英特尔困局:芯片设计面临巨头围剿,进军代工能否突破三星台积电壁垒

36氪的朋友们2021-04-12
全球缺芯背景下,新老芯片巨头纷纷布局建厂,一场芯片大战拉开大幕。

编者按:本文来自“硅谷封面”,审核:金鹿 ,36氪经授权发布。

划重点:

  • 1自成立之日起,英特尔就同时从事芯片设计和制造业务,但这两项核心业务目前正受到多家巨头的围剿。

  • 2在芯片设计和制程工艺方面,英特尔面临着英伟达、AMD等传统竞争对手的挑战,苹果和谷歌等造芯新势力也在努力减少对其依赖。

  • 3在芯片制造方面,英特尔计划向代工领域进军,但这意味着它要与已经建立起优势的三星和台积电等代工巨头直接竞争。

  • 4英特尔并非突然之间就陷入如今内忧外患困局中的,而是十多年间多次决策失误所致。

全球缺芯背景下,新老芯片巨头纷纷布局建厂,一场芯片大战拉开大幕。硅谷封面特推出“芯片巨头大战”系列,本文为第一篇,聚焦英特尔困局。英特尔帮助创造了现代芯片产业和硅谷,然而随着文化上的自满、错过移动热潮以及制造业转向亚洲,该公司开始在芯片设计和制造领域陷入困局。在芯片设计和制程工艺开发方面,英伟达、AMD等传统竞争对手正在挑战英特尔的龙头地位,苹果等大客户也越来越多地自己设计芯片,以减少对英特尔的依赖。同时,英特尔拟投资200亿美元进军芯片代工产业,但它能突破台积电三星电子等代工巨头已经建立起的壁垒吗?

以下为文章正文:

在今年1月份发布2020年第四季度财报时,芯片巨头英特尔宣布将加速向10纳米芯片制程工艺过渡,而使用7纳米技术生产的芯片则要等到2023年才能问世,比该公司内部原本预期的目标晚了一年左右。这一延迟意味着,英特尔将不得不再继续出售老款芯片长达一年时间。

自成立时起,英特尔就同时从事芯片设计和制造业务,而英伟达和AMD这样的竞争对手目前更多地专注于芯片设计,同时将芯片制造外包给代工厂。英特尔最新的芯片采用14纳米或10纳米工艺,主要客户是苹果、亚马逊和微软,但这几家公司要么正在开发自己的处理器,要么已经制定了自主开发处理器的计划。

与此同时,7纳米工艺开发陷入困境也给英特尔带来了许多问题。早在2019年时,英特尔就计划在2021年推出7纳米芯片。在新工艺开发上,英特尔也在追赶亚洲芯片制造商的脚步。台积电和三星电子等芯片代工厂目前已经采用5纳米工艺。更精细的制程技术可以在单位面积上容纳更多晶体管,从而提高效率,带来性能更强大的处理器。

核心业务陷入困局,十多年间三大因素共同作用

自20世纪60年代末罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)和戈登·摩尔(Gordon Moore)在美国加州山景城创办英特尔以来,该公司始终是美国制造业的一颗明珠,并帮助创造了现代芯片产业和硅谷。英特尔过去也曾遭遇过工艺研发延误,但其工程师总是能在最短时间内解决问题,并始终保持领先优势。

然而,到2020年7月,情况发生了变化。在财报发布后的电话会议上,英特尔低调的首席执行官鲍勃·斯旺(Bob Swan)表示,该公司自己的芯片制造工厂可能永远赶不上预期进度,为此该公司正在考虑使用代工厂商帮助制造7纳米芯片。斯旺在回答分析师的问题时说:“我们需要使用其他公司的制程技术,我们称这为应急计划,我们会在此过程中做好准备。”

斯旺的评论显得有点儿语无伦次,但电话会议上的每个分析师都听到了,并且都在想着同样的事情:斯旺的建议可能意味着,成立52年的英特尔即将迎来最激进的改变。英特尔通过设计复杂的处理器,并掌握生产数以亿计的处理器以驱动全球计算机所需的复杂技术,登上了年产值超过4000亿美元的芯片制造行业的龙头地位。而且,所有这些都是由英特尔自己完成的。

