英特爾退位，台積電稱王，美國芯片時代已經結束了？

出品|虎嗅科技組

作者|宇多田

頭圖|IC photo

1996年，在英特爾任期最後一年仍強勢主導建立晶圓製造廠的傳奇CEO格魯夫，可能無論如何都想不到，25年後，英特爾在芯片製造上不僅出現了重大失誤，還將一部分製造業務外包了出去。

就在過去兩周，美國資本界在英特爾發布Q2財報後，集體震怒。

一家又一家投行陸續下調評級，分析師們退出電話會議後，紛紛撰文表示“看不到英特爾的未來”，甚至還有人放出狠話：“要看著這家美國歷史上最偉大的芯片公司逐漸步入墳墓。”

事實上，我們很久沒有見到英特爾受到這般堪稱是狂風暴雨般的指責了。只因 CEO 鮑勃 · 斯旺在電話會議上用近1個小時闡釋了一個公司將要做出的艱難選擇：“我們的7nm芯片將至少再延遲半年，因此需要制定‘應急計劃’，把部分高端芯片製造業務外包出去。”

對於英特爾和整個半導體行業來說，這幾乎是一個劃時代的決定。

這家已經成為全球半導體產業象徵的矽谷巨頭，成立50年來始終堅持芯片設計與生產製造“雙管齊下”，擁有覆蓋整個產業鏈（設計、生產製造、封裝測試）的強大業務實力。

而這種“一個都不放棄”的模式，與當下垂直分工的行業趨勢完全背道而馳。

英特爾既是芯片設計公司，AMD、NVIDIA、華為都劃歸在這個領域；也是生產製造工廠，這個領域裡有台積電、三星、格羅方德、中芯國際等晶圓製造廠；還擁有自己的封測廠（在大陸有設廠），封裝測試自己的芯片，這個細分行業有日月光、長電科技等頭部企業。

上世紀90年代起，AMD等企業紛紛因成本壓力被迫分離出自己的晶圓製造業務，專心搞設計。最後，只剩下英特爾（還有三星）仍然堅持自己建廠自己造芯片，並將此標榜為自己的最大優勢。據說擁有自己代工廠的最大好處，是可以找到根據處理器設計調整流程的方法。

他們每一任CEO為每一代產品月台時，都會釋放一條不變的信息：只有將最先進的製造工藝掌握在自己手裡，才能做出最好的處理器。

但這一50年的堅持，就在兩周內被打破了。

按照英特爾內部一開始的規劃，7nm芯片應該在2021年推出。但現在，你要在2022年底或2023年初才能看到這枚芯片。對比之下，他在PC市場的老對手AMD早在2019年就宣布，由台積電代工的Zen架構第四代5nm處理器將會在2021年推出。

因此，製造工藝明顯出現了問題的英特爾，不得不“求助”於像台積電這樣的芯片製造代工廠。

在發布消息後第二天，英特爾股價大跌近18%，從60美元斷崖式下落到50美元，創5個月以來單日最大跌幅。

對於市值2000億美元的英特爾來說，這次暴跌讓市值蒸發了大約15%；而在過去兩周，英特爾股價持續低迷，一直在48美元左右徘徊。從這一點來看，這家長期被金融界追捧的半導體巨頭，的確做出了一次近乎斷臂式的選擇。

另一邊，英特爾在不同核心垂直業務上的兩個最大對手——AMD（設計）與台積電（製造）的當天股價漲幅，均超過10%。

繼美國媒體的狂轟濫炸後，台灣媒體繼續“接力”。他們爆出英特爾已向台積電訂購了將於2021年生產的18萬塊6nm芯片，後者在2021年上半年之前的先進製程產能已經被預定一空。

