英特爾布局先進(jìn)制程 試圖奪回芯片制造影響力
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4月12日，英特爾公司宣布其代工服務(wù)事業(yè)部（IFS）與英國芯片設(shè)計(jì)公司Arm宣布簽署了一項(xiàng)涉及多代前沿系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)的協(xié)議，該協(xié)議旨在使芯片設(shè)計(jì)公司能夠利用Intel 18A制程工藝來開發(fā)低功耗計(jì)算系統(tǒng)級芯片（SoC）。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202304/445707.htm此次合作將首先聚焦于移動(dòng)SoC的設(shè)計(jì)，未來有望擴(kuò)展到汽車、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、航空和政府應(yīng)用領(lǐng)域。
此次合作也代表半導(dǎo)體行業(yè)兩個(gè)巨頭之間產(chǎn)生新的重要合作關(guān)系，有可能對全球芯片制造市場產(chǎn)生重大影響。
英特爾試圖奪回芯片制造影響力
近年來英特爾多項(xiàng)業(yè)務(wù)收入增長均不盡如人意，并且其最引以為傲的芯片制造技術(shù)水平也逐漸被臺積電和三星追上甚至反超。為重返巔峰，英特爾選擇了代工業(yè)務(wù)作為新的發(fā)力點(diǎn)。
2021年3月，新任英特爾CEO的帕特·基辛格（Pat Gelsinger）宣布了英特爾IDM2.0戰(zhàn)略，成立英特爾代工服務(wù)事業(yè)部（IFS），重返芯片代工領(lǐng)域 —— 向第三方芯片設(shè)計(jì)廠商開放、提供代工制造服務(wù)。為落實(shí)IDM2.0計(jì)劃，英特爾采取了一系列舉措：
2021年3月，英特爾宣布投資200億美元在美國亞利桑那州新建兩座晶圓廠；2021年5月，英特爾對美國新墨西哥州晶圓廠進(jìn)行升級；2022年初，英特爾宣布將投資200億美元在美國俄亥俄州建造兩個(gè)芯片制造廠；除了自己在全球各地大肆建廠，2022年2月15日，英特爾還以54億美元買下以色列芯片代工廠高塔半導(dǎo)體（Tower Semiconductor）。
另外，在2022年末舉行的“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(jìn)封裝技術(shù)，如EMIB和Foveros，助力芯片設(shè)計(jì)企業(yè)整合不同的計(jì)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(jì)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。
英特爾走向系統(tǒng)級代工模式是希望整合優(yōu)勢與資源，通過從設(shè)計(jì)到封裝一條龍的概念，差異化其他晶圓代工廠，以在未來代工市場獲得更多訂單。
這樣整體解決方案的方式，對于小型初級開發(fā)而且研發(fā)資源不足的公司是相當(dāng)有吸引力的；而對于大客戶，英特爾系統(tǒng)級代工最現(xiàn)實(shí)的利好還在于可拓展與部分?jǐn)?shù)據(jù)中心客戶如谷歌、亞馬遜等的雙贏合作。據(jù)Gelsinger表示，已有超過100家公司表示希望英特爾為他們擔(dān)任代工服務(wù)。
“IDM2.0”被提出后，英特爾便不斷地向外界露出行動(dòng)，以證明并捍衛(wèi)“IDM2.0”的可行性：無論是宣布數(shù)百億美元的代工產(chǎn)線擴(kuò)建計(jì)劃、收購高塔半導(dǎo)體，還是開放x86、加盟RISC-V陣營、擴(kuò)充UCIe聯(lián)盟等等，都顯現(xiàn)出要在代工市場三分天下有其一的野望。
因?yàn)榇ひ环矫婵勺非笙冗M(jìn)制程以生產(chǎn)最先進(jìn)芯片，另一方面也可以用相對舊但成本更低的工藝來生產(chǎn)諸如MCU、CIS、FR、PMIC等芯片，還可以通過對外代工服務(wù)盤活英特爾的資產(chǎn)，提升資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率。
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(jì)劃在其芯片設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)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(xiǎn)，同時(shí)采用臺積電更先進(jìn)制程也可以進(jìn)一步增加英特爾本身產(chǎn)品的競爭力；而制造部門獨(dú)立發(fā)展，也是希望減緩競爭客戶疑慮，更多承接IC設(shè)計(jì)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(yùn)營成本在一定程度上已成為英特爾的負(fù)擔(dān)，設(shè)計(jì)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(qiáng)鼎立的競爭關(guān)系，客戶可以從中獲得更佳的成本效益。
布局先進(jìn)制程 英特爾野心勃勃
正如Gelsinger最近所說：“隨著數(shù)字化的普及，對計(jì)算能力的需求正在呈指數(shù)級增長。但到目前為止，圍繞先進(jìn)的移動(dòng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)方面的客戶選擇還相對有限?！薄坝⑻貭柵cArm的合作將擴(kuò)大IFS的市場機(jī)會，并為任何想要獲得一流CPU IP和具有領(lǐng)先工藝技術(shù)的開放系統(tǒng)代工廠的力量的無晶圓廠公司開辟新的選擇和方法。”