这种技术实力使英特尔成为芯片领域的领头羊,也是20世纪美国资本主义神话的关键组成部分。的确,大多数电子产品都是在亚洲工厂生产的,但其中多数是美国公司不愿意从事的低利润率、低工资工作。另一方面,英特尔的美国工厂主要生产最精密、利润率最高的部件。

比尔·克林顿(Bill Clinton)、乔治·W·布什(George W.Bush)和巴拉克·奥巴马(Barack Obama)等多位美国总统都曾参观过英特尔工厂,世界各地的台式机和笔记本电脑上都印有“Intel Inside”字样。20世纪90年代,在公司文化声望最高的时候,英特尔制作了电视广告,包括无尘室的工人穿着全套Tyvek(俗称杜邦纸)材料的服装,随着Wild Cherry乐队的代表作品《Play That Funky Music》跳迪斯科的场景。斯旺建议的计划将彻底废掉这些传统,并可能损害美国在高端制造业的领导地位。

在斯旺准备推出外包计划之前,英特尔再次改变了路线。曾担任英特尔首席技术官并将取代斯旺的帕特·盖尔辛格(Pat Gelsinger),仍然坚信英特尔拥有的强大制造能力。今年3月,他宣布了一项巨额芯片投资计划,包括斥资200亿美元在美国新建芯片制造工厂,这些工厂既可以生产自家设计的芯片,也可以为其他半导体公司代工。

盖尔辛格提出的这项计划,旨在将英特尔打造成领先的代工制造商,或所谓的代工厂,以表明他带领英特尔实现复兴的雄心。盖尔辛格在新闻发布会上称:“英特尔回来了,旧的英特尔就是新的英特尔。我们将成为市场的领导者,我们将满足新代工客户的需求,因为世界需要更多的半导体,我们将以一种强大而有意义的方式填补这一空白。”

即使在今天,英特尔将“美国市值最高芯片公司”的头衔拱手让给了英伟达,但其仍然控制着大约80%的计算机处理器市场,甚至在服务器领域占据了更大的市场份额,服务器是运行数据中心的强大机器。英伟达主要设计图形处理器,并将大部分制造业务外包给亚洲代工厂商。

但英特尔最大的客户,包括亚马逊、苹果和微软,都已经开始设计自己的芯片,并聘请代工厂商来帮助制造。英特尔的劲敌AMD是另一家所谓的无厂房芯片公司,几个月来其始终在销售7纳米制程芯片。这引发了许多人的质疑:尽管盖尔辛格承诺恢复英特尔的芯片生产业务,但该公司能否从生产停滞中恢复过来。Advisors Capital Management合伙人、资深芯片分析师乔安妮·费尼(JoAnne Feeney)表示:“英特尔的制造业务已经完全脱轨。”

英特尔的困境并非突然出现的。据二十多名现任和前任员工称,这是十年来诸多决策失误的结果,包括未能加入智能手机芯片热潮,以及奉行使公司看不到严重危机的自满文化。此外,芯片行业发生的全球变化也在发挥作用,帮助催生了三星电子和台积电等亚洲制造业巨头。这些公司越来越占据芯片行业的中心地位,它们的产品也越来越多地用于最先进的设备上。

英特尔崛起,格鲁夫打下坚实基础

虽然英特尔的创始人摩尔和诺伊斯是首批半导体的发明者,但帮助该公司崛起的核心人物是安迪·格鲁夫(Andy Grove)。这位匈牙利出生的工程师是摩尔和诺伊斯的第一名雇员,并于1987年至1998年担任公司的首席执行官。格鲁夫领导下的英特尔影响了几代人的管理思想,包括重视纪律、诚实和专注。

带领英特尔崛起的安迪·格鲁夫

格鲁夫的要求是出了名的苛刻,他引入了一份“迟到名单”,要求在早上8点后上班的员工在前台的一张纸上签名,并建立了一个将所有工程师按四种绩效表现分类的排名系统。几乎所有大型科技公司都采用了格鲁夫的排名系统和其他许多技术,他的组织纪律方法影响了许多畅销书籍,比如《坦诚相待》(Radical Candor)和《卓越的选择》(Great by Choice)等。在与高级经理打交道时,他提倡“建设性对抗”,他认为这是一种不加掩饰的坦率,旨在确保问题被暴露出来,并得到有效解决。

