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200亿美元建厂发力晶圆代工,同时又计划扩大委外代工,英特尔到底打的什么算盘?

芯智讯

作者|芯智讯-浪客剑  来源|芯智讯(ID:icsmart)

美国当地时间2021年3月23日,在主题为“英特尔发力:以工程技术创未来”的全球直播活动上,新上任的英特尔CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)发表时长1小时的全球演讲,分享了他的“IDM 2.0”愿景,阐述了如何通过制造、设计和交付领先产品,为利益相关方创造长期价值的未来路径。同时,他还透露了英特尔7nm工艺的最新进展,并宣布了多项重大战略决策,包括:投资200亿美元在美国美国亚利桑那州新建两座晶圆厂、成为全球代工产能的主要提供商、重拾英特尔信息技术峰会(IDF)并升级为英特尔创新(Intel Innovation)峰会。

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△图注:在录制“英特尔发力:以工程技术创未来 ”全球直播视频中,英特尔CEO帕特·基辛格展示“Ponte Vecchio”,英特尔首个百亿亿次级计算GPU。(图片来源:英特尔)

一、7nm工艺进展顺利,首款产品将在2021年第二季度tape in

众所周知,摩尔定律是由英特尔创始人之一的戈登·摩尔(Gordon Moore)于半个世纪前提出来的。其内容为,“当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍。”

但是自2011年下半年英特尔发布了22nm之后,近2年半之后,即2014年上半年,英特尔的14nm工艺才发布(二季度末才量产)。而在14nm向10nm提升的过程中,英特尔在工艺上遭遇了挑战,其Tick-Tock策略(即一年提升工艺,一年提升架构)甚至停摆。时隔4年多之后,2019年英特尔的10nm工艺才正式量产。这也使得外界都认为“摩尔定律已死”。

随后英特尔的7nm工艺更是命运多舛,量产时间屡次推迟。去年7月,英特尔在财报会议上又宣布,因为工艺缺陷,预期7nm芯片会延期半年上市,这已经比原先英特尔公司内部定的目标落后了12个月。

根据当时的预计,英特尔的7nm CPU要等到2022年下半年或2023年初才会首次在市场上亮相。

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相比之下,近年来台积电的制程工艺持续稳步推进,去年已经量产了5nm工艺。预计台积电将会在2022年量产3nm工艺。

虽然英特尔的10nm工艺在各项指标上完全比肩、甚至是超越台积电的7nm工艺,而英特尔的7nm同样也有望达到与台积电5nm持平的水准,但是随着英特尔7nm的持续跳票,台积电已经在制程数字上领先了英特尔两代以上,在实际的工艺水平上已经领先了英特尔一代以上。

因此,在去年英特尔宣布7nm工艺再度跳票之后,不少投资人更是向英特尔施压,建议其放弃晶圆制造业务。同时,业内消息也显示,英特尔已经考虑将部分芯片外包给第三方代工。这也加重了外界对于英特尔晶圆制造未来的看衰。

但是,对于英特尔来说,其IDM模式是其安身立命之本,其每一代的芯片架构都是与其制程工艺乃至封装技术都是紧密结合的,放弃晶圆制造虽然可以减轻负担和压力,但是也将丧失一项关键的优势,特别是在当今全球晶圆产能极为紧缺的情况下,拥有自己的晶圆制造厂对于自身的供应链安全也显得极为重要。

随着曾在英特尔工作了30年的老兵,英特尔曾经的首位首席技术官(CTO)帕特·基辛格的回归,英特尔又将重回技术领先的路线,而晶圆制造工艺的持续推进,也将继续成为英特尔技术领先战略的关键一环。

基辛格在会议上透露,通过在重新构建和简化的工艺流程中增加使用极紫外光刻(EUV)技术,英特尔在7nm制程方面取得了顺利的进展,预计将在今年第二季度实现首款7nm客户端CPU(研发代号“Meteor Lake”)计算晶片的tape in。

二、扩大采用第三方代工产能

正如前面所提到的,英特尔此前已经开始将部分芯片的生产外包给了第三方代工厂,这部分芯片主要是英特尔的Xe GPU以及Atom CPU,而酷睿及Xeon等CPU仍将由英特尔自己的晶圆厂制造。

