空間,而這并不是半導體廠商能夠控制的,就像在美國建5nm晶圓廠,從純商業角度看,恐怕臺積電不會做這樣的選擇。另外,在過去兩年,華為海思一直是臺積電的第二大客戶,但2020年的一紙禁令,使得雙方的合作戛然而止,也就是因為臺積電具備絕對的技術優勢,以及廣大的客戶關系,從而保證原本給華為海思的產能可以及時分配給候補上來的客戶。如果同樣的事情發生在一家中等水平的晶圓代工廠身上,恐怕會大傷元氣。
然而,在未來,這樣的風險有加劇的可能,相對于英特爾進軍晶圓代工業務帶來的競爭,這些產業外的因素,或許才是對如臺積電這樣的細分產業龍頭最大的威脅。
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原文標題:誰在“威脅”臺積電?
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