这种做法可能会让英特尔的会议变得有些敌意,员工们偷偷地称其为“匈牙利宗教裁判所”,但这也意味着格鲁夫愿意听取批评者的意见。他讨好喜欢唱反调的底层员工(称他们为Cassandras),这些人学会了畅所欲言地谈论潜在的问题,而不用害怕报复。格鲁夫去世后不久,盖尔辛格在2016年的接受采访时回忆道:“在格鲁夫手下,就像去看牙医却得不到局部麻醉剂。”他认为这是一种赞美,称赞格鲁夫“积极追求正确的答案”。

在格鲁夫长达十年的任期内,最雄心勃勃的工程师们争先恐后地担任这位首席执行官的“技术助理”。这个职位目前也存在于亚马逊和微软中,需要做许多卑微的工作,比如担任高管司机,帮助格鲁夫安排日程,但也包括撰写演示文稿和在高层会议上代替首席执行官发言。许多技术助理后来在英特尔或其竞争对手担任高级职位,英特尔前首席执行官保罗·欧德宁(Paul Otellini)就曾是格鲁夫的技术助理。

英特尔到来之前的硅谷

格鲁夫的方法之所以有如此巨大的影响力,部分原因是它带来了令人印象深刻的技术和财务进步,这种进步是如此地清晰可见,以至于最终被视为近乎自然规律的东西。格鲁夫的纪律确保了英特尔芯片在制造成本降低的同时性能日益强大,这符合摩尔定律。摩尔定律预测了芯片改进的速度,并以该公司联合创始人的名字命名。在20世纪80年代和90年代,随着亚洲制造业崛起,英特尔是为数不多仍然蓬勃发展的美国电子制造商之一。

错过移动热潮,将苹果合同推给了三星

格鲁夫担任英特尔董事长直到2005年,并始终为公司高管提供密切咨询服务,直到他去世。然而,即使格鲁夫的强大影响力也无法阻止英特尔接连犯下无可弥补的错误。 2005年左右,当苹果准备发布新款智能手机时,其联合创始人史蒂夫·乔布斯(Steve Jobs)与英特尔时任首席执行官欧德宁接洽,希望后者为iPhone提供芯片。

英特尔前首席执行官欧德宁曾拒绝为苹果iPhone生产芯片

此前,英特尔已经向苹果出售了支持其Mac电脑的处理器。但欧德宁认为乔布斯给出的报价过低,最终苹果将合同授予了三星。三星后来开始自己设计芯片,并最终将生产外包给台积电代工。台积电成立于1987年,专注于迎合无厂房半导体公司的需求。

英特尔还进行了其他尝试,以求在智能手机芯片领域站稳脚跟。2011年,该公司斥资14亿美元收购了英飞凌旗下专为手机制造处理器的部门,但该部门在来自市场领军企业高通的激烈竞争下举步维艰。英特尔也曾尝试付费给客户,如韩国的LG电子,以生产基于其芯片的设备,但这些设备从未大量销售。

据几位了解英特尔战略和运营的人士透露,该公司从始至终都不愿意将其生产和设计资源从个人电脑和服务器芯片领域转移出去,其移动业务也因此受到了影响。英特尔不仅损失了数十亿美元的收入,而且还给了竞争对手获得制造专业知识的机会,这些专业知识包括如何大规模制造芯片和制定严格的规格。

世界上手机的数量远远超过个人电脑和服务器,在手机上运行的芯片需要足够节能才能保证电池有更长的续航时间。VLSI Research总裁里斯托·帕胡卡(Risto Pahukka)表示,让苹果成为自己的客户“成为台积电快速崛起的驱动力,这一组合被证明是非常富有成效的,并始终保持着这种状态”。

逆改格鲁夫规则,自满文化导致忽略重大危机

2010年,欧德宁的继任者肖恩·马洛尼(Sean Maloney)中风,两年后欧德宁突然宣布退休。他的继任者是53岁的布莱恩·柯再奇(Brian Krzanich),后者是该公司的元老,但他并没有沉浸在格鲁夫无情的自我批评文化中。据与柯再奇共事的人说,他确实对英特尔的工程能力有着几乎不可动摇的信心,尤其是他之前与另一位高管共同管理的技术和制造部门的能力,后者负责制定每项新的芯片生产流程。