在此次会议上,基辛格也对外确认,英特尔希望进一步增强与第三方代工厂的合作,并表示第三方代工厂现已为一系列英特尔技术,从通信、连接到图形和芯片组进行代工生产。

同时,基辛格表示还透露,未来与第三方代工厂的合作将会不断扩大,涵盖以先进制程技术生产一系列模块化芯片。并且,从2023年开始,英特尔的客户端和数据中心部门生产核心计算产品也将会部分交由第三方代工厂生产。

基辛格称,这将优化英特尔在成本、性能、进度和供货方面的路线图,带来更高灵活性、更大产能规模,为英特尔创造独特的竞争优势。

不过,基辛格也强调,英特尔希望继续在内部完成大部分产品的生产。

三、继续发力先进封装技术,并与IBM达成合作

随着晶体管微缩技术的推进变得越来越困难、成本也越来越高,通过将多个小芯片(chiplet)堆叠在一起的2.5D/3D先进封装技已经成为了推动摩尔定律继续前行的另一种途径。

近年来,英特尔在先进封装技术领域一直在持续创新,并在业内保持着较大的领先性优势。比如此前推出的EMIB 2.5D、Foveros 3D封装技术,以及2019年推出的三项全新的先进芯片封装技术:Co-EMIB、ODI、MDIO。

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这些封装技术都将使用最优工艺制作不同IP模块,然后借助不同的封装方式、高带宽低延迟的通信渠道,整合在一块芯片上,构成一个异构计算平台,以进一步提升整体芯片的性能、能效及成本效益。

在此次的会议上,基辛格也重申了英特尔在封装技术方面的领先性,并称这也是一项重要的差异化因素,这使英特尔能够在一个普适计算的世界中,通过将多种IP或晶片封装在一起,从而交付独一无二、定制化的产品,满足客户多样性的需求。

在今天的会议上,英特尔还和IBM宣布了一项重要的研究合作计划,专注创建下一代逻辑芯片封装技术。该计划将利用两家公司位于美国俄勒冈州希尔斯博罗、纽约州奥尔巴尼的不同职能和人才,这次合作旨在面向整个生态系统加速半导体制造创新,增强美国半导体行业的竞争力,并支持美国政府的关键举措。

四、投资200亿美元新建两座晶圆厂,重回晶圆代工市场

自英特尔2010年首次为Achronix提供22nm工艺之后,其定制代工业务就在慢慢扩大,但是一直未获得客户的大规模订单。诺基亚N1曾采用了英特尔的移动芯片,但市场反应并不理想。

自2012年开始,PC市场出现了持续的下滑,导致英特尔在产能上出现过剩,晶圆代工厂利用率仅为60%。于是,英特尔开始加大了晶圆代工厂的对外开放。2013年之时,当时的英特尔CEO科再奇还在英特尔投资者大会上表示,英特尔的芯片代工厂将面向所有芯片企业开放。不过,随后英特尔的开始大举进军移动市场,与众多移动芯片厂商之间的存在的竞争关系,延缓了这一计划。

而在2015年之后,随着英特尔逐步退出手机/平板芯片市场,英特尔便与其他的诸如高通、三星、联发科、英伟达等芯片厂商之间没有了直接竞争,于是英特尔开始希望将这些曾经的的竞争对手,转变为自己的晶圆代工业务的客户。

2016年8月,英特尔在其开发者大会上宣布,英特尔已与ARM达成协议,获得了ARM授权,可以代工生产基于ARM Artisan Physical IP架构的晶圆芯片。这一合作将使得英特尔能够有能力为高通、苹果等基于ARM架构的移动芯片厂商代工芯片。随后,韩国智能手机制造商LG宣布,将由英特尔代工生产其基于ARM架构的10nm移动芯片。

2017年9月,英特尔在北京召开“英特尔精尖制造日”活动,除了推出自己全新的10nm FinFET工艺之外,还正式宣布对外开放其10nm FinFET工艺的代工,此外英特尔还宣布针对移动领域及物联网市场开放的22nm FFL工艺,而在此之前,英特尔的14nm FinFET代工业务也已经顺利开展。而英特尔此举也被外界认为是要全面进军代工市场与台积电、三星、GlobalFoundries争夺市场。

