英特爾4nm芯片已準(zhǔn)備投產(chǎn)：“IDM2.0”戰(zhàn)略能否重振昔日霸主？
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前言
據(jù)國外媒體報道，英特爾正在推進4nm和3nm制程工藝量產(chǎn)。英特爾副總裁、技術(shù)開發(fā)主管Ann Kelleher在舊金山的一場新聞發(fā)布會上透露英特爾正在實現(xiàn)為公司重奪半導(dǎo)體制造業(yè)領(lǐng)先地位而制定的所有目標(biāo)。
同時，Kelleher表示英特爾目前在大規(guī)模生產(chǎn)7nm芯片的同時，還做好了生產(chǎn)4nm芯片的準(zhǔn)備，并將在2023年下半年準(zhǔn)備生產(chǎn)3nm芯片。
英特爾在10nm節(jié)點陷入了瓶頸
早年英特爾嚴(yán)格地遵循著 " 摩爾定律 "，畢竟摩爾定律就是英特爾的Gordan Moore提出的，所以一直以來英特爾十分執(zhí)著于晶體管密度的闕值。
公開資料顯示，從英特爾公布的邏輯晶體管密度進化方向看22nm→14nm，達成了2.5倍晶體管密度提升；而到了14nm→10nm，英特爾的目標(biāo)是2.7倍的晶體管密度提升。但是隨著晶體管變得越來越小，單位面積內(nèi)晶體管的數(shù)量越來越多，物理極限讓英特爾在10nm制造工藝陷入了瓶頸。
英特爾10nm、7nm工藝難產(chǎn)的關(guān)鍵，就在英特爾對于晶體管密度的偏執(zhí)上。英特爾在2021年對其工藝節(jié)點進行了改名操作，實際上都是對過去偏執(zhí)于晶體管密度提升這一傳統(tǒng)的拋棄。
英特爾在14nm工藝上停留了將近7年，直到2019年才真正量產(chǎn)10nm，相當(dāng)于臺積電7nm工藝的晶體管數(shù)量，而諸如臺積電、三星等代工廠在制造進程上的強勢超越，已經(jīng)開始動搖英特爾自身原有的IDM模式。
英特爾計劃4年更新5代節(jié)點
跌出神壇的英特爾計劃聚焦在尖端制造工藝方面，英特爾的計劃是4年要推進從Intel 7到Intel 18A的5個主要工藝節(jié)點：
Intel 7：批量生產(chǎn)階段，用于Raptor Lake，Sapphire Rapids
Intel 4：完成工藝研發(fā)，用于Meter Lake
Intel 3：預(yù)計2023下半年完成工藝研發(fā)，用于Granite Rapids、Sierra Forest
Intel 20A：預(yù)計2024上半年完成工藝研發(fā)，用于Arrow Lake
Intel 18A：預(yù)計2024下半年完成工藝研發(fā)，用于尚未公布的芯片和對外承接生產(chǎn)服務(wù)
“IDM2.0”復(fù)興戰(zhàn)略
2021年3月，帕特·基辛格對英特爾原有的IDM模式進行了大刀闊斧的革新，提出了IDM2.0戰(zhàn)略，主要內(nèi)容包括三方面：面向大規(guī)模制造的全球化內(nèi)部工廠網(wǎng)絡(luò)；擴大采用第三方代工產(chǎn)能；打造世界一流的代工業(yè)務(wù)（Intel Foundry Services , IFS）。今年還在“英特爾On技術(shù)創(chuàng)新峰會”上發(fā)布 “系統(tǒng)級代工”新方案：不同于僅向客戶供應(yīng)晶圓的傳統(tǒng)代工模式，還提供封裝、芯粒（Chiplet）和軟件的全面方案。晶圓制造：向客戶提供其制程技術(shù)，如RibbonFET晶體管和PowerVia供電技術(shù)等創(chuàng)新。
封裝：為客戶提供先進封裝技術(shù)，如EMIB和Foveros，助力芯片設(shè)計企業(yè)整合不同的計算引擎和制程技術(shù)。
芯粒（Chiplet）：英特爾的封裝技術(shù)與通用芯粒高速互連開放規(guī)范（UCIe）將幫助來自不同供應(yīng)商，或用不同制程技術(shù)生產(chǎn)的芯粒更好地協(xié)同工作，為設(shè)計提供了更大的靈活性。
軟件：英特爾的開源軟件工具，包括OpenVINO和oneAPI，加速了產(chǎn)品的交付，使客戶能夠在生產(chǎn)前測試解決方案。