2013年,在被任命后不久,柯再奇在俄勒冈州希尔斯伯勒(Hillsboro)英特尔庞大研发和制造园区附近的一家酒店会议室,召集了250名英特尔高层管理人员。对于在座的许多人来说,这是他们第一次有机会感受与他共事的感觉。

柯再奇利用这次演讲制定了一些新的基本规则。高级经理们始终在想方设法与这位新老板接近,他们被告知不要再询问是否可以和柯再奇一起参加园区中的定期慢跑。与会者回忆起他说过的话:“我喜欢一个人跑步。总的来说,我不喜欢有人打扰。”当高管们等待他给出妙语解释时,现场出现了令人尴尬的沉默。

在他的五年任期内,柯再奇扭转了格鲁夫全力支持Cassandras的政策。相反,他公开羞辱与他意见相左的高管,无视有关英特尔在关键产品制造能力方面落后的警告。一位前高管表示:“柯再奇没有创造一种环境,让人们可以给他带来可以解决的问题。对英特尔这样一家复杂的公司来说,隐瞒真相就意味着死亡。”

英特尔、台积电以及AMD的CPU制程工艺进展

柯再奇的工作人员说,在他的前任用作辩论论坛的审查会议上,柯再奇却在回复电子邮件,在网上购物,或者离开去打电话。同事们说,这是他向那些回报工作的人表明他不感兴趣,已经下定决心,或者不重视他们所说的话的方式。据十几位消息人士透露,即使当柯再奇参加会议的时候,也经常会嘲笑主持人或口头辱骂他们。有时会告诉专家,他们不知道自己在说什么。

柯再奇对负责英特尔移动业务的艾查·埃文斯(Aicha Evans)总是进行嘲讽。埃文斯是芯片行业级别最高的黑人女性之一,她通过收购英飞凌加入了英特尔。她的任务是将调制解调器生产从台积电转移到英特尔的工厂,台积电曾为英飞凌生产移动芯片,但她得出的结论是,这种转变不会奏效。

英特尔的工厂是为生产高性能服务器和PC芯片设计的,而不是电池续航时间有限的处理器。在三个小时的详细陈述中,埃文斯向柯再奇、董事长安迪·布莱恩特(Andy Bryant)和其他10名高管概述了她的担忧。据出席会议的人说,埃文斯的演讲详尽而令人信服。她坚持认为,台积电应该继续生产调制解调器。

但在她完成陈述之后,柯再奇似乎没有听进去任何细节。取而代之的是,他举起手臂,放下拳头,敲打着桌子,然后喊道:“见鬼,埃文斯,你不了解情况,也不懂英特尔。”埃文斯怒视着他,并回应称“你说得对”。

有一段时间,柯再奇对英特尔芯片制造实力的信心似乎是合理的。2015年,该公司成为首家发布14纳米晶体管芯片的公司,比上一代22纳米制程产品有了巨大改进。但在2015年初,一名工程师向柯再奇发出了另一个警告,即该公司的下一代芯片将基于10纳米制程工艺制造,原定于2017年发布,但已经落后了6个月。

根据这位工程师的说法,柯再奇的回应就像他对待埃文斯那样,充满了咒骂。第二年,另外两名工程师向他提交了数据,显示出即将推出的芯片的收益率曲线出现了令人震惊的下降趋势。一项名为错误率(Error Rate)的指标,即在给定的生产运行中出现故障芯片的百分比,改善得不够快。此外,他们指出,竞争对手台积电可能会首先发布10纳米芯片。据几名目击者称,柯再奇的回应是告诉他们,他们可能连自己都不知道在说什么。

六个月的延迟最终将扩大到三年,直到2020年,英特尔才发布了10纳米制程芯片。这一滞后导致其最大的客户之一戴尔将全年销售额预期下调了10亿美元以上。戴尔首席财务官汤姆·斯威特(Tom Sweet)当时表示:“显然,我们对他们的延迟感到非常不满意。”在公开声明中,柯再奇继续承诺7纳米芯片将按计划发布,但这一预测引起公司内部许多人的怀疑。

英特尔于2018年6月强制柯再奇下台,官方的理由是他与一名下属有暧昧关系。但英特尔之前曾容忍高管之间的办公室恋情,许多高管猜测,董事会已经受够了其糟糕的表现和对待下属的方式。

