重金抢购“最强光刻机”，英特尔能反超台积电吗？
来源:芯师爷发布时间:2023-08-032198浏览
询问 AI观网财经（id:tiequanhe） 作者：吕栋在半导体领域，英特尔一直是无法忽视的存在，无论是X86还是CPU，都是这个美国芯片巨头最亮眼的名片。不夸张地说，英特尔的发展史，基本上可以代表整个半导体行业的发展史。但近些年，英特尔在强手如云的半导体行业却频频失意。首先是制造工艺推进不顺，导致先进制程被台积电反超，这不仅让英特尔被调侃为“牙膏厂”，也让AMD等对手趁机借助台积电的先进制程“蚕食”英特尔的份额，就连苹果也“一气之下”转投Arm阵营，自研CPU。在最近这轮大模型爆火的过程中，英伟达凭借在GPU领域的地位出尽了风头。要知道，三年前英伟达才首次实现对英特尔市值的反超，如今英伟达市值已突破万亿美元，8倍于英特尔。尽管大模型仍然离不开CPU，但相比于“出圈”的英伟达，英特尔这轮存在感的确不高。不可否认，放在当下，英特尔依然是半导体行业的重量级选手，但行业内外更关注的是，这个昔日的“芯片王者”如何才能重回巅峰。就在上个月，英特尔宣布调整产品业务部门与制造部门间的合作方式，将制造部门的损益单独核算，目标是2030年成为第二大外部代工厂。而根据第三方数据，今年一季度，台积电在全球晶圆代工领域的份额超过60%，三星的份额虽然出现明显下滑，但仍有12.4%，并且台积电和三星已经宣称实现了3nm制程的量产。在这个“老三只能喝西北风”的芯片代工行业，英特尔如何从对手那里争夺客户，也成为外界关注的焦点。针对英特尔目前的行业处境，以及该公司未来如何实现重要目标等相关话题，观察者网近期对英特尔研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强进行了深度专访，他在采访过程中详细阐述了英特尔重回行业领先地位的关键点，以及对英特尔坚持IDM模式的思考。
英特尔中国研究院院长宋继强以下是专访实录：观察者网：长期以来，英特尔都是半导体市场的主要参与者。但在近些年，台积电在制程上超越了英特尔，Arm架构CPU的成长势头也很快，同时英伟达也在不断凭借GPU抢走英特尔的存在感。在您看来，英特尔未来如何重返巅峰，或者说重现往日的辉煌？宋继强：首先，制程上的领先地位是一定要拿回来的，因为这个是基础。很多架构优化带来的效果，比制程带来的效果要少很多。一旦前进到一个新的制程节点，它自然而然就可以帮你提高很多计算效率，降低功耗和最后的成本，因为成本取决于芯片的面积，这是很清楚的。前些年英特尔在制程方面，尤其是14nm到10nm的过程中产生一些滞后，这基本是由于英特尔在使用EUV极紫外光刻机技术上晚了一些。由于英特尔在做很多制程规划时看得较早，在英特尔开始去定义新制程的时候，EUV还不成熟，所以就没有把它作为一个可用选项。但是在推进制程的过程中，由于没有使用EUV，导致很多额外步骤的增加，以及产生良率问题，最后产品也相应有些延迟，这是双重效应。明确发现这个问题后，我们采取的措施是，首先要尽快在Intel 4中全面采用EUV，这个已经在做，所以Intel 4和Intel 3属于全面采用EUV的节点，晶体管性能也会非常优秀。第二，我们接下来还会使用更高级的EUV，也就是高数值孔径EUV（据报道每台售价人民币19亿元）。因为随着晶体管尺寸的进一步缩小，不用高数值孔径EUV就会更难达到特征线宽，也会使良率和整个生产流程比较复杂。所以英特尔和ASML早就达成协议，第一批将高数值孔径EUV用在整个制程生产流程中。
