英特爾4nm芯片已準備投產：“IDM2.0”戰(zhàn)略能否重振昔日霸主？

據國外媒體報道，英特爾正在推進4nm和3nm制程工藝量產。英特爾副總裁、技術開發(fā)主管Ann Kelleher在舊金山的一場新聞發(fā)布會上透露英特爾正在實現為公司重奪半導體制造業(yè)領先地位而制定的所有目標。

同時，Kelleher表示英特爾目前在大規(guī)模生產7nm芯片的同時，還做好了生產4nm芯片的準備，并將在2023年下半年準備生產3nm芯片。

7nm制程工藝大規(guī)模量產，4nm制程工藝準備開始量產，明年下半年準備轉向3nm制程工藝，也就意味著他們在先進制程工藝的量產時間上，與臺積電和三星電子這兩大代工商的差距在縮小。

Ann Kelleher在會上還透露，他們已完全走在正軌上，他們每個季度都有里程標，根據里程標他們已經領先或回到正軌。

英特爾在10nm節(jié)點陷入了瓶頸

早年英特爾嚴格地遵循著 " 摩爾定律 "，畢竟摩爾定律就是英特爾的Gordan Moore提出的，所以一直以來英特爾十分執(zhí)著于晶體管密度的闕值。

公開資料顯示，從英特爾公布的邏輯晶體管密度進化方向看22nm→14nm，達成了2.5倍晶體管密度提升；而到了14nm→10nm，英特爾的目標是2.7倍的晶體管密度提升。但是隨著晶體管變得越來越小，單位面積內晶體管的數量越來越多，物理極限讓英特爾在10nm制造工藝陷入了瓶頸。

英特爾10nm、7nm工藝難產的關鍵，就在英特爾對于晶體管密度的偏執(zhí)上。英特爾在2021年對其工藝節(jié)點進行了改名操作，實際上都是對過去偏執(zhí)于晶體管密度提升這一傳統(tǒng)的拋棄。

英特爾在14nm工藝上停留了將近7年，直到2019年才真正量產10nm，相當于臺積電7nm工藝的晶體管數量，而諸如臺積電、三星等代工廠在制造進程上的強勢超越，已經開始動搖英特爾自身原有的IDM模式。

英特爾計劃4年更新5代節(jié)點

跌出神壇的英特爾計劃聚焦在尖端制造工藝方面，英特爾的計劃是4年要推進從Intel 7到Intel 18A的5個主要工藝節(jié)點：

· Intel 7：批量生產階段，用于Raptor Lake，Sapphire Rapids

· Intel 4：完成工藝研發(fā)，用于Meter Lake

· Intel 3：預計2023下半年完成工藝研發(fā)，用于Granite Rapids、Sierra Forest

· Intel 20A：預計2024上半年完成工藝研發(fā)，用于Arrow Lake

· Intel 18A：預計2024下半年完成工藝研發(fā)，用于尚未公布的芯片和對外承接生產服務

在帕特·基辛格（Pat Gelsinger）重回英特爾并接任CEO之后便確立了目標，要讓英特爾重返芯片行業(yè)領導地位，而領先的制程工藝是他們此前幾十年在芯片行業(yè)占據主導地位的基礎之一。

如果帕特·基辛格的計劃成功，就將扭轉市場份額被AMD和英偉達等競爭對手蠶食的局面。更先進的制程工藝，在晶圓代工領域也將吸引更多的客戶，在日益增長的代工業(yè)務上挑戰(zhàn)臺積電和三星電子。

“IDM2.0”復興戰(zhàn)略

2021年3月，帕特·基辛格對英特爾原有的IDM模式進行了大刀闊斧的革新，提出了IDM2.0戰(zhàn)略，主要內容包括三方面：面向大規(guī)模制造的全球化內部工廠網絡；擴大采用第三方代工產能；打造世界一流的代工業(yè)務（Intel Foundry Services , IFS）。

今年還在“英特爾On技術創(chuàng)新峰會”上發(fā)布 “系統(tǒng)級代工”新方案：不同于僅向客戶供應晶圓的傳統(tǒng)代工模式，還提供封裝、芯粒（Chiplet）和軟件的全面方案。

· 晶圓制造：向客戶提供其制程技術，如RibbonFET晶體管和PowerVia供電技術等創(chuàng)新。

· 封裝：為客戶提供先進封裝技術，如EMIB和Foveros，助力芯片設計企業(yè)整合不同的計算引擎和制程技術。

· 芯粒（Chiplet）：英特爾的封裝技術與通用芯粒高速互連開放規(guī)范（UCIe）將幫助來自不同供應商，或用不同制程技術生產的芯粒更好地協(xié)同工作，為設計提供了更大的靈活性。