除了以“系統(tǒng)級代工”來加固自己的代工堡壘之外，英特爾還計劃在其芯片設(shè)計和制造之間建立更大的決策分離，旨在讓生產(chǎn)線像Fab業(yè)務(wù)一樣運作，將來自英特爾內(nèi)部和外部芯片公司的訂單一視同仁。設(shè)計業(yè)務(wù)可以不受代工部門限制，向外尋找臺積電、三星等晶圓代工，分散制造風(fēng)險，同時采用臺積電更先進制程也可以進一步增加英特爾本身產(chǎn)品的競爭力；而制造部門獨立發(fā)展，也是希望減緩競爭客戶疑慮，更多承接IC設(shè)計廠商業(yè)務(wù)。
此外，英特爾擁有大量的產(chǎn)能，而龐大的針對芯片制造的運營成本在一定程度上已成為英特爾的負擔(dān)，設(shè)計與制造的分離決策或可針對性地減輕壓力。對市場來說，臺積電、三星與英特爾三強鼎立的競爭關(guān)系，客戶可以從中獲得更佳的成本效益。
IDM2.0計劃面臨的挑戰(zhàn)
然而英特爾晶圓代工業(yè)務(wù)進展也不是一帆風(fēng)順，技術(shù)、良率都面臨諸多質(zhì)疑。以7nm先進制程來看，臺積電為Nvidia、AMD代工的GPU產(chǎn)品可以高達75~80%的良率；而英特爾目前代工自家7nm GPU產(chǎn)品良率仍不到50%，唯有在良率提升的狀況下，才能有效益地經(jīng)營代工業(yè)務(wù)，提高產(chǎn)品效能并且降低生產(chǎn)成本。
同時，先進制程6/7nm以下投資成本相對高，尤其英特爾需要采購更多EUV機臺擴建產(chǎn)能，未來也需要面臨設(shè)備攤提的龐大壓力。ASML的EUV光刻機缺貨現(xiàn)狀，實則對英特爾可能會產(chǎn)生最大的影響。而英特爾未來幾代工藝要提量的關(guān)鍵都在EUV光刻機上，希望EUV光刻機缺貨不會成為掣肘英特爾新工藝迭代的阻礙。
反之，若要從成熟制程優(yōu)化的難度相對低，僅需要重新調(diào)整設(shè)備以化現(xiàn)有廠區(qū)產(chǎn)能，符合外部IC設(shè)計廠商需求。
以英特爾發(fā)布的消息跟合作規(guī)劃來看，推測英特爾短期會從相對成熟的制程如12/16nm、22/28nm以上做切入，像是與聯(lián)發(fā)科的合作及未來歐洲設(shè)廠的規(guī)劃主要都是以相對成熟的制程為主。
但是相比以晶圓代工為主的臺積電，英特爾因為向來只代工自家產(chǎn)品，對于設(shè)備優(yōu)化如增加產(chǎn)量、提高效能表現(xiàn)的要求相對低，若是要對外代工，就必須要優(yōu)化DPML（每層光刻所需天數(shù)）、縮減產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，才能夠應(yīng)對半導(dǎo)體產(chǎn)品快速變化的趨勢。
10月18日，英特爾公布2022年第三季度業(yè)績。數(shù)據(jù)顯示，英特爾第三季度營收為153.38億美元，與去年同期的191.92億美元相比下降20%；凈利潤為10.19億美元，與去年同期的68.23億美元相比也下降85%。
值得關(guān)注的是，英特爾今年一季度和二季度，其營收分別為183.53億美元和153.21億美元，同比跌幅分別錄得6.71%和21.96%。結(jié)合第三季度數(shù)據(jù)來看，英特爾2022年前三個季度的營收創(chuàng)下同比“三連跌”，且跌幅有不斷擴大趨勢。
英特爾預(yù)計四季度總營收為140-150億美元，遠低于去年同期的205.28億元。英特爾還下調(diào)了2022財年的業(yè)績預(yù)期，將營收由原本最高的680億美元，降至了630億美元至640億美元之間。
從營收結(jié)構(gòu)來看，三季度客戶端計算業(yè)務(wù)（CCG）、數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(wù)（DCAI）兩個營收支柱的表現(xiàn)都不及預(yù)期。其中，CCG總收入為81.24億美元，同比下降17%；DCAI的營收錄得42.09億美元，同比更是大跌27%。Counterpoint Research的數(shù)據(jù)顯示，第三季度全球PC發(fā)貨量同比下降15.5%。由于全球PC需求量下降，以及競爭對手ARM架構(gòu)的CPU開始蠶食英特爾的芯片市場，導(dǎo)致英特爾的兩大核心業(yè)務(wù)均出現(xiàn)了不同程度的下降。