英特尔制程路线图此外，从Intel 20A制程节点开始，我们还使用了新的全环绕栅极（GAA）晶体管RibbonFET和背部供电技术PowerVia，这些都可以非常有效地缩小晶体管体积，又能保证设计达到很好的良率。这两个技术都很重要，都是属于革命性的技术。要是去查学术资料的话，这些技术想法都是在十几年前提出的，要逐渐把它应用到真正的量产流程中是很困难的，因为要从材料、制造工艺、生产良率上全部做起来。目前来讲，我们对“四年五个制程节点”的整体进展是很有信心的，所以2024年Intel 20A就可以先推出，然后很快会过渡到作为Intel 20A提升的Intel 18A，进一步提升制程上的良率和晶体管的质量。对在Intel 18A（相当于1.8nm，英特尔预计2024年下半年量产）这个节点上拿回制程的领先性（台积电预计2nm在2025年量产），我们现在很有信心，大家可以拭目以待。在制程领域拿回领先地位后，就是架构设计。英特尔在新的服务器处理器和PC、笔记本处理器当中，都在全面使用模块化（tile-based）方案，把很多小功能单元灵活地集成在一起，并且可以根据不同的使用导向，有的用性能核，有的用能效核，这样按照需要就可以组合出不同种类的产品，架构上就更加灵活了。以前更多是一个大的单芯片设计，现在在设计复杂度上增加了，而模块化本身就是基于Chiplet的思路，也会很考验是否能在封装上做好。英特尔还有一个杀手锏，我们在先进封装领域也有很多自有创新技术，这部分也非常重要，因为在未来需要做多个不同尺寸、来自不同厂商的芯粒的互连，还要能够保证类似以前单芯片级别的传输带宽、功耗、信号质量，这是很不容易的事情。目前来讲，英特尔已在2.5D先进封装技术，就是EMIB（嵌入式多芯片互连桥接）技术和Foveros 3D先进封装技术上都有产品出来了，也就是说这些路都走通了，都能达到较高的良率。观察者网：可以说制程是英特尔重回领先的基础？宋继强：制程是非常重要的一个点，所以英特尔CEO经常强调，四年五个节点一定要执行出来，而不只是在PPT上秀出来。制程领先性拿回来后，很多东西就顺理成章可以实现，包括我们制程做好以后，一些大客户就开始使用，IFS（英特尔代工服务）的生意也就起来了。观察者网：说到制造，最近英特尔对产品和制造部门进行调整，在这种“内部代工模式”中，制造比以前更独立了，但好像还没有完全把制造给剥离出去。宋继强：不是剥离。观察者网：外界也十分关注，英特尔为什么不放弃IDM模式，走一种更轻资产的模式，您也提到，IDM其实是一个内部更好协同的办法。宋继强：英特尔核心技术的积累，是来自于生产制造里非常多的长期积累，那是很根本的东西，而且未来拥有这样能力的公司是越来越少了，越来越难了。每一个新技术的导入，我们知道像TD（Technology Development，技术开发）部门，他们至少是五年以上，才能知道这个技术能不能真的用到产线里面，形成比较高良率的技术点。现在能看到学术界一些技术说得非常多，但学术界的东西是非常单点的实验，而且它不考虑量产。要真正做到量产级别，还能跟其他各个工艺流程很好地融合，跟那些软件、控制融合，是一个很难的过程。所以在英特尔，基辛格之所以回来提出IDM2.0，他肯定不想（把制造）分拆出去，而且这个是根本、核心的要务，要把它做好，我们还需要通过开放的系统级代工模式，把英特尔原来的一些优势开放出去。首先，代工本身就需要靠很多不同的应用来测试它，提升它的效率和服务水准。因为英特尔以前内部的生产制造，只是服务我们几个产品线的部门，所以整个流程上，包括服务方式上，跟外部的代工还是很不同的。就像以前，要让英特尔拿一个IP出来给别人用，它可能半天拿不出来。因为以前都是揉在整个流程里边的，让它专门拿出一个给外部客户用，这些接口的重新定义都要花好多时间。