對于Arm來說，與英特爾的合作為從事基于Arm CPU內(nèi)核設(shè)計(jì)移動(dòng)SoC的代工客戶提供一個(gè)有韌性的全球供應(yīng)鏈。通過英特爾制程工藝解鎖Arm的尖端計(jì)算產(chǎn)品組合和世界級IP，Arm的合作伙伴將能夠充分利用不僅涵蓋傳統(tǒng)的晶圓制造，還包括封裝、軟件和芯粒在內(nèi)的英特爾開放式系統(tǒng)級代工模式。
英特爾代工服務(wù)事業(yè)部和Arm將進(jìn)行設(shè)計(jì)工藝協(xié)同優(yōu)化（DTCO）。其中，芯片設(shè)計(jì)和制程工藝將被一同優(yōu)化，以改善針對Intel 18A制程工藝技術(shù)的Arm內(nèi)核的功耗、性能、面積和成本（PPAC）。
并且兩者還將共同開發(fā)一種移動(dòng)參考設(shè)計(jì)，從而為代工客戶在軟件和系統(tǒng)上作出示范。完成從設(shè)計(jì)工藝協(xié)同優(yōu)化向系統(tǒng)工藝協(xié)同優(yōu)化（STCO）的演進(jìn)，充分利用英特爾獨(dú)特的開放式系統(tǒng)級代工模式，優(yōu)化從“應(yīng)用程序和軟件”到“封裝和硅”的平臺。
這一消息也引起了高通、聯(lián)發(fā)科等芯片設(shè)計(jì)公司的關(guān)注。英特爾與Arm的合作提供了新的選擇，英特爾擁有先進(jìn)的芯片制造技術(shù)和生產(chǎn)線，而Arm則提供了先進(jìn)的IP授權(quán)技術(shù)和設(shè)計(jì)方案，二者合作可以幫助開發(fā)更加出色的芯片產(chǎn)品。若英特爾和Arm的合作真正實(shí)現(xiàn)，那么將有望拿下更多的高通、聯(lián)發(fā)科等芯片代工訂單。
芯片代工是一個(gè)高度競爭的市場，而英特爾和Arm的合作將在技術(shù)和生產(chǎn)線等方面形成強(qiáng)大的合力，在市場中贏得更多的競爭優(yōu)勢。相信未來，隨著5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用和移動(dòng)設(shè)備的普及，英特爾和Arm的合作將在全球芯片市場中占據(jù)更加重要的地位，為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。
值得注意的是，與Arm的合作對英特爾來說非常重要，因?yàn)樗梢允乖摴緮U(kuò)大在移動(dòng)處理器領(lǐng)域的影響力，并向更多的公司提供代工服務(wù)。通過爭取晶圓代工訂單，基辛格試圖奪回流失給臺積電與三星電子的芯片制造影響力。
英特爾與Arm的合作可能成為半導(dǎo)體行業(yè)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)，他們的合作關(guān)系有可能形成強(qiáng)大的聯(lián)盟，甚至與臺積電和三星等行業(yè)巨頭相抗衡。不過也有業(yè)內(nèi)人士表示，在真正憑借先進(jìn)制程進(jìn)入與臺積電、三星的正面競爭前，英特爾在代工領(lǐng)域不太可能會超越三星和英特爾。
英特爾想要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)沒有那么容易
臺積電擁有量產(chǎn)及良率穩(wěn)定性、客戶黏著度高、技術(shù)領(lǐng)先等優(yōu)勢，在少量生產(chǎn)多樣化的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)豐富，可充分滿足客戶需求并靈活調(diào)配產(chǎn)能，以精確掌握交期與各種變量，讓客戶產(chǎn)品能夠準(zhǔn)時(shí)上市。相較之下英特爾過去向來是大量少樣，相對沒有彈性，如果客戶往下一個(gè)制程時(shí)代走時(shí)，也無法像臺積電可以迅速找到其他客戶遞補(bǔ)而上。
英特爾過去六年在制程推進(jìn)上一再延誤，想要在2024年量產(chǎn)GAA制程，恐怕是“雷聲大雨點(diǎn)小”。雖然雙方宣布達(dá)成這項(xiàng)合作，在一定程度上證實(shí)了之前有關(guān)英特爾芯片制程方面獲得重大突破的傳聞，至于英特爾18A工藝的Soc成品什么時(shí)候能落地問世，現(xiàn)在還沒有確切的消息。
離現(xiàn)在比較近、可信度較高的是，傳聞?dòng)⑻貭枌⒃?024年上半年開始商用20A（2納米）工藝，此舉有望在2024年讓英特爾一舉追平甚至超越臺積電和三星。
相比以晶圓代工為主的臺積電，英特爾因?yàn)橄騺碇淮ぷ约耶a(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。
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。
目前AMD、英偉達(dá)、高通這些都是市面上代工企業(yè)最主要的“甲方”，然而，這些企業(yè)同時(shí)又是英特爾在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要競爭對手。如何能擺平和這些既是對手又是客戶的合作關(guān)系將會是英特爾最大的挑戰(zhàn)之一。同時(shí)，英特爾自己的GPU還需臺積電代工生產(chǎn)，這又是一個(gè)“一邊做生意，一邊搞對抗”的故事，挑戰(zhàn)可想而知。
對于行業(yè)來說，英特爾的轉(zhuǎn)身意味著未來半導(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(shí)間來適應(yīng)。
英特爾迄今的晶圓代工年?duì)I收還不到10億美元，只對630億美元的整體年?duì)I收有些微貢獻(xiàn)，而且該部門正在虧損中。同時(shí)PC、智能手機(jī)等上游客戶需求下滑，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(dòng)，英特爾IFS拓展業(yè)務(wù)恐面臨更大挑戰(zhàn)，IDM2.0計(jì)劃未來發(fā)展備受關(guān)注。
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