TechWeb 文 / 新喀鴉

幾年前英特爾還是半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造的王者，但最近幾年隨著摩爾定律的突破越來(lái)越難，英特爾在工藝方面的進(jìn)展速度開(kāi)始變慢了。但其實(shí)這不是英特爾一家的問(wèn)題，而是整個(gè)行業(yè)在工藝方面的進(jìn)展都變慢了。

有些人因?yàn)椤坝⑻貭栠t遲不推出5nm芯片”而認(rèn)為英特爾在工藝上已經(jīng)脫離業(yè)界先進(jìn)隊(duì)伍，并且以此為核心提出了一系列觀點(diǎn)，例如：

1、因?yàn)橛⑻貭栐凇?nm”市場(chǎng)上沒(méi)有相關(guān)份額，所以英特爾沒(méi)有高端芯片；

2、英特爾錯(cuò)過(guò)了AI市場(chǎng)的發(fā)展機(jī)遇；

3、英特爾已經(jīng)敗給了英偉達(dá)、AMD;

4、人工智能的熱潮主要利好英偉達(dá)；

5、市場(chǎng)對(duì)英特爾的振興計(jì)劃沒(méi)信心，股價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于半導(dǎo)體行業(yè)整體水平；

6、英特爾的長(zhǎng)期市場(chǎng)表現(xiàn)也大大落后于各個(gè)主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；

…..

這些觀點(diǎn)看似合理，實(shí)際上漏洞還是很大的。特別是這些高度依賴一個(gè)核心觀點(diǎn)，就是英特爾在“5nm”市場(chǎng)上的表現(xiàn)問(wèn)題，并且他顯然是將“5nm”芯片當(dāng)成了高端芯片的標(biāo)準(zhǔn)，這其實(shí)是英特爾被工藝命名坑了。

由于半導(dǎo)體工藝可能離大家的生活比較遙遠(yuǎn)，所以我們先拿大家更加熟悉的手機(jī)舉個(gè)例子。一般來(lái)說(shuō)手機(jī)型號(hào)中數(shù)字越大，手機(jī)就越新，性能往往就越強(qiáng)。但這第一要建立在同品牌同系列的基礎(chǔ)上，比如華為Mate40大概率比華為Mate30性能強(qiáng)。

現(xiàn)在假如你要去手機(jī)店買(mǎi)一個(gè)手機(jī)，你原來(lái)在網(wǎng)上看好的是iPhone14，但去了之后店員一直給你推薦華為Mate20（2018年發(fā)布），而且店員還介紹說(shuō)：這可是華為的20系列手機(jī)，比蘋(píng)果的14系列手機(jī)高了好幾代，性能強(qiáng)很多。

對(duì)于具備一定知識(shí)的數(shù)碼愛(ài)好者應(yīng)該一眼就能看出這是個(gè)騙子。選手機(jī)怎么能只看型號(hào)中的數(shù)字呢？但這種事放在芯片領(lǐng)域卻能“大行其道”。

01

工藝命名游戲

對(duì)于了解半導(dǎo)體行業(yè)的朋友來(lái)說(shuō)，摩爾定律大家應(yīng)該是比較熟悉了。摩爾定律是戈登·摩爾的經(jīng)驗(yàn)之談，他發(fā)現(xiàn)每隔18-24個(gè)月，芯片上晶體管數(shù)目就增加一倍。

為了使晶體管密度翻倍，每個(gè)晶體管尺寸需要縮小為原來(lái)的0.7倍，因此工藝節(jié)點(diǎn)也是以前一代工節(jié)點(diǎn)的0.7倍命名。例如350nm（0.35微米）下一代工藝就是250nm（0.25微米）。

一開(kāi)始業(yè)界的發(fā)展還是比較符合摩爾定律的，該翻倍翻倍。業(yè)界也有著相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但后來(lái)晶體管密度翻倍變得異常困難。對(duì)此，業(yè)界出現(xiàn)了兩種解決方法。以三星、臺(tái)積電為代表的一些企業(yè)認(rèn)為，應(yīng)該棄“摩爾定律”于不顧，就是當(dāng)工藝上有一定的提升的時(shí)候就可以用下一代工藝名稱命名。而英特爾選擇在10nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)硬抗一下，不管再苦再累，這代工藝的晶體管密度就一定要翻倍。英特爾選擇這么做，除了技術(shù)和企業(yè)戰(zhàn)略上的考慮其實(shí)還有一個(gè)原因，戈登·摩爾是英特爾創(chuàng)始人之一，所以英特爾這家企業(yè)無(wú)疑是“摩爾定律”的天然擁護(hù)者。

