英特尔退位，台积电称王

出品｜虎嗅科技组
作者｜宇多田
头图｜IC photo
1996年，在英特尔任期最后一年仍强势主导建立晶圆制造厂的传奇CEO格鲁夫，可能无论如何都想不到，25年后，英特尔在芯片制造上不仅出现了重大失误，还将一部分制造业务外包了出去。
就在过去两周，美国资本界在英特尔发布Q2财报后，集体震怒。
一家又一家投行陆续下调评级，分析师们退出电话会议后，纷纷撰文表示“看不到英特尔的未来”，甚至还有人放出狠话：“要看着这家美国历史上最伟大的芯片公司逐渐步入坟墓。”
事实上，我们很久没有见到英特尔受到这般堪称是狂风暴雨般的指责了。只因 CEO 鲍勃 · 斯旺在电话会议上用近1个小时阐释了一个公司将要做出的艰难选择：“我们的7nm芯片将至少再延迟半年，因此需要制定‘应急计划’，把部分高端芯片制造业务外包出去。”
对于英特尔和整个半导体行业来说，这几乎是一个划时代的决定。
这家已经成为全球半导体产业象征的硅谷巨头，成立50年来始终坚持芯片设计与生产制造“双管齐下”，拥有覆盖整个产业链（设计、生产制造、封装测试）的强大业务实力。
而这种“一个都不放弃”的模式，与当下垂直分工的行业趋势完全背道而驰。

图片来自经济学人：英特尔既是芯片设计公司，AMD、英伟达、华为都划归在这个领域；也是生产制造工厂，这个领域里有台积电、三星、格罗方德、中芯国际等晶圆制造厂；还拥有自己的封测厂（在大陆有设厂），封装测试自己的芯片，这个细分行业有日月光、长电科技等头部企业。
上世纪90年代起，AMD等企业纷纷因成本压力被迫分离出自己的晶圆制造业务，专心搞设计。最后，只剩下英特尔（还有三星）仍然坚持自己建厂自己造芯片，并将此标榜为自己的最大优势。据说拥有自己代工厂的最大好处，是可以找到根据处理器设计调整流程的方法。
他们每一任CEO为每一代产品站台时，都会释放一条不变的信息：只有将最先进的制造工艺掌握在自己手里，才能做出最好的处理器。
但这一50年的坚持，就在两周内被打破了。
按照英特尔内部一开始的规划，7nm芯片应该在2021年推出。但现在，你要在2022年底或2023年初才能看到这枚芯片。对比之下，他在PC市场的老对手AMD早在2019年就宣布，由台积电代工的Zen架构第四代5nm处理器将会在2021年推出。
因此，制造工艺明显出现了问题的英特尔，不得不“求助”于像台积电这样的芯片制造代工厂。
在发布消息后第二天，英特尔股价大跌近18%，从60美元断崖式下落到50美元，创5个月以来单日最大跌幅。
对于市值2000亿美元的英特尔来说，这次暴跌让市值蒸发了大约15%；而在过去两周，英特尔股价持续低迷，一直在48美元左右徘徊。从这一点来看，这家长期被金融界追捧的半导体巨头，的确做出了一次近乎断臂式的选择。
另一边，英特尔在不同核心垂直业务上的两个最大对手——AMD（设计）与台积电（制造）的当天股价涨幅，均超过10%。

