200億美元建廠代工 又要大力外包:Intel到底想幹什麼?

美國當地時間2021年3月23日,在主題為「Intel發力:以工程技術創未來」的全球直播活動上,新上任的IntelCEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)發表時長1小時的全球演講,分享了他的「IDM 2.0」願景,闡述了如何通過製造、設計和交付領先產品,為利益相關方創造長期價值的未來路徑。

同時,他還透露了Intel7nm工藝的最新進展,並宣布了多項重大戰略決策,包括:投資200億美元在美國美國亞利桑那州新建兩座晶圓廠、成為全球代工產能的主要提供商、重拾Intel信息技術峰會(IDF)並升級為Intel創新(Intel Innovation)峰會。

200億美元建廠代工 又要大力外包:Intel到底想幹什麼?
△圖註:在錄製「Intel發力:以工程技術創未來 」全球直播視頻中,IntelCEO帕特·基辛格展示「Ponte Vecchio」,Intel首個百億億次級計算GPU。(圖片來源:Intel)

一、7nm工藝進展順利,首款產品將在2021年第二季度tape in

眾所周知,摩爾定律是由Intel創始人之一的戈登·摩爾(Gordon Moore)於半個世紀前提出來的。其內容為,「當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍。」

但是自2011年下半年Intel發佈了22nm之後,近2年半之後,即2014年上半年,Intel的14nm工藝才發佈(二季度末才量產)。而在14nm向10nm提升的過程中,Intel在工藝上遭遇了挑戰,其Tick-Tock策略(即一年提升工藝,一年提升架構)甚至停擺。時隔4年多之後,2019年Intel的10nm工藝才正式量產。這也使得外界都認為「摩爾定律已死」。

隨後Intel的7nm工藝更是命運多舛,量產時間屢次推遲。去年7月,Intel在財報會議上又宣布,因為工藝缺陷,預期7nm芯片會延期半年上市,這已經比原先Intel公司內部定的目標落後了12個月。

根據當時的預計,Intel的7nm CPU要等到2022年下半年或2023年初才會首次在市場上亮相。

200億美元建廠代工 又要大力外包:Intel到底想幹什麼?

相比之下,近年來台積電的製程工藝持續穩步推進,去年已經量產了5nm工藝。預計台積電將會在2022年量產3nm工藝。

雖然Intel的10nm工藝在各項指標上完全比肩、甚至是超越台積電的7nm工藝,而Intel的7nm同樣也有望達到與台積電5nm持平的水準,但是隨着Intel7nm的持續跳票,台積電已經在製程數字上領先了Intel兩代以上,在實際的工藝水平上已經領先了Intel一代以上。

因此,在去年Intel宣布7nm工藝再度跳票之後,不少投資人更是向Intel施壓,建議其放棄晶圓製造業務。同時,業內消息也顯示,Intel已經考慮將部分芯片外包給第三方代工。這也加重了外界對於Intel晶圓製造未來的看衰。

但是,對於Intel來說,其IDM模式是其安身立命之本,其每一代的芯片架構都是與其製程工藝乃至封裝技術都是緊密結合的,放棄晶圓製造雖然可以減輕負擔和壓力,但是也將喪失一項關鍵的優勢,特別是在當今全球晶圓產能極為緊缺的情況下,擁有自己的晶圓製造廠對於自身的供應鏈安全也顯得極為重要。

隨着曾在Intel工作了30年的老兵,Intel曾經的首位首席技術官(CTO)帕特·基辛格的回歸,Intel又將重回技術領先的路線,而晶圓製造工藝的持續推進,也將繼續成為Intel技術領先戰略的關鍵一環。

基辛格在會議上透露,通過在重新構建和簡化的工藝流程中增加使用極紫外光刻(EUV)技術,Intel在7nm製程方面取得了順利的進展,預計將在今年第二季度實現首款7nm客戶端CPU(研發代號「Meteor Lake」)計算晶片的tape in。

二、擴大採用第三方代工產能

正如前面所提到的,Intel此前已經開始將部分芯片的生產外包給了第三方代工廠,這部分芯片主要是Intel的Xe GPU以及Atom CPU,而酷睿及Xeon等CPU仍將由Intel自己的晶圓廠製造。

