擁抱數(shù)據(jù)時(shí)代 英特爾詮釋IDM核心價(jià)值

記不起多久沒有敲出過IDM這個(gè)詞，在如今這個(gè)軟件和互聯(lián)網(wǎng)占據(jù)絕大多數(shù)傳播比特的時(shí)代，一個(gè)代表著看似過時(shí)已久的半導(dǎo)體硬件企業(yè)運(yùn)營模式的詞也許早就該清除出前沿媒體人的大腦內(nèi)存了。不過，聆聽完英特爾最近的戰(zhàn)略發(fā)布之后，IDM模式帶來的核心優(yōu)勢在我的腦海里揮之不去。

迎接全民數(shù)據(jù)時(shí)代，剛過知天命之年的英特爾在轉(zhuǎn)型，從晶體管為中心向以數(shù)據(jù)為中心進(jìn)行戰(zhàn)略遷移，不過英特爾并不會放棄自己最傳統(tǒng)的晶體管優(yōu)勢，而是要以此為基礎(chǔ)突出強(qiáng)調(diào)在數(shù)據(jù)處理和分析過程中的全新應(yīng)用優(yōu)勢。英特爾公司全球副總裁兼中國區(qū)總裁楊旭直言，英特爾攜手產(chǎn)業(yè)伙伴和各行各業(yè)的用戶，利用智能互聯(lián)技術(shù)，深度挖掘數(shù)據(jù)紅利，推動應(yīng)用創(chuàng)新和落地。不過，面向未來更加多樣化的數(shù)據(jù)形態(tài)和計(jì)算場景，如何釋放數(shù)據(jù)紅利，對計(jì)算力提出更高要求，為此英特爾將憑借六大技術(shù)支柱（包括制程和封裝、架構(gòu)、內(nèi)存和存儲、互連、安全、軟件）帶來的指數(shù)級創(chuàng)新，提供多樣化的標(biāo)量、矢量、矩陣和空間計(jì)算架構(gòu)組合，以先進(jìn)制程技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由顛覆性內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)提供支持，通過先進(jìn)封裝集成到系統(tǒng)中，使用光速互連進(jìn)行超大規(guī)模部署，提供統(tǒng)一的軟件開發(fā)接口以及安全功能。英特爾中國研究院院長宋繼強(qiáng)表示，通過超異構(gòu)計(jì)算，英特爾可以集成不同架構(gòu)、不同制程、3D封裝、互連和oneAPI等技術(shù)創(chuàng)新，為客戶提供更多的靈活性和更快的產(chǎn)品上市時(shí)間，全方位推動計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展。

在數(shù)據(jù)整理以及應(yīng)用方面，并不是英特爾所擅長的領(lǐng)域，但依托于處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，則是英特爾這么多年來的拿手好戲。面對數(shù)據(jù)大爆炸時(shí)代的處理需求和人工智能浪潮，作為處理器的領(lǐng)導(dǎo)者，英特爾不需要像其他跟隨者一樣寄望借助專用芯片（ASIC）的強(qiáng)大指向性處理能力去彎道超車（半數(shù)以上新開發(fā)人工智能計(jì)算硬件以類ASIC的模式提升其計(jì)算效率），繼續(xù)優(yōu)化自己處理器的架構(gòu)并發(fā)揮異構(gòu)計(jì)算的價(jià)值，在通用計(jì)算平臺上以軟件實(shí)現(xiàn)同樣的處理性能和效率才是王道。于是在六大技術(shù)支柱中我們看到了制程和封裝，看到了架構(gòu)，同樣看到了內(nèi)存和存儲。如果我們把這幾項(xiàng)技術(shù)結(jié)合到一起，就能發(fā)現(xiàn)英特爾的底氣就是自己始終堅(jiān)持IDM模式帶來的核心優(yōu)勢。

