谁在“威胁”台积电?

半导体行业观察2021-03-30
台积电、三星、英特尔三强鼎立的局面依然存在。

编者按:本文来自微信公众号“半导体行业观察”(ID:icbank),作者:畅秋,36氪经授权发布。

近些年,10nm及更先进制程“俱乐部”只剩下台积电、三星、英特尔这三个成员,而随着英特尔10nm进展迟缓,其在先进制程圈子的存在感越来越弱,特别是在2020年,英特尔CEO对外承认7nm进程依然缓慢,不得不延迟至少半年,这一消息如同宣判在最先进制程领域,只剩下台积电和三星这两个玩家,英特尔又被甩在后面了。

然而,就在上周,情况似乎又发生了变化,英特尔新任CEO帕特·基辛格对外宣布了该公司最新的“IDM 2.0”战略,吸引了全球半导体业的目光。该战略的重要一项,就是宣布英特尔7nm制程进展顺利,采用该制程节点工艺的Meteor Lake计算芯片预计在2021年第二季度开始tape in。

7nm利好消息的发布,似乎一下子又将英特尔拉回最先进制程“俱乐部”,台积电、三星、英特尔三强鼎立的局面依然存在。同时,这一消息对于英特尔来说很重要,因为在全球顶级半导体制造竞争阵营里,英特尔是绝不会允许自己掉队的,即使是短暂“走神”,也必须在最短的时间内补齐短板,只有这样,才能真正在与台积电、三星的竞争当中有说服力,毕竟,对于这三家来讲,最先进制程的量产才是硬道理,才能保持在行业内顶层的影响力。

在7nm利好消息的基础上,英特尔还宣布大规模扩产,计划投资约200亿美元,在美国亚利桑那州的Octillo园区新建两座晶圆厂。新晶圆厂将为英特尔现有产品和客户不断扩大的需求提供支持,并为代工客户提供所承诺的产能。同时,还组建了一个全新的独立业务部门——英特尔代工服务事业部(IFS),以全面扩大晶圆代工业务。

谈到英特尔的晶圆代工服务,要追溯到10年前了,大约是在2012年前后,当时,英特尔采用其20nm制程工艺为Altera代工生产FPGA,消息传出后,业界一片哗然,因为这位芯片行业霸主,经典的IDM大厂,在那之前的很多年内,都是看不上晶圆代工业务的,最起码公开宣传是这样的。实际上,在为Altera代工生产芯片,也并不能证明该公司当时就完全改变了对晶圆代工的看法,很重要的一个原因应该是双方有了深入的交流与战略合作,之后,英特尔就收购了Altera,为其逐步成型的XPU产品战略补上了FPGA关键一环。

也正是从为Altera代工生产FPGA开始,英特尔似乎也看到了晶圆代工这一商业模式的可取之处,特别是在2012年前后,以及之后的几年里,智能手机快速发展,高通就是凭借其在3G方面的提前布局,占领了先机,在当时的市场风光无限,市值一度超过了英特尔。而手机相关芯片,特别是处理器是晶圆代工市场的龙头产品,三星和台积电都因此大赚。这也刺激了英特尔,不但看到了代工生产芯片的巨大商机,从而进一步涉猎该领域,同时也大力度投入手机处理器的研发,无奈错过风口,铩羽而归。

手机处理器没有成功,晶圆代工业务进展也不顺利,毕竟Foundry和传统IDM的商业模式有很大区别,Foundry涉及到太多的客户技术、产品、规格、PDK,以及长期的合作积累和信任关系,这些方面,以台积电为代表的各大晶圆代工厂积累了多年,英特尔要想赢得它们的客户,难度极大。

在晶圆代工方面,英特尔经过这些年的积累,似乎有了更多心得。此次,借着新CEO上任,以及全球芯片产能严重短缺的契机,这家传统霸主推出了IDM2.0战略,时机恰到好处。

灵活与执着

近些年,随着应用需求、技术,以及市场格局的变化和发展,IDM也在发生着各种变化。如越来越多的传统IDM厂商将其产能外包给Foundry,同时,IDM接单其它厂商的芯片外包代工业务也越来越普遍。另外,还有一些IDM将其芯片工厂全部或部分出售,减小体量,轻装上阵,将精力和资源集中到最具竞争力的核心业务上,在过去一段时间内,业界传闻,英特尔就有可能走上这条路,不过,这一传闻被该公司否定了。

在IDM变化愈加多端的时候,各大Foundry的业务则愈加精进,市场需求也愈发反映出Foundry模式的正确性,台积电、联电、格芯等厂商不断在各自擅长的板块精益求精,对其业务模式越来越自信。

英特尔的IDM2.0战略正是在这种背景下推出的,IDM2.0这一概念,不禁让我们想起了前两年常被业界提起的CIDM和虚拟IDM等模式,特别是在中国大陆,由于半导体产业基础较弱,缺乏有全球影响力的IDM,在政府的支持下,CIDM和虚拟IDM等模式应运而生,其涵义是包括IC设计公司在内的多家厂商或机构合作兴建晶圆厂,共享其产能,从而实现资源的灵活和最大化利用,并摊薄每家厂商或机构的成本。

