英特尔芯片工艺的“掉队”究竟意味着什么？

在芯片制造核心的工艺上，曾经领先的英特尔如今失去了优势。

2020 年 7 月 24 日，英特尔公布了 2020 年第二季度财报。财报透露，由于 7nm 制程良率不理想，英特尔的 7nm CPU 产品较先前预期推迟了大约 6 个月。英特尔首席财务官乔治·戴维斯（George Davis）接受采访时说，在 7nm 芯片制造工艺技术中发现一种“严重缺陷”，英特尔正在进行调整。

这是英特尔第二次推迟 7nm 量产，较原先计划一共延期一年。英特尔的 7nm 芯片，预计不会早于 2022 年下半年推出。尽管英特尔 Q2 在数据中心和存储业务板块的收入大幅增长，但推迟 7nm 量产消息仍让其股价在 24 日收盘时下跌超过 16%。

自主生产和代工制造之别

财报电话会议上，英特尔透露“可能会将主要零部件生产外包”。今年 3 月摩根士丹利一次会议上，乔治・戴维斯对投资者承认，公司已经落后于竞争对手台积电，要追赶上至少需要 2 年时间。

7 月 27 日，台湾《工商时报》报道，英特尔与台积电达成了协议，后者将在 2021 年为前者代工 18 万片 6nm 晶圆。晶圆是制作芯片所用的硅晶片，通常一片晶圆可以切出几十个芯片。

· 晶圆

事实上，英特尔找台积电代工的消息，此前早已多次传出，并且集中在 6nm 的 GPU 上，并未涉及 CPU 产品。目前，英特尔和台积电都没有证实代工 6nm 芯片的传闻。

要知道，英特尔一直引以为傲的，就是其领先的芯片制造能力。彭博社发表评论，英特尔考虑外包这一决定“预示着美国统治半导体行业时代的终结”，“此举可能会在硅谷以外引起反响，影响全球贸易”。一些动作已经反映出这个现象：在美国商务部压力下，今年 5 月台积电表明会在美国兴建一个工厂，用以生产最先进的 5nm 制程芯片。

英特尔和台积电分别是芯片行业两种分工模式的典型，前者代表了 IDM 模式，后者则是垂直分工模式一个重要环节。

IDM，全称 Integrated Device Manufacture（整合元件制造商），意指一家公司包办芯片设计全流程，从设计、制造、封装测试到最后销售。除了英特尔，三星也采用了这种模式。

· 芯片制造流程

而垂直分工模式里，有的集成电路公司只做芯片设计和销售，没有芯片制造工厂（Fabrication，简称 Fab）。这种公司通常称之为 Fabless，高通、英伟达、AMD 和华为海思都是这种类型。

帮别人制造芯片、不设计芯片的厂商则叫 Foundry（晶圆代工厂），典型厂商的有台积电和中芯国际。事实上，这种模式的开创，正是得益于台积电这种纯晶圆代工厂的设立。

很多曾经 IDM 模式的美国芯片公司，已经陆续关掉或出售其在美国国内的工厂，转而让亚洲的代工厂生产。只有英特尔一直坚持着 IDM 模式，这家公司认为同时兼顾设计和制造，两方面都能相互促进。

得益于这种模式，在过去 30 多年里，英特尔长时间处于技术领先地位。但从投入层面来看，IDM 模式需要大量资金，一条生产线动辄几亿美金，门槛非常高，对行业新进入者不友好。

而垂直分工模式把设计和制造分离，负责芯片设计的，把方案做出来，交给纯代工的专业 Foundry 去制造，让芯片行业的准入门槛一下子就降低了很多。AI 芯片领域有这么多创业公司，正是得益于这种模式。

但垂直分工模式也有弊端，最先进制造工艺的产能是有限的，只有苹果、AMD、华为和高通这种订单量大的芯片设计厂商，才能争取到排期靠前的产能。另外，代工厂也会因为一些非商业因素，拒绝某家芯片设计厂商的订单。一个最近的例子是，台积电迫于美国商务部制裁华为的压力，已经暂时拒绝了华为的新订单。

台积电从追赶到超越

在芯片制造行业，评价一家工厂水平高低的主要标准，是其制程工艺，现在通常以“Xnm”的形式表示。

制程工艺数字越小，意味着能在更小体积的芯片中塞进更多晶体管，并且运算性能更高、耗电量更小。比如，5nm 比 7nm 先进，7nm 比 10nm 先进。大名鼎鼎的“摩尔定律”，描述的就是制程工艺之迭代：单位面积上晶体管数量，每两年（也有说法是 18 个月）增加一倍。

1987 年，台积电刚成立时，制程工艺远不如英特尔，落后两代之多。当时，台积电的工艺是 3µm（微米，1 微米 = 1000 纳米），而英特尔在 1979 年推出 8086 处理器时，就采用了 3µm 工艺。1985 年，英特尔已经把工艺推进到了 1µm。

但经过多年积累后，台积电在智能手机时代追上了英特尔。

需要说一下的是，由于命名上的混乱，台积电和英特尔在制程工艺节点上并不能划等号。一位半导体从业者“蜀山熊猫”概括道：大致认为英特尔的 10nm = 台积电的 7nm，英特尔 7nm = 台积电/三星 5nm（台积电和三星是一样的）。英特尔的工艺不商用，不开放，所以不能直接套用商用节点分类。

2017 年，台积电开始量产 10nm 工艺，此时英特尔是 14nm。2018 年，台积电开始大规模量产 7nm。一年后，英特尔实现 10nm 芯片量产。这个阶段两家制造实力基本持平。

但这样的局面很快就被打破。2020 年 4 月，台积电的 5nm 制程工艺进入量产阶段。而英特尔与之相对应的 7nm，内部目标是 2020 年中开始量产，却一而再地推迟。据英特尔 2020 年第二季度财报，7nm 芯片要到 2022 年下半年才能亮相。这样一来，英特尔便实实在在地落后于台积电。

面对这样的形势，英特尔已经开始做出改变。7 月 27 日周一，英特尔宣布首席工程师穆西·伦杜钦塔拉（Murthy Renduchintala）将离职，其领导的 TSCG（科技、系统架构和客户事业群）将划分为五个团队，新领导直接向 CEO 鲍勃·斯旺（Bob Swan）汇报。

离职的穆西被认为是英特尔的二号人物，他曾负责调制解调器，但该业务最终以 10 亿美元卖给了苹果。在英特尔工作了 24 年的安・凯莱赫（Ann Kelleher）将领导 7nm 和 5nm 芯片开发。她之前是英特尔制造部门负责人，领导 10nm 制程的升级工作。