不過(guò)話說(shuō)回來(lái)，三星、臺(tái)積電等企業(yè)選擇了“工藝具有一定提升就用下一代工藝名稱命名”這條道路。但這“一定提升”可沒(méi)說(shuō)有多一定。

所以最終就演變成了大家都按自己的節(jié)奏給工藝起名字，不同廠商之間同名稱工藝之間差距非常大。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，三星于2022年06月30日宣布基于3納米（nm）全環(huán)繞柵極(Gate-All-AroundT,簡(jiǎn)稱 GAA)制程工藝節(jié)點(diǎn)的芯片已經(jīng)開(kāi)始初步生產(chǎn)。而臺(tái)積電的3納米則基本要等到同年的12月29日。

看到這些消息你是不是覺(jué)得三星“首發(fā)”了3nm工藝，所以三星是業(yè)界最強(qiáng)的半導(dǎo)體制造公司？甚至可能還會(huì)說(shuō)“截至2022年12月前，三星是業(yè)界唯一一家能提供3nm工藝的公司”。

但是吧，三星的首個(gè)3nm工藝（3GAE）晶體管密度比臺(tái)積電5nm工藝（N5）要低。要知道臺(tái)積電的N5工藝可是2020年的事了。那這時(shí)候如果臺(tái)積電把自己的N5改個(gè)名字叫“3nm”，那是不是就變成了臺(tái)積電首發(fā)3nm工藝了？

對(duì)于廠商來(lái)說(shuō)，自己的工藝叫什么名字其實(shí)都沒(méi)有關(guān)系。就像中芯國(guó)際有“N+1工藝”、“N+2工藝”。在存儲(chǔ)芯片制造領(lǐng)域以美光為例，有1β、1γ與1δ工藝。

所以當(dāng)我們要分析對(duì)比這些工藝的時(shí)候一定是要用客觀參數(shù)進(jìn)行分類(lèi)對(duì)比，比如經(jīng)典的晶體管密度，或者現(xiàn)在更加流行的PPA。 PPA：Performance（性能）、Power（功耗）、Area（尺寸）三者的縮寫(xiě)。

而不能因?yàn)橐粋€(gè)廠商發(fā)布了一個(gè)名字叫“幾納米”的工藝，就認(rèn)為這個(gè)廠商的技術(shù)先進(jìn)或者落后。對(duì)于一款“技術(shù)產(chǎn)品”，僅憑名字判斷這個(gè)產(chǎn)品怎么樣，而不去了解產(chǎn)品的具體性能參數(shù)，這個(gè)事其實(shí)是非常離譜的。

當(dāng)然這個(gè)問(wèn)題對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)來(lái)說(shuō)算個(gè)歷史遺留問(wèn)題，畢竟之前業(yè)內(nèi)的工藝名稱-晶體管密度-物理尺寸之間是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的，但業(yè)內(nèi)一些大廠開(kāi)始憑借自己的意愿給工藝起名之后，這個(gè)關(guān)系實(shí)際上被斬?cái)嗔??？梢赃@么說(shuō)，對(duì)于28nm以下的工藝，用工藝名稱進(jìn)行分析已經(jīng)很不嚴(yán)謹(jǐn)了。對(duì)于10nm以下的工藝，用工藝名稱進(jìn)行分析則完全沒(méi)有現(xiàn)實(shí)意義。

相信大多數(shù)讀到這里的讀者已經(jīng)明白了，標(biāo)題中的“有生之年也許再也見(jiàn)不到英特爾的5nm芯片”的意義其實(shí)和“有生之年也許再也見(jiàn)不到蘋(píng)果的iPhone 9”一樣，其實(shí)最多也就是個(gè)文字游戲。英特爾要發(fā)布也是Intel 4芯片，不會(huì)有5nm芯片了。

02

英特爾對(duì)于10nm的挑戰(zhàn)——三英戰(zhàn)呂布

如果要用一個(gè)故事情節(jié)來(lái)形容英特爾當(dāng)年對(duì)于10nm的挑戰(zhàn)，那么《三國(guó)演義》中的三英戰(zhàn)呂布是很貼切的。