· 軟件：英特爾的開源軟件工具，包括OpenVINO和oneAPI，加速了產品的交付，使客戶能夠在生產前測試解決方案。

英特爾走向系統(tǒng)級代工模式是希望整合優(yōu)勢與資源，通過從設計到封裝一條龍的概念，差異化其他晶圓代工廠，以在未來代工市場獲得更多訂單。

這樣整體解決方案的方式，對于小型初級開發(fā)而且研發(fā)資源不足的公司是相當有吸引力的；而對于大客戶，英特爾系統(tǒng)級代工最現實的利好還在于可拓展與部分數據中心客戶如谷歌、亞馬遜等的雙贏合作。

“IDM2.0”被提出后，英特爾便不斷地向外界露出行動，以證明并捍衛(wèi)“IDM2.0”的可行性：無論是開放x86、加盟RISC-V陣營，還是收購高塔半導體、擴充UCIe聯盟、宣布數百億美元的代工產線擴建計劃等等，都顯現出要在代工市場三分天下有其一的野望。

因為代工一方面可追求先進制程以生產最先進芯片，另一方面也可以用相對舊但成本更低的工藝來生產諸如MCU、CIS、FR、PMIC等芯片，還可以通過對外代工服務盤活英特爾的資產，提升資產周轉率。

而目前英特爾敢于向代工領域進軍，部分原因是出于對Chiplet技術的自信 —— Chiplet是從整體系統(tǒng)效率出發(fā)，兼顧成本和工藝制造的一種新的解決思路。英特爾宣稱現有工藝在單塊芯片上集成的晶體管極限大概為1000億個，而通過系統(tǒng)級代工，未來萬億級晶體管芯片將成為可能。

除了以“系統(tǒng)級代工”來加固自己的代工堡壘之外，英特爾還計劃在其芯片設計和制造之間建立更大的決策分離，旨在讓生產線像Fab業(yè)務一樣運作，將來自英特爾內部和外部芯片公司的訂單一視同仁。

設計業(yè)務可以不受代工部門限制，向外尋找臺積電、三星等晶圓代工，分散制造風險，同時采用臺積電更先進制程也可以進一步增加英特爾本身產品的競爭力；而制造部門獨立發(fā)展，也是希望減緩競爭客戶疑慮，更多承接IC設計廠商業(yè)務。

此外，英特爾擁有大量的產能，而龐大的針對芯片制造的運營成本在一定程度上已成為英特爾的負擔，設計與制造的分離決策或可針對性地減輕壓力。對市場來說，臺積電、三星與英特爾三強鼎立的競爭關系，客戶可以從中獲得更佳的成本效益。

IDM2.0計劃面臨的挑戰(zhàn)

然而英特爾晶圓代工業(yè)務進展也不是一帆風順，技術、良率都面臨諸多質疑。以7nm先進制程來看，臺積電為Nvidia、AMD代工的GPU產品可以高達75~80%的良率；而英特爾目前代工自家7nm GPU產品良率仍不到50%，唯有在良率提升的狀況下，才能有效益地經營代工業(yè)務，提高產品效能并且降低生產成本。

同時，先進制程6/7nm以下投資成本相對高，尤其英特爾需要采購更多EUV機臺擴建產能，未來也需要面臨設備攤提的龐大壓力。ASML的EUV光刻機缺貨現狀，實則對英特爾可能會產生最大的影響。而英特爾未來幾代工藝要提量的關鍵都在EUV光刻機上，希望EUV光刻機缺貨不會成為掣肘英特爾新工藝迭代的阻礙。

反之，若要從成熟制程優(yōu)化的難度相對低，僅需要重新調整設備以化現有廠區(qū)產能，符合外部IC設計廠商需求。

以英特爾發(fā)布的消息跟合作規(guī)劃來看，推測英特爾短期會從相對成熟的制程如12/16nm、22/28nm以上做切入，像是與聯發(fā)科的合作及未來歐洲設廠的規(guī)劃主要都是以相對成熟的制程為主。

但是相比以晶圓代工為主的臺積電，英特爾因為向來只代工自家產品，對于設備優(yōu)化如增加產量、提高效能表現的要求相對低，若是要對外代工，就必須要優(yōu)化DPML（每層光刻所需天數）、縮減產品的生產周期，才能夠應對半導體產品快速變化的趨勢。

10月18日，英特爾公布2022年第三季度業(yè)績。數據顯示，英特爾第三季度營收為153.38億美元，與去年同期的191.92億美元相比下降20%；凈利潤為10.19億美元，與去年同期的68.23億美元相比也下降85%。