要解決復(fù)雜而龐大的數(shù)據(jù)處理問題，要滿足人工智能計(jì)算所需要的海量計(jì)算力與深度學(xué)習(xí)的靈活算法支持，要實(shí)現(xiàn)從終端邊緣到云端數(shù)據(jù)中心的不同數(shù)據(jù)計(jì)算場景的通盤支持，數(shù)據(jù)時(shí)代需要的是高性能、具有經(jīng)濟(jì)成本優(yōu)勢，同時(shí)還可以高效的滿足不同運(yùn)算場景需求的硬件產(chǎn)品，英特爾作為IDM廠商給出的答案自然與眾不同，通過特有的封裝制程、架構(gòu)與內(nèi)存多個(gè)環(huán)節(jié)的革命性技術(shù)相融合，共同打造出面向數(shù)據(jù)時(shí)代復(fù)雜智能計(jì)算的新解決方案。道理簡單做起來可不容易，不僅要求設(shè)計(jì)者對半導(dǎo)體底層工藝擁有深刻的了解，還需要考慮如何針對不同的處理器單元進(jìn)行芯片內(nèi)的封裝互聯(lián)以及資源協(xié)調(diào)，以及對處理器的架構(gòu)和異構(gòu)的流水線控制和計(jì)算任務(wù)分配重新構(gòu)建，甚至還要求對片內(nèi)高性能內(nèi)存的性能和布局能夠進(jìn)行定制化開發(fā)，就這四點(diǎn)而言對一般的芯片公司除了第三條其他都需要跟不同的客戶進(jìn)行深度合作開發(fā)才能實(shí)現(xiàn)，而IDM模式下的英特爾實(shí)現(xiàn)起來則方便許多。

形象的例子可以從六大支柱技術(shù)中的底層創(chuàng)新來看，“Foveros”全新3D封裝技術(shù)，通過以先進(jìn)的封裝技術(shù)作為基底，將多個(gè)“小芯片”（Chiplet）裝配到同一個(gè)封裝中。每個(gè)小芯片的尺寸可以更小，這樣讓單個(gè)晶圓上就可以容納更多晶片。使用先進(jìn)的封裝技術(shù)通過極速互聯(lián)將這些更小的晶片集成到一起，可以將邏輯芯片與邏輯芯片封裝在一起，從而實(shí)現(xiàn)異構(gòu)架構(gòu)的芯片結(jié)構(gòu)，同時(shí)還能支持對存儲等單元的支持。數(shù)據(jù)時(shí)代需要多樣化的計(jì)算架構(gòu)，包括標(biāo)量（Scalar）、矢量（Vector）、矩陣（Matrix）和空間（Spatial），最擅長實(shí)現(xiàn)這幾個(gè)計(jì)算需求的分別是CPU、GPU、AI和FPGA產(chǎn)品。通過近幾年的收購和內(nèi)部研發(fā)，英特爾在上述四種處理器類型方面均擁有業(yè)界頂尖水平的產(chǎn)品，利用獨(dú)特的設(shè)計(jì)和制造模式，采用類似“Foveros”的3D封裝和IP組合，可以搭建集成化最優(yōu)的異構(gòu)處理系統(tǒng)，并通過可擴(kuò)展的軟件堆棧釋放強(qiáng)大的能力。另一方面，很多人將未來計(jì)算的瓶頸歸咎于內(nèi)存，英特爾正在重塑內(nèi)存層級結(jié)構(gòu)，利用其獨(dú)特優(yōu)勢，使內(nèi)存更靠近計(jì)算：通過將封裝內(nèi)存芯片和英特爾傲騰技術(shù)相結(jié)合，填補(bǔ)內(nèi)存層級中的空白，從而在更靠近硅芯片的地方提供帶寬，將更多數(shù)據(jù)放到更接近CPU的位置，推動計(jì)算新時(shí)代。這一系列的動作，也只有英特爾這樣的IDM廠商才能駕馭全部的過程。