2012年成为英特尔首席执行官的布莱恩·柯再奇

埃文斯比柯再奇在英特尔工作的时间更久。她于2019年离职,成为去年被出售给亚马逊的无人驾驶汽车制造商Zoox的首席执行官。但到柯再奇离职时,英特尔许多资深高管已经被迫离职。这些人包括负责运营的前首席财务官斯塔西·史密斯(Stacy Smith),负责公司主要个人电脑芯片业务的柯克·斯科根(Kirk Skaugen),以及英特尔总裁蕾妮·詹姆斯(Renee James)。

此外,许多关键的工程主管也离开了,比如首席产品官浦大卫 (Dadi Perlmutter) 、负责英特尔某些最重要芯片产品开发的拉尼·博卡(Rani Borkar)以及领导微处理器设计团队的罗尼·弗里德曼(Rony Friedman)。他们在英特尔总共有200年的工作经验。

台积电成最大受益者,英特尔还能赶上吗?

当然,英特尔如今的困局也并全是内部失误造成的。数十年来,制造业从美国转移到世界其他经历快速工业化和经济增长的地区,这在某种定程度上得益于当地政府施行鼓励扩大出口生产的政策。这种变化的最大受益者之一是总部位于台湾新竹的台积电,该公司开创了芯片外包制造的先河。

英特尔的长期竞争对手AMD依靠台积电代工,英伟达、高通、博通和许多英特尔最大的客户也是如此。亚马逊云计算服务AWS部门在2018年设计了内部服务器芯片Graviton,用于取代英特尔的部分Xeon服务器芯片。自那以后,亚马逊还发布了其他芯片,这些芯片都是由台积电代工制造的。谷歌和微软也有内部研发芯片计划。

甚至英特尔作为高端个人电脑芯片供应商的地位似乎也岌岌可危。苹果已开始为笔记本电脑Mac和台式机设计芯片,并在去年11月份推出了三款新电脑,据称配备了其自家工程师设计和台积电制造的中央处理器。据知情人士透露,苹果计划最快在今年发布一系列用于高端Mac电脑的芯片。

全球芯片供应短缺也拖累了汽车制造业,但这却让台积电的地位变得越发重要,欧洲、日本和美国的公司都在请求台积电提高产量。今年2月份,美国总统乔·拜登(Joe Biden)签署了一项行政命令,旨在解决芯片短缺问题,减少美国对外国的依赖。4月12日,拜登政府将与包括盖尔辛格在内的汽车和半导体公司的高管会面,进一步讨论短缺问题。

与此同时,半导体行业始终在向联邦政府施压,要求通过减税和其他激励措施来鼓励国内芯片行业投资。从长远来看,此举可能会对英特尔有所帮助,但帮助该公司复兴的当务之急是盖尔辛格和他组建的团队。甚至在正式上任之前,盖尔辛格就开始招募在柯再奇任期时离职的英特尔高管。2014年离职的苏尼尔·谢诺伊(Sunil Shenoy)重新加盟,担任负责设计工程的集团高级副总裁,之前领导关键芯片设计开发工作的格伦·辛顿(Glenn Hinton)也已回归。

在上任的第一天,盖尔辛格表达了对诺伊斯、摩尔和格鲁夫的敬意。他在一份备忘录中表示,自己受到英特尔创始人领导能力的鼓舞。几周前,盖尔辛格在一次电话会议上向华尔街发表讲话时,回忆起2010年左右英特尔在服务器芯片市场先是失去市场份额后又重新夺回的那段时期。他说:“伟大的公司能够从困难和挑战中走出来,他们比以往任何时候都更强大、更好、更有能力。”

继这次评论之后,盖尔辛格在3月份承诺要建造新工厂,进军芯片代工行业。但为了取得成功,英特尔将需要纠正其制造障碍,建立并运行新的工厂(这个目标可能需要数年时间实现),并最终找到一种方法,在新客户群的需求与现有客户本已巨大的需求之间找到平衡。

台积电作为芯片代工企业已经领先了30多年,该公司自2018年以来就在生产7纳米芯片,苹果去年开始生产5纳米处理器。盖尔辛格决心让英特尔重新夺回领导地位,这从在代工业务上押下200亿美元赌注中就可见其决心。该公司计划在2021年将资本支出增加约35%,虽然这比台积电今年的支出高出近100亿美元,但有时候光靠钱显然不能让英特尔恢复昔日荣光。 

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