英特爾當(dāng)年在業(yè)界的地位就像呂布，很能打，也有著相對(duì)過(guò)硬的技術(shù)積累。而他要挑戰(zhàn)的“10nm”是要堅(jiān)持摩爾定律、晶體管密度翻倍的10nm。而當(dāng)時(shí)業(yè)界的臺(tái)積電、三星都覺(jué)得晶體管密度翻倍太難了，所以開(kāi)始選擇了穩(wěn)步推進(jìn)，一次就提升一點(diǎn)。這點(diǎn)也和當(dāng)年呂布面對(duì)的環(huán)境相似，在當(dāng)年的“業(yè)界”，1V1單挑才是常態(tài)，像呂布這樣1V3其實(shí)難度很大的。不過(guò)，那畢竟是呂布啊，那畢竟是英特爾啊。接下來(lái)咱們就該聊聊英特爾面對(duì)的困難了。

多重曝光：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在芯片制造的過(guò)程中，將本應(yīng)一次曝光的圖形分成兩次甚至更多次曝光來(lái)制作。這樣就可以在一定程度上突破光刻機(jī)的限制，制造出更加精細(xì)的芯片。比如臺(tái)積電就在這種技術(shù)的加持下用DUV光刻機(jī)制造了臺(tái)積電初代的7nm芯片。但這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于晶圓的對(duì)齊、制造過(guò)程中的一些誤差控制是有嚴(yán)格要求的。每增加一次曝光，需要投入的技術(shù)成本是飆升的。所以對(duì)于商業(yè)芯片來(lái)說(shuō)，一般只能進(jìn)行有限次的多重曝光。而英特爾在攻克10nm時(shí)則是激進(jìn)地將2次曝光提升到4次曝光。臺(tái)積電從2次曝光提升到4次曝光用了3年多，而且中間還有3次曝光作為過(guò)渡。所以這對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)，難度其實(shí)很大。

COAG (contact over active gate)有功柵極上觸點(diǎn)：柵極觸點(diǎn)堆疊在晶體管柵極上方而不是在其側(cè)面的一種工藝特性。

dummy gate虛擬柵極：一個(gè)放置在邏輯單元的邊緣將單元與單元隔離，但不屬于晶體管的柵極。傳統(tǒng)工藝每個(gè)單元使用兩個(gè)虛擬柵極；英特爾的10nm工藝只需要一個(gè)虛擬柵極，從而提高了晶體管的密度。

實(shí)際上英特爾要解決的難題肯定不止這些，在其中有很多技術(shù)的應(yīng)用可以算是“激進(jìn)”。而最終的結(jié)局也如同“三英戰(zhàn)呂布”一樣，英特爾的10nm工藝延期，給了臺(tái)積電、三星追趕的機(jī)會(huì)。

03

股價(jià)與技術(shù)

股價(jià)與技術(shù)對(duì)于目前的英特爾來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常矛盾的問(wèn)題。英特爾原來(lái)有一個(gè)財(cái)務(wù)出身的CEO司睿博（Bob Swan），他的工作重心很大程度上放在了股價(jià)上。在他任期，他多次靠大量回購(gòu)股票來(lái)拉升股價(jià)。但由于技術(shù)上的發(fā)展不順利，最終也沒(méi)有取得太好的效果。

而技術(shù)出身的帕特·基辛格（Pat Gelsinger）擔(dān)任CEO之后，工作重點(diǎn)則放在了技術(shù)發(fā)展上面，大量的資金投入到了研發(fā)和擴(kuò)大生產(chǎn)上。

不過(guò)這其實(shí)會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，EUV的生產(chǎn)線（采用EUV光源光刻機(jī)的對(duì)應(yīng)芯片生產(chǎn)線）占地面積要比DUV生產(chǎn)線面積大，只能通過(guò)擴(kuò)建舊廠或者建新廠來(lái)部署EUV的生產(chǎn)線。并且EUV的設(shè)備比DUV貴很多，所以擴(kuò)大一個(gè)晶圓廠的生產(chǎn)并且發(fā)展先進(jìn)工藝是非常燒錢(qián)的。而這樣“燒錢(qián)”的行為帶來(lái)的直接影響就是財(cái)務(wù)報(bào)表在短期內(nèi)“不好看”，這些“燒錢(qián)”行為本質(zhì)上是在備戰(zhàn)未來(lái)，真正產(chǎn)生效益起碼要5年后，但短期內(nèi)錢(qián)確實(shí)就這么“燒掉了”。與此同時(shí)，PC行業(yè)遇冷也給英特爾造成了一個(gè)大大的暴擊。

最終的結(jié)果就是，2022年英特爾合并凈利潤(rùn)相比前一年降低了大概59.65%，只有區(qū)區(qū)80.17億美元，而被一些人更為看好的AMD在2022年的合并凈利潤(rùn)則達(dá)到了13.2億美元。而財(cái)務(wù)報(bào)表不好看往往會(huì)意味著股價(jià)不好看。所以對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)股價(jià)與技術(shù)可能暫時(shí)只能選一個(gè)了。