2023年一季度，全球晶圆代工市场份额 图源：TrendForce但现在重新布局之后，首先也让不同部门之间会有更清晰的技术、财务方面的接口，可以减少以前各种各样的互相揉在一起的情况，比如到底说这个东西的延迟，是怪你还是怪我，就说不清楚，包括一些成本核算问题。这也是为了进一步增强未来作为一个主流代工厂的基础，因为工厂都是这些工厂，只不过有些提供给内部的产品部门，有些是要提供给外部，这就意味着必须要达到外部代工厂的服务水准和效率。英特尔提出的系统级代工，除了晶圆制造、先进封装之外，它还往上去做生态，做芯粒Chiplet的生态，做软件异构的生态，包括未来怎么去很好地设计基于多芯片封装的方案，还有很多工具，我们的很多工具未来可以分享给我们的客户，比如说怎么样去构造一个包含不同制程的芯片系统，不管是从技术复杂度，还是它的整个生命周期的成本来讲，让最终的芯片产品是最划算的，只有英特尔这样有实际产品经验的公司才能提供这样的工具。观察者网：这种调整是不是意味着，英特尔在制造这一块，以前是有一部分专门服务于产品部门，现在调整完之后，英特尔产品部门就相当于是制造部门的一个客户了？宋继强：产品部门有自己更大的自由度了，例如如果说觉得我们内部制造不够好，它还可以选择外部制造。IDM2.0是双向的，我们既可以对外提供代工服务，同时我们的产品部门如果说觉得外部成本更低的话，也可以选择友商代工，因为都是独立核算损益的。观察者网：最近英特尔在全球多地建厂，您对这个动作有什么样的看法？虽然说未来芯片需求是确定的，但是现在包括台积电也在扩产，会不会造成产能过剩的问题？宋继强：产能过剩应该不是一个大问题，因为现在我们都知道数字化转型趋势是不会变的。现在AI计算，包括未来新的5G、智能驾驶、元宇宙各种各样的应用，对芯片的需求量是很大的。这两年是因为经济大环境不好被压制住了，一旦恢复起来之后，需求量都会起来，毕竟我们要去做各种各样的基础设施建设，未来要靠芯片去支撑的各种应用是很多的。
英特尔晶圆代工服务而且现在开始建厂，真正拿到产能至少是三年以后的事情，如果现在不去投资建厂，未来可能会错失需要产能的机会。另外，英特尔现在刚好对未来的技术路线都已经比较了解，新技术正在走向成熟的时候，比如说我们自己内部已经把Intel 20A、Intel 18A的一些关键技术攻克了，这个时候去建厂，是属于为未来需要很多半导体制造能力的时候，去打造我们的基础。未来在芯片代工领域，需要形成很大的网络才可以真正去支撑很多不同领域的应用。我觉得大规模建厂，对于英特尔想实现在2030年成为全球排名第二的外部代工厂来说，是必需的。同时英特尔也希望自己的产品线更扩展，因为我们是XPU战略，CPU、GPU、IPU等等，我们自己就有很多的产品要去增产。观察者网：刚才讲到，英特尔目标是在2025年实现制程重新领先，再加上最近这些产能的扩建，是不是将来有可能全面超越台积电？宋继强：从代工服务量级来讲，我们认为要在2030年左右达到第二。在技术领先性上，我们目标是超越台积电，因为英特尔未来在先进制程上会有足够的领先性。但是，先进制程占整个代工盘子只是一部分，它是一个金字塔的塔尖。
英特尔中国研究院院长宋继强以下是专访实录：观察者网：长期以来，英特尔都是半导体市场的主要参与者。但在近些年，台积电在制程上超越了英特尔，Arm架构CPU的成长势头也很快，同时英伟达也在不断凭借GPU抢走英特尔的存在感。在您看来，英特尔未来如何重返巅峰，或者说重现往日的辉煌？宋继强：首先，制程上的领先地位是一定要拿回来的，因为这个是基础。很多架构优化带来的效果，比制程带来的效果要少很多。一旦前进到一个新的制程节点，它自然而然就可以帮你提高很多计算效率，降低功耗和最后的成本，因为成本取决于芯片的面积，这是很清楚的。前些年英特尔在制程方面，尤其是14nm到10nm的过程中产生一些滞后，这基本是由于英特尔在使用EUV极紫外光刻机技术上晚了一些。由于英特尔在做很多制程规划时看得较早，在英特尔开始去定义新制程的时候，EUV还不成熟，所以就没有把它作为一个可用选项。但是在推进制程的过程中，由于没有使用EUV，导致很多额外步骤的增加，以及产生良率问题，最后产品也相应有些延迟，这是双重效应。