IDM模式雖然需要高額的技術(shù)研發(fā)投入，但其對半導(dǎo)體生產(chǎn)鏈條的控制力能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來超越對手的競爭優(yōu)勢，特別是在復(fù)雜的高端數(shù)字芯片領(lǐng)域能夠更好的發(fā)揮多環(huán)節(jié)協(xié)同研發(fā)帶來的領(lǐng)先性。IDM模式的核心價(jià)值是什么？舉個(gè)典型的例子，很多PC端的用戶習(xí)慣于將英特爾稱為“牙膏廠”，用以形容英特爾對產(chǎn)品升級和工藝演進(jìn)的拖沓，從某種角度講，把控了PC市場的英特爾面對親密戰(zhàn)友和競爭對手AMD放棄IDM模式后代工廠的不爭氣自然可以穩(wěn)坐釣魚臺，即使AMD終于忍心拋棄了多年的GF，轉(zhuǎn)向工藝制程更先進(jìn)的TSMC，英特爾依然可以拿出超微縮技術(shù)在實(shí)際電路密度上與其他廠商先進(jìn)一代的工藝打平。直接點(diǎn)比較，采用了超微縮技術(shù)的英特爾10nm工藝，從電路密度上來說，達(dá)到了競爭對手7nm的水平，這意味著單純拼晶體管數(shù)量，英特爾即使工藝比對手晚一代，但實(shí)際芯片內(nèi)的晶體管數(shù)量也能保持相近的水平。英特爾的處理器設(shè)計(jì)是通用架構(gòu)的，效率上看起來沒有太多優(yōu)勢，但適用范圍廣，而英特爾的工藝制程和封裝則清一色的定制化研發(fā)，可以最大化發(fā)揮處理器設(shè)計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢，從而生產(chǎn)出比代工廠通用工藝更具優(yōu)勢的產(chǎn)品。面向通用的設(shè)計(jì)加專用定制的工藝封裝，實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品性能優(yōu)勢要比通用設(shè)計(jì)加通用工藝要來得直接得多。但是，從另一個(gè)角度來說，作為摩爾定律最堅(jiān)定守護(hù)者的英特爾不會輕易放棄對這一守則的堅(jiān)守，既然制程上前進(jìn)的投入高昂而致使經(jīng)濟(jì)效益不突出，那么從封裝方面向3D化演進(jìn)同樣是對芯片密度的一種提升，以先進(jìn)的封裝技術(shù)繼續(xù)踐行摩爾定律的發(fā)展軌跡，這也是IDM帶給英特爾的競爭優(yōu)勢所在。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前40年是IDM的天下，幾乎所有的半導(dǎo)體廠商只能采用IDM的模式將設(shè)計(jì)和制造一力承擔(dān)的，此時(shí)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)清一色的重資產(chǎn)高科技，直白點(diǎn)說所有的技術(shù)領(lǐng)先性都是靠龐大資金投入堆出來的，恰恰是IDM模式的高度垂直化快速地將半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的紅利注入到各種龐大的電子系統(tǒng)中。摩爾定律的飛速發(fā)展，開創(chuàng)了集成電路的黃金時(shí)代，也將整個(gè)人類社會帶入全面信息化的21世紀(jì)。隨著摩爾定律將數(shù)字芯片工藝帶入XXnm（深亞微米），加上行業(yè)IP授權(quán)模式的盛行，更有經(jīng)濟(jì)效率且更能幫助小企業(yè)快速發(fā)展的Fabless+Foundry模式成為輕資產(chǎn)時(shí)代的主流，除了英特爾和存儲廠商之外，沒有一家數(shù)字半導(dǎo)體企業(yè)依然自己掌控最主要的產(chǎn)能，而在保持向Xnm進(jìn)軍的廠商中，只有英特爾一家不是以代工和存儲為fab主要收入來源。

但這并不是說IDM模式不好，如果硬要雞蛋里挑骨頭那就是這種模式需要高投入高產(chǎn)出，企業(yè)運(yùn)營的成本效益不佳，無法支撐起半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)越來越低的毛利率。幾年前半導(dǎo)體行業(yè)觀察家莫大康老師曾經(jīng)指出過，IDM模式下如果做不到45%的毛利率就會虧損，50%也就是勉強(qiáng)打平。想一想，現(xiàn)在具有自建工廠實(shí)力的數(shù)字半導(dǎo)體企業(yè)中，也就只有英特爾算是能穩(wěn)定保持在50%的毛利率水平了。而當(dāng)TSMC這樣的代工企業(yè)將其毛利率都能做到45%之際，F(xiàn)abless+Foundry模式的雙贏局面似乎開始有所動搖，但深陷其中的Fabless企業(yè)似乎又無可奈何。畢竟沒有幾家Fabless公司可以像英特爾一樣拿出每年超過150億美元的資本性支出用于研發(fā)和工廠維護(hù)，即使三星和TSMC每年在工廠技術(shù)研發(fā)方面的投入都是50億美元以上的。換個(gè)角度，如果英特爾選擇代工廠作為主要的生產(chǎn)渠道，那么短期內(nèi)的成本節(jié)省帶來的不是企業(yè)利潤的增加，而是產(chǎn)品溢價(jià)能力的不斷降低，最終將其毛利率壓縮到50%以下甚至更低。

借助獨(dú)有的全定制化工藝優(yōu)勢和封裝優(yōu)勢，英特爾可以將在架構(gòu)和內(nèi)存方面的技術(shù)更直接的體現(xiàn)在產(chǎn)品的全面優(yōu)勢上，另一方面，英特爾在異構(gòu)和先進(jìn)內(nèi)存方面的技術(shù)研發(fā)，亦是依托先進(jìn)工藝和封裝技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蚋嗅槍π缘倪M(jìn)行大膽嘗試。也許英特爾從工藝節(jié)點(diǎn)上現(xiàn)在并不是跑得最快的一個(gè)，但作為曾經(jīng)過去十幾年半導(dǎo)體工藝方面的引路人，英特爾依靠著強(qiáng)大的IDM模式的優(yōu)勢，再一次將計(jì)算帶入了全新的境界。