在此次會議上,基辛格也對外確認,Intel希望進一步增強與第三方代工廠的合作,並表示第三方代工廠現已為一系列Intel技術,從通信、連接到圖形和芯片組進行代工生產。

同時,基辛格表示還透露,未來與第三方代工廠的合作將會不斷擴大,涵蓋以先進制程技術生產一系列模塊化芯片。並且,從2023年開始,Intel的客戶端和數據中心部門生產核心計算產品也將會部分交由第三方代工廠生產。

基辛格稱,這將優化Intel在成本、性能、進度和供貨方面的路線圖,帶來更高靈活性、更大產能規模,為Intel創造獨特的競爭優勢。

不過,基辛格也強調,Intel希望繼續在內部完成大部分產品的生產。

三、繼續發力先進封裝技術,並與IBM達成合作

隨着晶體管微縮技術的推進變得越來越困難、成本也越來越高,通過將多個小芯片(chiplet)堆疊在一起的2.5D/3D先進封裝技已經成為了推動摩爾定律繼續前行的另一種途徑。

近年來,Intel在先進封裝技術領域一直在持續創新,並在業內保持着較大的領先性優勢。比如此前推出的EMIB 2.5D、Foveros 3D封裝技術,以及2019年推出的三項全新的先進芯片封裝技術:Co-EMIB、ODI、MDIO。

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這些封裝技術都將使用最優工藝製作不同IP模塊,然後藉助不同的封裝方式、高帶寬低延遲的通信渠道,整合在一塊芯片上,構成一個異構計算平台,以進一步提升整體芯片的性能、能效及成本效益。

(相關資料:詳解Intel三大全新封裝技術:繼續推動摩爾定律的關鍵!)

在此次的會議上,基辛格也重申了Intel在封裝技術方面的領先性,並稱這也是一項重要的差異化因素,這使Intel能夠在一個普適計算的世界中,通過將多種IP或晶片封裝在一起,從而交付獨一無二、定製化的產品,滿足客戶多樣性的需求。

在今天的會議上,Intel還和IBM宣布了一項重要的研究合作計劃,專註創建下一代邏輯芯片封裝技術。該計劃將利用兩家公司位於美國俄勒岡州希爾斯博羅、紐約州奧爾巴尼的不同職能和人才,這次合作旨在面向整個生態系統加速半導體製造創新,增強美國半導體行業的競爭力,並支持美國政府的關鍵舉措。

四、投資200億美元新建兩座晶圓廠,重回晶圓代工市場

自Intel2010年首次為Achronix提供22nm工藝之後,其定製代工業務就在慢慢擴大,但是一直未獲得客戶的大規模訂單。諾基亞N1曾採用了Intel的移動芯片,但市場反應並不理想。

自2012年開始,PC市場出現了持續的下滑,導致Intel在產能上出現過剩,晶圓代工廠利用率僅為60%。於是,Intel開始加大了晶圓代工廠的對外開放。2013年之時,當時的IntelCEO科再奇還在Intel投資者大會上表示,Intel的芯片代工廠將面向所有芯片企業開放。不過,隨後Intel的開始大舉進軍移動市場,與眾多移動芯片廠商之間的存在的競爭關係,延緩了這一計劃。

而在2015年之後,隨着Intel逐步退出手機/平板芯片市場,Intel便與其他的諸如高通、三星、聯發科、英偉達等芯片廠商之間沒有了直接競爭,於是Intel開始希望將這些曾經的的競爭對手,轉變為自己的晶圓代工業務的客戶。

2016年8月,Intel在其開發者大會上宣布,Intel已與ARM達成協議,獲得了ARM授權,可以代工生產基於ARM Artisan Physical IP架構的晶圓芯片。這一合作將使得Intel能夠有能力為高通、蘋果等基於ARM架構的移動芯片廠商代工芯片。隨後,韓國智能手機製造商LG宣布,將由Intel代工生產其基於ARM架構的10nm移動芯片。

2017年9月,Intel在北京召開「Intel精尖製造日」活動,除了推出自己全新的10nm FinFET工藝之外,還正式宣布對外開放其10nm FinFET工藝的代工,此外Intel還宣布針對移動領域及物聯網市場開放的22nm FFL工藝,而在此之前,Intel的14nm FinFET代工業務也已經順利開展。而Intel此舉也被外界認為是要全面進軍代工市場與台積電、三星、GlobalFoundries爭奪市場。