明确发现这个问题后，我们采取的措施是，首先要尽快在Intel 4中全面采用EUV，这个已经在做，所以Intel 4和Intel 3属于全面采用EUV的节点，晶体管性能也会非常优秀。第二，我们接下来还会使用更高级的EUV，也就是高数值孔径EUV（据报道每台售价人民币19亿元）。因为随着晶体管尺寸的进一步缩小，不用高数值孔径EUV就会更难达到特征线宽，也会使良率和整个生产流程比较复杂。所以英特尔和ASML早就达成协议，第一批将高数值孔径EUV用在整个制程生产流程中。英特尔制程路线图此外，从Intel 20A制程节点开始，我们还使用了新的全环绕栅极（GAA）晶体管RibbonFET和背部供电技术PowerVia，这些都可以非常有效地缩小晶体管体积，又能保证设计达到很好的良率。这两个技术都很重要，都是属于革命性的技术。要是去查学术资料的话，这些技术想法都是在十几年前提出的，要逐渐把它应用到真正的量产流程中是很困难的，因为要从材料、制造工艺、生产良率上全部做起来。目前来讲，我们对“四年五个制程节点”的整体进展是很有信心的，所以2024年Intel 20A就可以先推出，然后很快会过渡到作为Intel 20A提升的Intel 18A，进一步提升制程上的良率和晶体管的质量。对在Intel 18A（相当于1.8nm，英特尔预计2024年下半年量产）这个节点上拿回制程的领先性（台积电预计2nm在2025年量产），我们现在很有信心，大家可以拭目以待。在制程领域拿回领先地位后，就是架构设计。英特尔在新的服务器处理器和PC、笔记本处理器当中，都在全面使用模块化（tile-based）方案，把很多小功能单元灵活地集成在一起，并且可以根据不同的使用导向，有的用性能核，有的用能效核，这样按照需要就可以组合出不同种类的产品，架构上就更加灵活了。以前更多是一个大的单芯片设计，现在在设计复杂度上增加了，而模块化本身就是基于Chiplet的思路，也会很考验是否能在封装上做好。英特尔还有一个杀手锏，我们在先进封装领域也有很多自有创新技术，这部分也非常重要，因为在未来需要做多个不同尺寸、来自不同厂商的芯粒的互连，还要能够保证类似以前单芯片级别的传输带宽、功耗、信号质量，这是很不容易的事情。目前来讲，英特尔已在2.5D先进封装技术，就是EMIB（嵌入式多芯片互连桥接）技术和Foveros 3D先进封装技术上都有产品出来了，也就是说这些路都走通了，都能达到较高的良率。观察者网：可以说制程是英特尔重回领先的基础？宋继强：制程是非常重要的一个点，所以英特尔CEO经常强调，四年五个节点一定要执行出来，而不只是在PPT上秀出来。制程领先性拿回来后，很多东西就顺理成章可以实现，包括我们制程做好以后，一些大客户就开始使用，IFS（英特尔代工服务）的生意也就起来了。观察者网：说到制造，最近英特尔对产品和制造部门进行调整，在这种“内部代工模式”中，制造比以前更独立了，但好像还没有完全把制造给剥离出去。宋继强：不是剥离。观察者网：外界也十分关注，英特尔为什么不放弃IDM模式，走一种更轻资产的模式，您也提到，IDM其实是一个内部更好协同的办法。宋继强：英特尔核心技术的积累，是来自于生产制造里非常多的长期积累，那是很根本的东西，而且未来拥有这样能力的公司是越来越少了，越来越难了。每一个新技术的导入，我们知道像TD（Technology Development，技术开发）部门，他们至少是五年以上，才能知道这个技术能不能真的用到产线里面，形成比较高良率的技术点。现在能看到学术界一些技术说得非常多，但学术界的东西是非常单点的实验，而且它不考虑量产。要真正做到量产级别，还能跟其他各个工艺流程很好地融合，跟那些软件、控制融合，是一个很难的过程。