值得關注的是，英特爾今年一季度和二季度，其營收分別為183.53億美元和153.21億美元，同比跌幅分別錄得6.71%和21.96%。結合第三季度數據來看，英特爾2022年前三個季度的營收創(chuàng)下同比“三連跌”，且跌幅有不斷擴大趨勢。

英特爾預計四季度總營收為140-150億美元，遠低于去年同期的205.28億元。英特爾還下調了2022財年的業(yè)績預期，將營收由原本最高的680億美元，降至了630億美元至640億美元之間。

從營收結構來看，三季度客戶端計算業(yè)務（CCG）、數據中心和人工智能業(yè)務（DCAI）兩個營收支柱的表現都不及預期。其中，CCG總收入為81.24億美元，同比下降17%；DCAI的營收錄得42.09億美元，同比更是大跌27%。

Counterpoint Research的數據顯示，第三季度全球PC發(fā)貨量同比下降15.5%。由于全球PC需求量下降，以及競爭對手ARM架構的CPU開始蠶食英特爾的芯片市場，導致英特爾的兩大核心業(yè)務均出現了不同程度的下降。

IDC最新數據顯示，2022年全球PC和平板電腦出貨量將下跌11.9%至4.57億臺，到2023年還將再此基礎上繼續(xù)下跌。報告指出，未來5年PC市場年均復合增長率約為1%，需求要到2025-2026年才有望改善。目前，全球供應商都面臨庫存過剩和周轉率下降的影響，PC寒冬還要延續(xù)很長一段時間，而汽車、物聯網設備能否成為新技術的出?？?，還是個疑問。

正是認識到了PC市場的衰退的趨勢，英特爾表示，“我們正在積極采取措施來降低成本并提升業(yè)務效能，包括到2023年推動30億美元的成本削減，到2025年底增長到每年80億～100億美元的成本削減和效能增益。”

英特爾方面表示，這將通過優(yōu)化業(yè)務的多種舉措來實現，包括削減投資組合、合理調整公司相關部門的規(guī)模、針對支出進行更嚴格的成本控制，以及提高銷售和營銷效率。與此同時，公司會注意確保資金投入，用于加速公司的轉型并實現長期增長。

此前外媒報道稱，英特爾將大幅裁員，裁員人數可能達數千人。帕特·基辛格坦言：“我們的舉措包括優(yōu)化員工數量。這些艱難的決定影響著英特爾的每一位員工?！彼f，“我們在人力成本方面所能做的只是整體成本結構調整的一小部分。因此對整個公司效益來說，提高效率比控制人力成本更重要?！?/p>

當前產業(yè)景氣處于下行，各家晶圓代工廠產能利用率出現松動，英特爾IFS拓展業(yè)務恐面臨更大挑戰(zhàn)，IDM2.0計劃未來發(fā)展備受關注。

今年11月，有消息稱Randhir Thakur已經辭去IFS業(yè)務負責人的職務，隨后英特爾官方證實了這個說法。塔庫爾可能在執(zhí)行英特爾IFS業(yè)務，以及對IFS的未來發(fā)展及定位與基辛格產生分歧，另外英特爾日前傳出計劃將設計和制造業(yè)務分拆也可能是促使塔庫爾離職的原因之一。對此，分析師認為英特爾代工服務挑戰(zhàn)可能又增加了一項。

據數據顯示，第三季度英特爾IFS代工服務僅產生了1.71億美元，約占公司同期153億美元收入的1.1%。

PC、智能手機等上游客戶需求下滑，晶圓代工行業(yè)的日子也沒有那么好過了。自今年下半年以來，晶圓代工企業(yè)被砍單的新聞就層出不窮，但行業(yè)馬太效應加劇，訂單、客戶向三星、臺積電頭部企業(yè)集中，對英特爾這樣的新玩家來說肯定不是好消息。

但是在真正憑借先進制程進入與臺積電、三星的正面競爭前，英特爾在代工領域不太會受到臺積電過于強勢的影響。相反，補貼將推動其建廠的步伐，而這對于英特爾的代工業(yè)務而言，將是一個積極的信號。

隨著美國總統(tǒng)拜登于8月9日簽署《芯片與科學法案》，英特爾有了更多的助力進行美國本土晶圓制造新產能擴充布局。

對于行業(yè)來說，英特爾的轉身同樣也意味著未來半導體行業(yè)內競爭格局的改變，昔日的競爭對手可能會在未來成為合作的伙伴，而過去的“老朋友”卻又有可能在自研的路上和英特爾構成競爭。

半導體行業(yè)經過數十年的發(fā)展后分工合作體系已經基本定型，英特爾在產能上對比純粹的代工企業(yè)仍然存在差距，產權更是牽扯復雜，就英特爾自身來說，從過去的服務自家產品到服務各戶，身份轉變仍需要時間來適應。