如今，追隨蘋果、高通、NVIDIA、AMD、聯發科等設計公司加入台積電“VIP俱樂部”的英特爾，終於不再是最特別的那個。這一事實讓大部分分析師下了一個結論：

除了芯片設計能力欠佳的三星，世界再無覆蓋全產業鏈的頂級芯片企業。半導體產業徹底進入“垂直分工”的全盛時代。

“台積電已經取代英特爾，成為這個超過4000億美元市場的中心和風向標，美國芯片時代已經結束了。”一位彭博分析師沮喪地指出。

錯過EUV，搶回時代

在半導體行業，技術門檻，某種程度上決定著收入門檻，製造工藝更是如此。

歷史上，製程工藝升級的每一個重要技術節點，都伴隨著大量企業拔地而起，也會有大量企業就此消亡。就連台積電在走到0.15微米製程節點，因沒有及時掌握銅布線技術，導致大量訂單被搶，遭受過外界自成立以來的最大質疑。

而錯過EUV（極紫外光刻）技術，就是英特爾在10nm製程節點遭遇的一場“劫難”。

工藝的升級與摩爾定律有關：一塊集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18~24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

因此，從14nm、7nm再到5nm，每一次縮短芯片製程（部門：微米μm、納米nm），相當於在一塊同等大小的芯片上，塞進更多晶體管。這樣可節省更多時間和能量，運行效率也就更高。

但這也意味著，製造工藝的難度將呈指數級變大。新技術的“摻入”，成為縮小製程數字的關鍵。

在EUV技術被採用前，各大晶圓廠光刻晶圓的方法是採用DUV（深紫外線）。但這項技術在縮進製程到DUV25nm時，就停滯不前了。

不過，實力強大的英特爾憑借雙工作台模式（自校準雙重圖形），又利用DUV技術把製程往前推到了10nm，但這已到達極致。

這個時候，業內普遍認為只有EUV技術，能夠滿足10nm以下的晶圓製造，甚至可以向5nm、3nm衝刺。

但是EUV需要極為精準的光源，整個光刻過程實現難度極高。在2019年之前，仍無一家晶圓廠完全掌握這項關鍵技術。

然而，就是在10nm這個關鍵製程節點上，一直跑在最前面的英特爾，卻選擇了與台積電以及三星截然不同的技術路線——

為了繞過EUV，他們採用了最新工藝——自校準四重圖形(SAQP)技術。此外，他們也在互連層啟用了一種叫做“鈷”的材料做導線，替代了“銅”這種成熟材料。2017年，他們在IEEE國際電子組件會議(IEDM)高調展示了這些技術，以彰顯自己是多麽與眾不同。

而3年過去，結果說明了一切。

截至目前，只有在2019年取得EUV技術重大突破的台積電，具備了數據還不錯的10nm以下芯片產量和功率特性。而另一家使用EUV技術的三星一直被傳產量存在問題。

“14nm用自校準雙重圖形時，一開始的產量很差，所以才造成了兩個季度的延遲。但後來所有問題都慢慢解決了，所以問題才不嚴重。” 一位行業人士透露，14nm的延遲自然影響到了10nm，但製程技術問題一直是最大的隱患。

而那時，恰逢英特爾拚了老命都要擠入移動市場，啥都想做。所以，工程師們那時接到的“命令”是，要做出可以適配移動設備、電腦以及伺服器的一系列產品，而且一定要比競爭對手好。

“為了達到管理層設定的目標，製造團隊就必須更有創造性。為了實現目標，他們採用了一堆‘前無古人後無來者’的新生產技術。除了SAQP和鈷，還用釕做襯墊，用鎢做觸點……

然而這些嘗試幾乎都沒有成功。就拿材料來說，相比銅，鈷的延展性和導熱性很差，而且極其脆弱，導致晶圓上的電壓極其不穩定，進一步降低了性能和功耗。”

一堆新技術的混合調製，成了將10nm工藝推入深淵的炸彈級操作。

有工程師透露，2018年英特爾10nm芯片剛量產時，實際良率低於1%，功耗甚至高於22nm。

“從決定半導體行業發展的本質來看，EUV決定了英特爾與台積電之間的成敗。”

2018年12月，英特爾終於對外改口，只要EUV技術成熟且成本大幅降低，他們就會使用EUV技術生產7nm芯片。但這個模糊的說法遭到了當時分析機構的質疑，因為他們徹底錯過了2016~2018年台積電、三星等企業大力研發EUV技術的黃金時期。