所以在英特尔，基辛格之所以回来提出IDM2.0，他肯定不想（把制造）分拆出去，而且这个是根本、核心的要务，要把它做好，我们还需要通过开放的系统级代工模式，把英特尔原来的一些优势开放出去。首先，代工本身就需要靠很多不同的应用来测试它，提升它的效率和服务水准。因为英特尔以前内部的生产制造，只是服务我们几个产品线的部门，所以整个流程上，包括服务方式上，跟外部的代工还是很不同的。就像以前，要让英特尔拿一个IP出来给别人用，它可能半天拿不出来。因为以前都是揉在整个流程里边的，让它专门拿出一个给外部客户用，这些接口的重新定义都要花好多时间。2023年一季度，全球晶圆代工市场份额 图源：TrendForce但现在重新布局之后，首先也让不同部门之间会有更清晰的技术、财务方面的接口，可以减少以前各种各样的互相揉在一起的情况，比如到底说这个东西的延迟，是怪你还是怪我，就说不清楚，包括一些成本核算问题。这也是为了进一步增强未来作为一个主流代工厂的基础，因为工厂都是这些工厂，只不过有些提供给内部的产品部门，有些是要提供给外部，这就意味着必须要达到外部代工厂的服务水准和效率。英特尔提出的系统级代工，除了晶圆制造、先进封装之外，它还往上去做生态，做芯粒Chiplet的生态，做软件异构的生态，包括未来怎么去很好地设计基于多芯片封装的方案，还有很多工具，我们的很多工具未来可以分享给我们的客户，比如说怎么样去构造一个包含不同制程的芯片系统，不管是从技术复杂度，还是它的整个生命周期的成本来讲，让最终的芯片产品是最划算的，只有英特尔这样有实际产品经验的公司才能提供这样的工具。观察者网：这种调整是不是意味着，英特尔在制造这一块，以前是有一部分专门服务于产品部门，现在调整完之后，英特尔产品部门就相当于是制造部门的一个客户了？宋继强：产品部门有自己更大的自由度了，例如如果说觉得我们内部制造不够好，它还可以选择外部制造。IDM2.0是双向的，我们既可以对外提供代工服务，同时我们的产品部门如果说觉得外部成本更低的话，也可以选择友商代工，因为都是独立核算损益的。观察者网：最近英特尔在全球多地建厂，您对这个动作有什么样的看法？虽然说未来芯片需求是确定的，但是现在包括台积电也在扩产，会不会造成产能过剩的问题？宋继强：产能过剩应该不是一个大问题，因为现在我们都知道数字化转型趋势是不会变的。现在AI计算，包括未来新的5G、智能驾驶、元宇宙各种各样的应用，对芯片的需求量是很大的。这两年是因为经济大环境不好被压制住了，一旦恢复起来之后，需求量都会起来，毕竟我们要去做各种各样的基础设施建设，未来要靠芯片去支撑的各种应用是很多的。英特尔晶圆代工服务而且现在开始建厂，真正拿到产能至少是三年以后的事情，如果现在不去投资建厂，未来可能会错失需要产能的机会。另外，英特尔现在刚好对未来的技术路线都已经比较了解，新技术正在走向成熟的时候，比如说我们自己内部已经把Intel 20A、Intel 18A的一些关键技术攻克了，这个时候去建厂，是属于为未来需要很多半导体制造能力的时候，去打造我们的基础。未来在芯片代工领域，需要形成很大的网络才可以真正去支撑很多不同领域的应用。我觉得大规模建厂，对于英特尔想实现在2030年成为全球排名第二的外部代工厂来说，是必需的。同时英特尔也希望自己的产品线更扩展，因为我们是XPU战略，CPU、GPU、IPU等等，我们自己就有很多的产品要去增产。观察者网：刚才讲到，英特尔目标是在2025年实现制程重新领先，再加上最近这些产能的扩建，是不是将来有可能全面超越台积电？宋继强：从代工服务量级来讲，我们认为要在2030年左右达到第二。在技术领先性上，我们目标是超越台积电，因为英特尔未来在先进制程上会有足够的领先性。但是，先进制程占整个代工盘子只是一部分，它是一个金字塔的塔尖。新闻来源：芯师爷，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。