但是,僅過了1年左右的時間,2018年12月,業內就傳出消息稱,由於Intel的10nm工藝的多次跳票和大幅延期,使得其14nm產能一直吃緊,一些芯片出甚至現了持續缺貨。由於自身產能的不足,Intel晶圓代工部門接單也出現了「大踩剎車」。外界認為Intel將關閉其晶圓代工業務。

雖然當時Intel公關部門對外回應稱,「我們對於謠傳不予評論。」但是,之後事情的發展也顯示Intel確實放棄了對於其晶圓代工業務的開拓,畢竟Intel自己芯片生產產能都不夠用了。

而在此次的會議上,基辛格再度重啟了Intel的晶圓代工業務,並且他還宣布Intel計劃成為代工產能的主要提供商,起於美國和歐洲,面向全球客戶提供服務。

而為了解決代工業務所需的產能問題,基辛格還宣布了有關生產製造的重大擴張計劃:在美國亞利桑那州的Octillo園區投資約200億美元,新建兩座晶圓廠。

200億美元建廠代工 又要大力外包:Intel到底想幹什麼?

△圖註:Intel位於亞利桑那州錢德勒市的Ocotillo園區是公司在美國最大的製造工廠。四個工廠由一英里長的自動化高速公路連接起來,形成了一個巨型工廠網絡。2021年3月,Intel宣布投資200億美元,在Ocotillo園區新建兩座新工廠。(圖片來源:Intel)

據介紹,該投資計劃預計將創造3,000多個高技術、高薪酬的長期工作崗位,以及3,000多個建築就業崗位和大約15,000個當地長期工作崗位。

值得一提的是,此前美國拜登政府為了鼓勵半導體製造,承諾將給予370億美元的聯邦補貼政策。Intel在美國本土投資建晶圓廠的計劃無疑是與之契合的。

基辛格表示:「我們很高興能與亞利桑那州以及拜登政府圍繞刺激美國國內投資的激勵政策開展合作。」

此外,基辛格還表示,計劃在年內宣布Intel在美國、歐洲以及世界其它地方的下一階段產能擴張計劃。

基辛格承諾,新晶圓廠將為Intel現有產品和客戶不斷擴大的需求提供支持,並為代工客戶提供所承諾的產能。

除了解決代工業務所需的產能方面的問題之外,Intel為發展晶圓代工業務還組建了一個全新的獨立業務部門——Intel代工服務事業部(IFS),該部門由半導體行業資深專家Randhir Thakur博士領導,他直接向基辛格彙報。足見基辛格此番對於Intel代工業務發展的重視。

需要注意的是,Intel表示,其IFS事業部與其他代工廠服務的差異化在於,它不僅結合了Intel製程工藝技術和先進封裝技術,「還支持x86內核、ARM和RISC-V生態系統IP的生產,從而為客戶交付世界級的IP組合」。這是否意味着Intel還可能向第三方的芯片設計廠商開放X86內核IP授權?還是說,Intel可以為AMD、威盛、上海兆芯等擁有X86技術的IC設計廠商提供代工服務?

不管怎樣,這一次Intel是在晶圓代工這塊是下了重注,接下來Intel將會在晶圓代工市場與台積電、三星等展開正面競爭,但是能否獲得預想中的成功還有待觀察。

不過,基辛格透露,新晶圓廠已經找到一些客戶,但不能公開。不過,亞馬遜(Amazon.com Inc.)、思科(Cisco Systems Inc.)、高通(Qualcomm Inc.)、微軟(Microsoft Corp.)都支持Intel提供晶圓代工服務。他還表示,「我們會為Intel的晶圓代工業務爭取像是蘋果(Apple Inc.)等客戶。」