“三星如果產量都有問題，那英特爾可能會更慢一些，它缺少台積電和三星的經驗。” 一位半導體從業者認為，英特爾也許會趕上，但絕對不輕鬆。

“雖然EUV技術還沒有為大批量生產做好準備，特別是英特爾這種芯片出貨量極大的公司。但英特爾對EUV采取的策略是十分危險的。這相當於你在祈求老天‘讓別人都失敗吧’，而不是指望自己獲得成功。”

有人把英特爾錯過EUV的原因，總結為“過於雄心勃勃”。但是在面對技術節點的選擇時，的確有時候更像是一種“賭博”——

如果英特爾應用在10nm上的製造工藝成功了，那麽他們在行業裡將保持至少2年的領先優勢；而失敗了，則需要坦然面對與台積電平起平坐，甚至向後者俯首稱臣的結果。

在半導體行業，企業最好的衡量標準只有一個，那就是“競爭”。

現在來看，英特爾就像是一直在試圖製造出最好的槍，向月亮射擊；但台積電，卻趁此登上了月球。

工藝落後4年？

2019年初，臨危受命接任英特爾CEO的斯旺，曾試圖在同年Q3電話會議上“挽回人心”，承諾英特爾將不再“擠牙膏”，已開始大批量生產10nm處理器，甚至準備再開一家工廠。

“我們從10nm失敗的工藝找到了問題，已經從根本上改進了製造技術。推出產品的節奏將會重新回到摩爾定律的軌道上來看，每2~2.5年引入新的製程，重新奪回Top1的地位。”

從下面這張去年10月英特爾發布的製程節點進度圖來看，非常明顯，他們停留在14nm節點上的時間足足有5年。

雖然這個“+”號的疊加意味著14nm產品在不斷迭代，產品品質也最終獲得了市場驗證。但也有工程師向虎嗅指出，這是行業裡慣用的做法，相當於“一種製造工藝設計工具包的升級”，沒有太大意義。

正是由於14nm的延遲在前，下一代10nm芯片也從2015年開始多次宣布延遲。

這不僅意味著英特爾在那時候就已經有些“脫軌”摩爾定律，也給AMD留出了充足的逆襲時間。讓這家在當時瀕臨破產的芯片設計公司，成長為當下英特爾在PC等多個市場最為忌憚的競爭對手。

但是，有分析師僅僅通過數字之間的差距（兩個製程節點），就認為“剛量產10nm的英特爾與大規模量產5nm芯片的台積電中間的差距有4年”，那麽就是大錯特錯了。

雖然行業默認半導體制造工藝製程越小越好，但不意味著每一家晶圓代工廠的工藝標準是相同的。而業內熟知，英特爾對製造工藝的標準制定一直相對激進，要求也更高。

甚至有工程師嘲笑外界的無知：“英特爾10nm工藝的晶體管密度是台積電10nm工藝的兩倍，已經不是一個秘密。”

對於製造工藝來說，晶體管大小在某種程度上不是唯一的決定因素，它們之間的互連也不能忽略。相比其他晶圓廠，英特爾芯片上的互連間距更小，密度更高。

參與研發過TPU，對製造工藝非常熟悉的芯英科技創始人楊龔軼凡提醒我們，“7nm”這個數字並不完全與晶體管的尺寸有關。

“英特爾的10nm芯片對標的其實是台積電的7nm，甚至比後者的7nm都好。”

也正是這個原因，被很多終端用戶戲稱為“英特爾祖傳工藝”的14nm，依然在性能的某些方面可以完勝AMD的部分7nm產品。

譬如，在2018年一個項目中，AMD的7nm伺服器芯片EPYC被曝不敵英特爾14nm的Cascade Lake處理器。如今，英特爾仍然靠14nm產品牢牢佔據伺服器市場大部分份額，這充分證明了這家老牌巨頭強大的工程實力。

“同樣的製程，英特爾產品的性能一直都更好，所以10nm在2019年底量產了，晚點就晚點吧。但這次再度延遲的7nm芯片，才是英特爾真正意義上的‘落後’。” 他告訴虎嗅。

因為台積電的5nm芯片已經開始大規模量產了。

“個人認為英特爾的製造工藝大約落後台積電6~12個月左右。” 一位芯片工程師認為，雖然半導體制造市場也一直存在“嚴重的市場行銷和宣傳錯誤”，但這次，比起台積電和三星的習慣性吹噓，英特爾的10nm芯片的確遲了。