继美国媒体的狂轰滥炸后，台湾媒体继续“接力”。他们爆出英特尔已向台积电订购了将于2021年生产的18万块6nm芯片，后者在2021年上半年之前的先进制程产能已经被预定一空。
如今，追随苹果、高通、英伟达、AMD、联发科等设计公司加入台积电“VIP俱乐部”的英特尔，终于不再是最特别的那个。这一事实让大部分分析师下了一个结论：
除了芯片设计能力欠佳的三星，世界再无覆盖全产业链的顶级芯片企业。半导体产业彻底进入“垂直分工”的全盛时代。
“台积电已经取代英特尔，融易新媒体，成为这个超过4000亿美元市场的中心和风向标，美国芯片时代已经结束了。”一位彭博分析师沮丧地指出。
错过EUV，抢回时代
在半导体行业，技术门槛，某种程度上决定着收入门槛，制造工艺更是如此。
历史上，制程工艺升级的每一个重要技术节点，都伴随着大量企业拔地而起，也会有大量企业就此消亡。就连台积电在走到0.15微米制程节点，因没有及时掌握铜布线技术，导致大量订单被抢，遭受过外界自成立以来的最大质疑。
而错过EUV（极紫外光刻）技术，就是英特尔在10nm制程节点遭遇的一场“劫难”。
工艺的升级与摩尔定律有关：一块集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18~24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
因此，从14nm、7nm再到5nm，每一次缩短芯片制程（单位：微米μm、纳米nm），相当于在一块同等大小的芯片上，塞进更多晶体管。这样可节省更多时间和能量，运行效率也就更高。
但这也意味着，制造工艺的难度将呈指数级变大。新技术的“掺入”，成为缩小制程数字的关键。
在EUV技术被采用前，各大晶圆厂光刻晶圆的方法是采用DUV（深紫外线）。但这项技术在缩进制程到DUV25nm时，就停滞不前了。
不过，实力强大的英特尔凭借双工作台模式（自校准双重图形），又利用DUV技术把制程往前推到了10nm，但这已到达极致。
这个时候，业内普遍认为只有EUV技术，能够满足10nm以下的晶圆制造，甚至可以向5nm、3nm冲刺。
但是EUV需要极为精准的光源，整个光刻过程实现难度极高。在2019年之前，仍无一家晶圆厂完全掌握这项关键技术。
然而，就是在10nm这个关键制程节点上，一直跑在最前面的英特尔，却选择了与台积电以及三星截然不同的技术路线——
为了绕过EUV，他们采用了最新工艺——自校准四重图形(SAQP)技术。此外，他们也在互连层启用了一种叫做“钴”的材料做导线，替代了“铜”这种成熟材料。2017年，他们在IEEE国际电子组件会议(IEDM)高调展示了这些技术，以彰显自己是多么与众不同。
而3年过去，结果说明了一切。
截止目前，只有在2019年取得EUV技术重大突破的台积电，具备了数据还不错的10nm以下芯片产量和功率特性。而另一家使用EUV技术的三星一直被传产量存在问题。
“14nm用自校准双重图形时，一开始的产量很差，所以才造成了两个季度的延迟。但后来所有问题都慢慢解决了，所以问题才不严重。” 一位行业人士透露，14nm的延迟自然影响到了10nm，但制程技术问题一直是最大的隐患。
而那时，恰逢英特尔拼了老命都要挤入移动市场，啥都想做。所以，工程师们那时接到的“命令”是，要做出可以适配移动设备、电脑以及服务器的一系列产品，而且一定要比竞争对手好。
“为了达到管理层设定的目标，制造团队就必须更有创造性。为了实现目标，他们采用了一堆‘前无古人后无来者’的新生产技术。除了SAQP和钴，还用钌做衬垫，用钨做触点……
然而这些尝试几乎都没有成功。就拿材料来说，相比铜，钴的延展性和导热性很差，而且极其脆弱，导致晶圆上的电压极其不稳定，进一步降低了性能和功耗。”
一堆新技术的混合调制，成了将10nm工艺推入深渊的炸弹级操作。
有工程师透露，2018年英特尔10nm芯片刚量产时，实际良率低于1%，功耗甚至高于22nm。
“从决定半导体行业发展的本质来看，EUV决定了英特尔与台积电之间的成败。”
2018年12月，英特尔终于对外改口，只要EUV技术成熟且成本大幅降低，他们就会使用EUV技术生产7nm芯片。但这个模糊的说法遭到了当时分析机构的质疑，因为他们彻底错过了2016~2018年台积电、三星等企业大力研发EUV技术的黄金时期。
“三星如果产量都有问题，那英特尔可能会更慢一些，它缺少台积电和三星的经验。” 一位半导体从业者认为，英特尔也许会赶上，但绝对不轻松。
“虽然EUV技术还没有为大批量生产做好准备，特别是英特尔这种芯片出货量极大的公司。但英特尔对EUV采取的策略是十分危险的。这相当于你在祈求老天‘让别人都失败吧’，而不是指望自己获得成功。”
有人把英特尔错过EUV的原因，总结为“过于雄心勃勃”。但是在面对技术节点的选择时，的确有时候更像是一种“赌博”——
如果英特尔应用在10nm上的制造工艺成功了，那么他们在行业里将保持至少2年的领先优势；而失败了，则需要坦然面对与台积电平起平坐，甚至向后者俯首称臣的结果。
在半导体行业，企业最好的衡量标准只有一个，那就是“竞争”。
现在来看，英特尔就像是一直在试图制造出最好的枪，向月亮射击；但台积电，却趁此登上了月球。
工艺落后4年？
2019年初，临危受命接任英特尔CEO的斯旺，曾试图在同年Q3电话会议上“挽回人心”，承诺英特尔将不再“挤牙膏”，已开始大批量生产10nm处理器，甚至准备再开一家工厂。
“我们从10nm失败的工艺找到了问题，已经从根本上改进了制造技术。推出产品的节奏将会重新回到摩尔定律的轨道上来看，每2~2.5年引入新的制程，重新夺回Top1的地位。”
从下面这张去年10月英特尔发布的制程节点进度图来看，非常明显，他们停留在14nm节点上的时间足足有5年。
虽然这个“+”号的叠加意味着14nm产品在不断迭代，产品品质也最终获得了市场验证。但也有工程师向虎嗅指出，这是行业里惯用的做法，相当于“一种制造工艺设计工具包的升级”，没有太大意义。
正是由于14nm的延迟在前，下一代10nm芯片也从2015年开始多次宣布延迟。