但是,仅过了1年左右的时间,2018年12月,业内就传出消息称,由于英特尔的10nm工艺的多次跳票和大幅延期,使得其14nm产能一直吃紧,一些芯片出甚至现了持续缺货。由于自身产能的不足,英特尔晶圆代工部门接单也出现了“大踩刹车”。外界认为英特尔将关闭其晶圆代工业务。

虽然当时英特尔公关部门对外回应称,“我们对于谣传不予评论。”但是,之后事情的发展也显示英特尔确实放弃了对于其晶圆代工业务的开拓,毕竟英特尔自己芯片生产产能都不够用了。

而在此次的会议上,基辛格再度重启了英特尔的晶圆代工业务,并且他还宣布英特尔计划成为代工产能的主要提供商,起于美国和欧洲,面向全球客户提供服务。

而为了解决代工业务所需的产能问题,基辛格还宣布了有关生产制造的重大扩张计划:在美国亚利桑那州的Octillo园区投资约200亿美元,新建两座晶圆厂。

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△图注:英特尔位于亚利桑那州钱德勒市的Ocotillo园区是公司在美国最大的制造工厂。四个工厂由一英里长的自动化高速公路连接起来,形成了一个巨型工厂网络。2021年3月,英特尔宣布投资200亿美元,在Ocotillo园区新建两座新工厂。(图片来源:英特尔)

据介绍,该投资计划预计将创造3,000多个高技术、高薪酬的长期工作岗位,以及3,000多个建筑就业岗位和大约15,000个当地长期工作岗位。

值得一提的是,此前美国拜登政府为了鼓励半导体制造,承诺将给予370亿美元的联邦补贴政策。英特尔在美国本土投资建晶圆厂的计划无疑是与之契合的。

基辛格表示:“我们很高兴能与亚利桑那州以及拜登政府围绕刺激美国国内投资的激励政策开展合作。”

此外,基辛格还表示,计划在年内宣布英特尔在美国、欧洲以及世界其它地方的下一阶段产能扩张计划。

基辛格承诺,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。

除了解决代工业务所需的产能方面的问题之外,英特尔为发展晶圆代工业务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),该部门由半导体行业资深专家Randhir Thakur博士领导,他直接向基辛格汇报。足见基辛格此番对于英特尔代工业务发展的重视。

需要注意的是,英特尔表示,其IFS事业部与其他代工厂服务的差异化在于,它不仅结合了英特尔制程工艺技术和先进封装技术,“还支持x86内核、ARM和RISC-V生态系统IP的生产,从而为客户交付世界级的IP组合”。这是否意味着英特尔还可能向第三方的芯片设计厂商开放X86内核IP授权?还是说,英特尔可以为AMD、威盛、上海兆芯等拥有X86技术的IC设计厂商提供代工服务?

不管怎样,这一次英特尔是在晶圆代工这块是下了重注,接下来英特尔将会在晶圆代工市场与台积电、三星等展开正面竞争,但是能否获得预想中的成功还有待观察。

不过,基辛格透露,新晶圆厂已经找到一些客户,但不能公开。不过,亚马逊(Amazon.com Inc.)、思科(Cisco Systems Inc.)、高通(Qualcomm Inc.)、微软(Microsoft Corp.)都支持英特尔提供晶圆代工服务。他还表示,“我们会为英特尔的晶圆代工业务争取像是苹果(Apple Inc.)等客户。”

五、重拾IDF峰会,10月举办英特尔创新峰会

IDF峰会(Intel Developer Forum)直译名称为“英特尔开发商论坛”,定位于技术开发商大会。第一届IDF峰会诞生于1997年,起初只是英特尔公司某事业部部门的小型工程师会议,后来慢慢发展成从只在美国举办到遍布全球大部分地区,从印度到中国再到以色列,从每年只举办一次到每年两次,规模越来越大,逐渐发展成为全球最负盛名的技术行业盛会之一、众多知名的技术专家和企业了解国际行业资讯和交流领先经验的超值平台。