2018年，英特爾工程師曾對外解釋過，他們對10nm的晶體管密度和製造材料要求太高，以至於超過了對節點本身的追求，才選擇延遲發布。

“如今10nm仍然受良率和產能所限，才迫使他們將一部分製造任務分出去。但7nm將採用EUV技術，或許會有扳回一局的機會。”一位工程師特別指出，這次交給台積電的6nm訂單，其實相當於英特爾的10nm工藝。

但這絕不意味著英特爾會把自己所有高端芯片訂單都交給台積電，因為台積電也有自己的顧慮，它需要更多時間來增加產能。

“按照英特爾的出貨量，如果要完全滿足英特爾對高端芯片（7nm以下）的全部需求，台積電需要5~8年的時間來建造額外的晶圓廠，台積電能投入那麽多錢嗎，不一定。”他指出，

因此，這也是外界猜測英特爾將來會在一段時間內採用“製造+外包”這種混合模式的重要原因之一。有分析師預計，分散一部分製造壓力，會讓英特爾在產品性能方面重新領先於對手。

“外包可以大幅節省成本，聚焦於更先進的製程。對於增加現金流，保證在激烈市場競爭下毛利率沒有劇烈波動，是極有好處的。”

事實上，英特爾多年來一直在委託台積電製造自己的部分非先進製程產品，從沒有100%自己造芯片一說。

英特爾總裁格魯夫1988年走馬上任時，曾到台灣參觀台積電。當時正值英特爾砍掉伺服器，集中精力搞CPU的關鍵時期。台積電趁此說服他把一部分製造業務交給了台積電。

同時，作為行業水準最一流的晶圓製造廠，英特爾也給台積電的產線解決了200多個問題，自此台積電的製造能力第一次得到了認證。

譬如多年來，英特爾等面向醫療成像以及印表機等終端產品的Arria系列SoC FPGA 硬核處理器，就是交給台積電代工的。

當然，這次很不一樣。

因為英特爾把代表了自己製造工藝尊嚴的高端產品線分了出來。這標誌著，英格爾首次主動承認自己的生產能力已落後於台積電。

但能不能追上，就要看他們能不能搶回“錯過EUV的那些時光”了。

大象轉身

造就企業某個成功節點的原因，必然是一項牽一發而動全身的“系統工程”，那麽失敗也同樣如此。

僅在7nm芯片延遲消息發布後3天，英特爾首席工程師兼總裁 Renduchintala為此“背鍋”，宣布離職，英特爾也因此重組了技術團隊。此前，英特爾的製造業務由他統籌管理。

需要注意的是，在他辭職前一個月，另一位天才級芯片設計大師Jim Keller剛剛從英特爾離開，而再往前推2年，他們的前任 CEO 科再奇因突然被爆“出軌”而被迫離職。

這讓很多人從製程工藝路線上的決策失誤上，看到了背後隱藏的團隊問題。

早在今年3月，現任CEO斯旺就曾通過紐約時報，向外界曝光了英特爾不太光鮮的企業文化——很多自滿的管理者們在內部為預算而互相爭鬥，甚至有些人會隱瞞自己得到的有效信息。

“我們的團隊正在改善設計與製造工程師團隊之間的合作，他們近年來一直都在彼此疏遠。” 他承認，英特爾有些問題已經根深蒂固了。

但這個情形對於晶圓製造行業來說是不可思議的。因為台積電無論是工藝還是良率的提升，都是靠蘋果、高通等公司的頂級芯片設計師幫忙調出來的。

“我們有世界上最聰明的人，毫無疑問。但問題仍然是，你如何讓他們朝同一方向劃船？”

有在英特爾製程開發工廠工作過的人曾爆料，公司在2014年前後解雇了大量有經驗的工程師。目前，很多博士生被聘用後在產線工作，沒有太多產線經驗。

“如果有經驗的人指導他們，相信很多工作會做的更好，但很多人離開了。”