英特尔的IDM2.0,其中很重要的一环就是新建两座晶圆厂,并进一步深化代工业务,这与以上提到的CIDM和虚拟IDM有相同之处,那就是具有很好的灵活性,特别是在产能紧缺的当下以及未来几年,英特尔新扩充的产能进可攻,退可守。拓展的产能可以很好地为其新晶圆代工业务部门服务,发展顺利的话,可以进一步扩产,不顺利的话,由于其自身CPU的产能就很吃紧,多出的产能则可以用于生产自家CPU。

相对于英特尔的灵活,晶圆代工龙头台积电的业务发展则一直朝着纵深方向深入发展,产能拓展的针对性更强,这主要得益于其多年经营积累的技术和行业经验,特别是大量客户长年给予的各种产品、技术、市场和行业需求反馈,使其可以更加有的放矢地兴建新的晶圆厂和封测厂。例如,台积电正在建设当中的3nm和2nm制程产线,已经有相当一部分产能被预定,这就使其在技术和产能拓展方面更加胸有成竹。

竞争抓手

虽然英特尔发布IDM2.0战略并不是要与台积电争个高低,但如果该策略发展较为顺利的话,则在客观上必然会与台积电形成竞争关系。

谈到晶圆代工竞争,主要体现在技术和客户数量和关系上。在客户方面,有着30年深厚积累的台积电显然占据绝对优势地位。而在技术侧面,就制程而言,台积电同样具备很大优势,英特尔要新建两座晶圆厂,如果现在开始建造的话,估计最快也要2024年才能顺利开出产能,制程预计是7nm到3nm左右,而以台积电目前的先进制程技术来看,3nm制程最快在2022年中旬就可以开始量产,到了2024年,不仅2nm有望实现量产,还有可能实现1nm制程的试产。因此,在制程方面,台积电依然占据优势地位。

不过,在晶圆代工技术层面,英特尔并非全无竞争力。由于制程节点微缩进程受限,摩尔定律逐渐失效,近些年,在先进芯片制造方面,业界开始走chiplet路线,即先制造出多个单独的die,然后用特殊的封装工艺将它们整合在一起,形成介于SoC和SiP之间的芯片形态,相对来说,其对先进制程节点的要求没那么高,这显然是有利于英特尔的。而在当今的半导体界,英特尔、台积电和AMD是chiplet的最强代表。特别是英特尔和台积电,都有各自完整的chiplet芯片制造和封装技术,且各成一派,具体的技术名称和细节就不在此赘述了。总之,chiplet是行业发展的一个重要趋势,凭借在芯片制造和封装方面的传统优势,英特尔在这方面与台积电旗鼓相当。这在未来的晶圆代工市场很有竞争力。

实际上,英特尔已经开始将chiplet技术应用于其最先进的CPU了,而合作伙伴正是台积电。英特尔的CPU芯片块(tiles)将委托台积电代工,后者将代工生产CPU运算核心以外相对不重要的die,核心的单位仍由英特尔自家制造。由此来看,当下,这两大巨头的合作关系大于竞争关系。

真正的威胁

放眼未来,晶圆代工的市场规模有望进一步扩大(看一下目前全球芯片产能的短缺,以及各大晶圆代工厂飙升的业绩就可见一斑了)。此次英特尔大规模地深入晶圆代工业正是看到了这一发展态势。

然而,即使英特尔的晶圆代工业务在将来有很好的发展,也很难撼动台积电的地位。目前,在全球晶圆代工市场,有80%的产能集中在亚洲,15%在美洲,另有5%在欧洲,这样的格局,即便是英特尔这样的行业龙头,也很难打破,就像基辛格所说的,英特尔的晶圆代工特色,是要进一步开放美国和欧洲晶圆厂产能,吸引及争取有意在美国和欧洲当地生产芯片的客户订单。

在这种情况下,英特尔自有产能一定优先生产CPU,包括AMD、英伟达、赛灵思等竞争对手也不可能将订单交由英特尔生产,所以合作对象以微软、Google、亚马逊、思科等系统厂为主,订单类型少量多样。因此,即使未来英特尔的晶圆代工业务发展起来了,对台积电等晶圆代工大厂影响有限。

在纯晶圆代工领域已无对手,而像英特尔这样的传统霸主,也只能将晶圆代工作为副业去探索,市占率越来越高的台积电在未来还会有对手吗?或许在半导体业界很难找到,但是,半导体圈儿以外还有很大的空间,而这并不是半导体厂商能够控制的,就像在美国建5nm晶圆厂,从纯商业角度看,恐怕台积电不会做这样的选择。另外,在过去两年,华为海思一直是台积电的第二大客户,但2020年的一纸禁令,使得双方的合作戛然而止,也就是因为台积电具备绝对的技术优势,以及广大的客户关系,从而保证原本给华为海思的产能可以及时分配给候补上来的客户。如果同样的事情发生在一家中等水平的晶圆代工厂身上,恐怕会大伤元气。

然而,在未来,这样的风险有加剧的可能,相对于英特尔进军晶圆代工业务带来的竞争,这些产业外的因素,或许才是对如台积电这样的细分产业龙头最大的威胁。

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