而AMD相較英特爾“資產(chǎn)比較輕”，沒(méi)有晶圓廠的束縛。不必承擔(dān)工藝研發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，但往往也意味著要將這部分利潤(rùn)拱手送給其它晶圓代工廠（比如臺(tái)積電）。而英特爾加大了自己主營(yíng)業(yè)務(wù)的投資，就需要承擔(dān)先進(jìn)工藝研發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。成了，就掙大錢(qián)。不成，就倒大霉。而且在2022年第三季度財(cái)報(bào)中，英特爾稱“Intel 20A和18A：第一批內(nèi)部測(cè)試芯片已流片；正在為一家主要的潛在代工客戶在晶圓廠中進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試芯片的生產(chǎn)”，只要量產(chǎn)時(shí)間和細(xì)節(jié)不翻車(chē)，重回晶圓制造業(yè)界第一并不是難事。

關(guān)于Intel 20A工藝的詳細(xì)信息可以參考我們往期的文章《英特爾能靠“Intel 20A”工藝重回芯片制造的霸主地位嗎？》

04

戰(zhàn)略上的得與失

對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)，在芯片這個(gè)領(lǐng)域無(wú)疑是群敵環(huán)伺。

從圖上我們可以看出， 2022年P(guān)C行業(yè)遇冷之后，英偉達(dá)和AMD兩家公司加在一起的營(yíng)收、加在一起的合并凈利潤(rùn)距離英特爾的差距越來(lái)越近。隨著英偉達(dá)、AMD追趕的腳步逐漸變快，也許過(guò)個(gè)幾年甚至?xí)霈F(xiàn)英偉達(dá)+AMD可以和英特爾打個(gè)平手的局面，這其實(shí)會(huì)給業(yè)務(wù)線鋪開(kāi)的英特爾造成一些壓力。但如果只看單個(gè)公司之間對(duì)比的話，英特爾目前還是游刃有余的。英特爾目前的盈利能力還是明顯超過(guò)這兩家的。

另外這些年英特爾對(duì)于人工智能、無(wú)人駕駛、5G、虛擬現(xiàn)實(shí)、機(jī)器人、精準(zhǔn)醫(yī)療都有著廣泛的布局，但其中的很多產(chǎn)品公眾的認(rèn)知度是不高的。

以AI領(lǐng)域?yàn)槔?，除了主營(yíng)的CPU以外，英特爾還陸續(xù)推出了例如至強(qiáng)融核（Xeon Phi）協(xié)處理器、FPGA、神經(jīng)計(jì)算棒、GPU Flex、開(kāi)源的OpenVINO?工具套件等等一系列針對(duì)AI領(lǐng)域的產(chǎn)品。

現(xiàn)在在AI領(lǐng)域公眾認(rèn)知度高的產(chǎn)品恐怕就是顯卡了，當(dāng)然很多人也是因?yàn)轱@卡能玩游戲才對(duì)顯卡比較熟悉。但是AI領(lǐng)域涉及的芯片其實(shí)非常多，公眾對(duì)大多數(shù)AI領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品認(rèn)知度都很低。畢竟只有相關(guān)行業(yè)的開(kāi)發(fā)者才會(huì)去了解這些產(chǎn)品，反過(guò)來(lái)說(shuō)也只有相關(guān)行業(yè)的開(kāi)發(fā)者才會(huì)去購(gòu)買(mǎi)這些產(chǎn)品。

以華為為例，很多消費(fèi)者對(duì)于華為的認(rèn)知可能覺(jué)得華為就是個(gè)賣(mài)手機(jī)的。一些資深的數(shù)碼愛(ài)好者可能會(huì)接觸到一些華為的通信產(chǎn)品。但一般消費(fèi)者很少會(huì)有人知道華為還推出了一系列AI算力產(chǎn)品。主要還是因?yàn)檫@些設(shè)備過(guò)于專業(yè)，不適合打游戲。

產(chǎn)品的公眾認(rèn)知度低就會(huì)造成一個(gè)不好的影響，就是你不好蹭熱點(diǎn)**的熱度。就比如前段時(shí)間大火的人工智能，大家最先想到的芯片廠商可能就是英偉達(dá)。不過(guò)如果人工智能真能帶給AI行業(yè)一股發(fā)展熱潮的話，英特爾在AI領(lǐng)域的錢(qián)是不會(huì)少賺的。

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