五、重拾IDF峰會,10月舉辦Intel創新峰會

IDF峰會(Intel Developer Forum)直譯名稱為「Intel開發商論壇」,定位於技術開發商大會。第一屆IDF峰會誕生於1997年,起初只是Intel公司某事業部部門的小型工程師會議,後來慢慢發展成從只在美國舉辦到遍布全球大部分地區,從印度到中國再到以色列,從每年只舉辦一次到每年兩次,規模越來越大,逐漸發展成為全球最負盛名的技術行業盛會之一、眾多知名的技術專家和企業了解國際行業資訊和交流領先經驗的超值平台。

後來,IDF在中國有了一個新名字:「信息技術峰會」。1999年,IDF第一次從美國移師海外,中國的主會場設立在中國台灣,北京是分會場。當年主題定為「專為互聯網電腦設計」,推動的重點是互聯網應用與互聯網內容。

2014年,Intel大舉進軍平板電腦市場,當年春季的IDF也首次移師到全球電子製造和創新中心——深圳,開始打造中國技術創新生態圈,眾多的深圳電子廠商也由此開始了與Intel的合作,隨後的IDF 2015、IDF 2016峰會都放在了深圳。

不過在2017年4月,Intel通過其官網正式宣布,今後將不再舉辦IDF開發者峰會,而原定今年夏天的IDF 2017也就此取消。Intel在一份簡短的聲明中表示:「Intel調整了活動安排,決定從此停辦IDF。感謝您與IDF相伴近20年!」

時隔4年之後,新上任的IntelCEO基辛格在今天的會議上宣布,將於今年重拾其廣受歡迎的Intel信息技術峰會(IDF)的舉辦精神,全新推出行業活動系列Intel On。計劃在今年10月在美國舊金山舉行Intel創新(Intel Innovation)峰會活動。

六、基辛格的「IDM 2.0」願景

過去Intel一直都是一家IDM廠商,即自己進行芯片的設計、製造、封測,但是我們通過基辛格在今天會議上公布的多項戰略決策,可以非常清晰的發現,Intel原有的IDM模式已經發生了巨大的改變。

首先,Intel自己設計的芯片不再完全由自己製造,而是將部分產品釋放給合適的第三方晶圓代工廠進行製造,這樣做的一個優勢就是讓自己的供應更加的多元化,可以保障供應的穩定性,同時在性能和成本上也能夠得到進一步的優化。

其次,Intel重啟外晶圓代工業務,並且新建晶圓廠以擴大對外代工的產能供應,同時還可對外提供Intel的先進制程及先進封裝技術,以滿足客戶對於先進制程工藝(目前Intel是全球僅有的三家繼續推進7nm及以下先進制程工藝的晶圓製造廠商之一)、產能及產品差異化方面的需求。Intel似乎是希望能夠通過晶圓代工業務來加速自身製程工藝的發展,同時使得其晶圓製造業務也不再完全依賴於Intel芯片本身,客戶的多元化可以分散晶圓製造業務所面臨的高研發投入及高昂的產能建設投入等方面的風險。

總體來看,基辛格的「IDM 2.0」模式與三星目前的模式有些類似,比如三星本身就有自研芯片,也是交由自己的晶圓廠製造,但是三星的晶圓廠也對外提供代工服務,並且在製程工藝上也在快速追趕台積電。不過,三星並未有將自己的芯片交由第三方代工廠生產,畢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Intel在晶圓製造方面變得更加的開放,比如與台積電等第三方代工廠之間,既有合作(部分芯片交給他們代工),也會有競爭(都有晶圓代工業務)。這種競合的模式相比零和的競爭模式似乎也更為良性,Intel也可以自由的以最優的方式來進行動態調整,比如自身的產能不足時,可以加大委外代工,以保障自身晶圓代工業務的產能輸出;而當自身產能過剩時,則可以減少委外代工,同時通過拓展代工業務來進行消化。

基辛格表示:「IDM 2.0是Intel內部工廠網絡、第三方產能和全新Intel代工服務的強大組合。我們已經設定好方向,將為Intel開創創新和產品領先的新時代。Intel是唯一一家擁有從軟件、芯片和平台、封裝到大規模製造製程技術,兼具深度和廣度的公司,致力於成為客戶信賴的下一代創新合作夥伴。IDM 2.0戰略只有Intel才能夠做到,它將成為我們的致勝法寶。在我們所競爭的每一個領域,我們將利用IDM 2.0設計出最好的產品,同時用最好的方式進行生產製造。」

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