但有人看到了更深層次的問題。

一位半導體從業者認為，作為全世界資源最豐厚的半導體企業，卻沒有趕上GPU、移動以及AI芯片等任何一次產業變革，根本原因在於：

“大公司的整個決策、邏輯、運營方式，已經不再那麽鼓勵變革性創新了，更多選擇的是迭代，這也是他們在14nm上糾纏過久的原因之一。所以他們攻佔新市場的唯一方法，只有‘買’。”

幾乎所有個人電腦處理器愛好者都清楚，從2008年推出個人電腦微處理器酷睿 i5 一舉擊敗AMD後，在此後長達10年的時間裡，幾乎在PC市場沒有任何競爭對手的英特爾就放慢了創新腳步。很顯然，與之密切相關的製造工藝也一定會放慢腳步。

“一方面是大公司都有的弊病，辦事低效，傲慢輕敵。” 有行業人士向虎嗅指出，這些問題都能在英特爾身上看到，但並不多。

“另一方面，他們站在頂端太久了。畢竟AMD是從跌到幾十億美元的市值一路浴血奮戰上來的，而英特爾長期處於高位，不知愁滋味，即便他們在各種新市場做了很多事。”

但是，對於大公司來說，如果長時間在無人區跑，方向性錯誤可能是致命的，CEO需要在這方面負主要責任。

“你想想，除了自英特爾歷史上最有名的創始三傑——諾伊斯、摩爾與格魯夫，之後有沒有讓人印象深刻的CEO名字？

從英特爾錯過移動時代開始，就預示著他們會有這樣的一天。” 他感歎。

美國的憂慮

正如前面有華爾街分析師哀歎“美國芯片時代徹底結束”。一位國內行業人士給出了相同的看法：

“如果說以前全球只有一個國家能夠把半導體產業全鏈條全部吞下，就是美國。為什麽？因為有英特爾。只要沒有英特爾，美國就不具備半導體全產業鏈的能力。”

所以，如果英特爾未來某天徹底放棄晶圓製造，那麽美國就失去了徹底可以與其他國家硬抗的核心力量之一。

有意思的是，就在英特爾宣布“將借助外援代工芯片”這個爆炸性消息之前，美國剛剛成功“強迫”台積電耗資120億美元在亞利桑那州建廠。

他們在過去幾個月，密集發布了一系列半導體制造工廠扶持計劃，包括向格羅方德等本土二流芯片製造工廠注資，努力扶正這些虧損企業東倒西歪的身子。

而英特爾的這一決定，顯然與美國政府的意願相悖。

特別是美國半導體產業協會（SIA，值得注意，英特爾創始人之一諾伊斯是這個協會的第一任主席）在6月發布了一份名為《加強美國半導體工業基地分析與建議》的報告，指出：

“美國在芯片製造方面嚴重依賴亞洲供應商，這是美國在這個產業上的弱點。從長期來看，中國大陸準備通過補貼大力建設60多家新晶圓廠，甚至會在2030年會成為全球最大的芯片製造國，佔比翻番，這是對我們非常不利的。

這可能導致我們失去了中國市場份額的同時，中國自己的份額會有進一步增長。因此我們需要大量公共與私人投資。”

目前，美國僅佔全球半導體制造產能的12%，相比之下，超過50%由位於中國台灣的台積電包攬，而中國雖然沒有在先進製程上佔據優勢，但憑借“量大”，也在2019年拿下17%的全球份額。

但如今，被寄予厚望的中芯國際正在接收來自政府與股民源源不斷的資金，其他晶圓廠也正在陸續拔地而起。從國家長期科技戰略來看，美國的確需要對不利局勢擔憂。

因此，他們特意在文件中指出“要資助建立先進的邏輯芯片生態系統，特別是EUV工藝和7nm以下的製造技術”。

“站在國家戰略角度，英特爾也不可能放棄晶圓製造。” 一位產業分析師告訴虎嗅，在解決掉產品延期和量產問題後，英特爾可能會在3~5年內重新掌握最先進的晶圓製造技術。

不過SIA也承認，試圖將世界上最複雜、成本最高的供應鏈完全局限在本土，是不切實際的。

“但是，半導體技術對於國家經濟和安全的重要性，我們認為通過投資加固半導體工業基礎，保持技術領先，是非常有必要的。”