后来,IDF在中国有了一个新名字:“信息技术峰会”。1999年,IDF第一次从美国移师海外,中国的主会场设立在中国台湾,北京是分会场。当年主题定为“专为互联网电脑设计”,推动的重点是互联网应用与互联网内容。

2014年,英特尔大举进军平板电脑市场,当年春季的IDF也首次移师到全球电子制造和创新中心——深圳,开始打造中国技术创新生态圈,众多的深圳电子厂商也由此开始了与英特尔的合作,随后的IDF 2015、IDF 2016峰会都放在了深圳。

不过在2017年4月,英特尔通过其官网正式宣布,今后将不再举办IDF开发者峰会,而原定今年夏天的IDF 2017也就此取消。英特尔在一份简短的声明中表示:“英特尔调整了活动安排,决定从此停办IDF。感谢您与IDF相伴近20年!”

时隔4年之后,新上任的英特尔CEO基辛格在今天的会议上宣布,将于今年重拾其广受欢迎的英特尔信息技术峰会(IDF)的举办精神,全新推出行业活动系列Intel On。计划在今年10月在美国旧金山举行英特尔创新(Intel Innovation)峰会活动。

六、基辛格的“IDM 2.0”愿景

过去英特尔一直都是一家IDM厂商,即自己进行芯片的设计、制造、封测,但是我们通过基辛格在今天会议上公布的多项战略决策,可以非常清晰的发现,英特尔原有的IDM模式已经发生了巨大的改变。

首先,英特尔自己设计的芯片不再完全由自己制造,而是将部分产品释放给合适的第三方晶圆代工厂进行制造,这样做的一个优势就是让自己的供应更加的多元化,可以保障供应的稳定性,同时在性能和成本上也能够得到进一步的优化。

其次,英特尔重启外晶圆代工业务,并且新建晶圆厂以扩大对外代工的产能供应,同时还可对外提供英特尔的先进制程及先进封装技术,以满足客户对于先进制程工艺(目前英特尔是全球仅有的三家继续推进7nm及以下先进制程工艺的晶圆制造厂商之一)、产能及产品差异化方面的需求。英特尔似乎是希望能够通过晶圆代工业务来加速自身制程工艺的发展,同时使得其晶圆制造业务也不再完全依赖于英特尔芯片本身,客户的多元化可以分散晶圆制造业务所面临的高研发投入及高昂的产能建设投入等方面的风险。

总体来看,基辛格的“IDM 2.0”模式与三星目前的模式有些类似,比如三星本身就有自研芯片,也是交由自己的晶圆厂制造,但是三星的晶圆厂也对外提供代工服务,并且在制程工艺上也在快速追赶台积电。不过,三星并未有将自己的芯片交由第三方代工厂生产,毕竟三星自己的芯片量也不大。相比之下,基辛格的“IDM 2.0”模式使得英特尔在晶圆制造方面变得更加的开放,比如与台积电等第三方代工厂之间,既有合作(部分芯片交给他们代工),也会有竞争(都有晶圆代工业务)。这种竞合的模式相比零和的竞争模式似乎也更为良性,英特尔也可以自由的以最优的方式来进行动态调整,比如自身的产能不足时,可以加大委外代工,以保障自身晶圆代工业务的产能输出;而当自身产能过剩时,则可以减少委外代工,同时通过拓展代工业务来进行消化。

基辛格表示:“IDM 2.0是英特尔内部工厂网络、第三方产能和全新英特尔代工服务的强大组合。我们已经设定好方向,将为英特尔开创创新和产品领先的新时代。英特尔是唯一一家拥有从软件、芯片和平台、封装到大规模制造制程技术,兼具深度和广度的公司,致力于成为客户信赖的下一代创新合作伙伴。IDM 2.0战略只有英特尔才能够做到,它将成为我们的致胜法宝。在我们所竞争的每一个领域,我们将利用IDM 2.0设计出最好的产品,同时用最好的方式进行生产制造。”

编者按:本文转载自微信公众号:芯智讯(ID:icsmart),作者:芯智讯-浪客剑


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