IDC最新數(shù)據(jù)顯示，2022年全球PC和平板電腦出貨量將下跌11.9%至4.57億臺，到2023年還將再此基礎(chǔ)上繼續(xù)下跌。報告指出，未來5年P(guān)C市場年均復(fù)合增長率約為1%，需求要到2025-2026年才有望改善。目前，全球供應(yīng)商都面臨庫存過剩和周轉(zhuǎn)率下降的影響，PC寒冬還要延續(xù)很長一段時間，而汽車、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能否成為新技術(shù)的出?？冢€是個疑問。正是認識到了PC市場的衰退的趨勢，英特爾表示，“我們正在積極采取措施來降低成本并提升業(yè)務(wù)效能，包括到2023年推動30億美元的成本削減，到2025年底增長到每年80億～100億美元的成本削減和效能增益?！?/span>英特爾方面表示，這將通過優(yōu)化業(yè)務(wù)的多種舉措來實現(xiàn)，包括削減投資組合、合理調(diào)整公司相關(guān)部門的規(guī)模、針對支出進行更嚴(yán)格的成本控制，以及提高銷售和營銷效率。與此同時，公司會注意確保資金投入，用于加速公司的轉(zhuǎn)型并實現(xiàn)長期增長。此前外媒報道稱，英特爾將大幅裁員，裁員人數(shù)可能達數(shù)千人。帕特·基辛格坦言：“我們的舉措包括優(yōu)化員工數(shù)量。這些艱難的決定影響著英特爾的每一位員工。”他說，“我們在人力成本方面所能做的只是整體成本結(jié)構(gòu)調(diào)整的一小部分。因此對整個公司效益來說，提高效率比控制人力成本更重要?！?/span>當(dāng)前產(chǎn)業(yè)景氣處于下行，各家晶圓代工廠產(chǎn)能利用率出現(xiàn)松動，英特爾IFS拓展業(yè)務(wù)恐面臨更大挑戰(zhàn)，IDM2.0計劃未來發(fā)展備受關(guān)注。
今年11月，有消息稱Randhir Thakur已經(jīng)辭去IFS業(yè)務(wù)負責(zé)人的職務(wù)，隨后英特爾官方證實了這個說法。塔庫爾可能在執(zhí)行英特爾IFS業(yè)務(wù)，以及對IFS的未來發(fā)展及定位與基辛格產(chǎn)生分歧，另外英特爾日前傳出計劃將設(shè)計和制造業(yè)務(wù)分拆也可能是促使塔庫爾離職的原因之一。對此，分析師認為英特爾代工服務(wù)挑戰(zhàn)可能又增加了一項。
據(jù)數(shù)據(jù)顯示，第三季度英特爾IFS代工服務(wù)僅產(chǎn)生了1.71億美元，約占公司同期153億美元收入的1.1%。
PC、智能手機等上游客戶需求下滑，晶圓代工行業(yè)的日子也沒有那么好過了。自今年下半年以來，晶圓代工企業(yè)被砍單的新聞就層出不窮，但行業(yè)馬太效應(yīng)加劇，訂單、客戶向三星、臺積電頭部企業(yè)集中，對英特爾這樣的新玩家來說肯定不是好消息。
但是在真正憑借先進制程進入與臺積電、三星的正面競爭前，英特爾在代工領(lǐng)域不太會受到臺積電過于強勢的影響。相反，補貼將推動其建廠的步伐，而這對于英特爾的代工業(yè)務(wù)而言，將是一個積極的信號。隨著美國總統(tǒng)拜登于8月9日簽署《芯片與科學(xué)法案》，英特爾有了更多的助力進行美國本土晶圓制造新產(chǎn)能擴充布局。
對于行業(yè)來說，英特爾的轉(zhuǎn)身同樣也意味著未來半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)競爭格局的改變，昔日的競爭對手可能會在未來成為合作的伙伴，而過去的“老朋友”卻又有可能在自研的路上和英特爾構(gòu)成競爭。
半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展后分工合作體系已經(jīng)基本定型，英特爾在產(chǎn)能上對比純粹的代工企業(yè)仍然存在差距，產(chǎn)權(quán)更是牽扯復(fù)雜，就英特爾自身來說，從過去的服務(wù)自家產(chǎn)品到服務(wù)各戶，身份轉(zhuǎn)變?nèi)孕枰獣r間來適應(yīng)。 來源：電子產(chǎn)品世界*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個人發(fā)布，僅代表博主個人觀點，如有侵權(quán)請聯(lián)系工作人員刪除。
