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

前言

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，英特爾正在推進(jìn)4nm和3nm制程工藝量產(chǎn)。英特爾副總裁、技術(shù)開發(fā)主管Ann Kelleher在舊金山的一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)上透露英特爾正在實(shí)現(xiàn)為公司重奪半導(dǎo)體制造業(yè)領(lǐng)先地位而制定的所有目標(biāo)。

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

英特爾在10nm節(jié)點(diǎn)陷入了瓶頸

早年英特爾嚴(yán)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(jìn)化方向看22nm→14nm，達(dá)成了2.5倍晶體管密度提升；而到了14nm→10nm，英特爾的目標(biāo)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(nèi)晶體管的數(shù)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(chǎn)的關(guān)鍵，就在英特爾對(duì)于晶體管密度的偏執(zhí)上。英特爾在2021年對(duì)其工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了改名操作，實(shí)際上都是對(duì)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(chǎn)10nm，相當(dāng)于臺(tái)積電7nm工藝的晶體管數(shù)量，而諸如臺(tái)積電、三星等代工廠在制造進(jìn)程上的強(qiáng)勢(shì)超越，已經(jīng)開始動(dòng)搖英特爾自身原有的IDM模式。

英特爾計(jì)劃4年更新5代節(jié)點(diǎn)

• Intel 7：批量生產(chǎn)階段，用于Raptor Lake，Sapphire Rapids

• Intel 4：完成工藝研發(fā)，用于Meter Lake

• Intel 3：預(yù)計(jì)2023下半年完成工藝研發(fā)，用于Granite Rapids、Sierra Forest

• Intel 20A：預(yù)計(jì)2024上半年完成工藝研發(fā)，用于Arrow Lake

• Intel 18A：預(yù)計(jì)2024下半年完成工藝研發(fā)，用于尚未公布的芯片和對(duì)外承接生產(chǎn)服務(wù)

  
  

“IDM2.0”復(fù)興戰(zhàn)略

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

• 封裝：為客戶提供先進(jìn)封裝技術(shù)，如EMIB和Foveros，助力芯片設(shè)計(jì)企業(yè)整合不同的計(jì)算引擎和制程技術(shù)。

• 芯粒（Chiplet）：英特爾的封裝技術(shù)與通用芯粒高速互連開放規(guī)范（UCIe）將幫助來自不同供應(yīng)商，或用不同制程技術(shù)生產(chǎn)的芯粒更好地協(xié)同工作，為設(shè)計(jì)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(chǎn)品的交付，使客戶能夠在生產(chǎn)前測(cè)試解決方案。

  
  

設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)可以不受代工部門限制，向外尋找臺(tái)積電、三星等晶圓代工，分散制造風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)采用臺(tái)積電更先進(jìn)制程也可以進(jìn)一步增加英特爾本身產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力；而制造部門獨(dú)立發(fā)展，也是希望減緩競(jìng)爭(zhēng)客戶疑慮，更多承接IC設(shè)計(jì)廠商業(yè)務(wù)。

此外，英特爾擁有大量的產(chǎn)能，而龐大的針對(duì)芯片制造的運(yùn)營(yíng)成本在一定程度上已成為英特爾的負(fù)擔(dān)，設(shè)計(jì)與制造的分離決策或可針對(duì)性地減輕壓力。對(duì)市場(chǎng)來說，臺(tái)積電、三星與英特爾三強(qiáng)鼎立的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，客戶可以從中獲得更佳的成本效益。

IDM2.0計(jì)劃面臨的挑戰(zhàn)

然而英特爾晶圓代工業(yè)務(wù)進(jìn)展也不是一帆風(fēng)順，技術(shù)、良率都面臨諸多質(zhì)疑。以7nm先進(jìn)制程來看，臺(tái)積電為Nvidia、AMD代工的GPU產(chǎn)品可以高達(dá)75~80%的良率；而英特爾目前代工自家7nm GPU產(chǎn)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(jīng)營(yíng)代工業(yè)務(wù)，提高產(chǎn)品效能并且降低生產(chǎn)成本。

同時(shí)，先進(jìn)制程6/7nm以下投資成本相對(duì)高，尤其英特爾需要采購(gòu)更多EUV機(jī)臺(tái)擴(kuò)建產(chǎn)能，未來也需要面臨設(shè)備攤提的龐大壓力。ASML的EUV光刻機(jī)缺貨現(xiàn)狀，實(shí)則對(duì)英特爾可能會(huì)產(chǎn)生最大的影響。而英特爾未來幾代工藝要提量的關(guān)鍵都在EUV光刻機(jī)上，希望EUV光刻機(jī)缺貨不會(huì)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(duì)低，僅需要重新調(diào)整設(shè)備以化現(xiàn)有廠區(qū)產(chǎn)能，符合外部IC設(shè)計(jì)廠商需求。

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

但是相比以晶圓代工為主的臺(tái)積電，英特爾因?yàn)橄騺碇淮ぷ约耶a(chǎn)品，對(duì)于設(shè)備優(yōu)化如增加產(chǎn)量、提高效能表現(xiàn)的要求相對(duì)低，若是要對(duì)外代工，就必須要優(yōu)化DPML（每層光刻所需天數(shù)）、縮減產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，才能夠應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)品快速變化的趨勢(shì)。

10月18日，英特爾公布2022年第三季度業(yè)績(jī)。數(shù)據(jù)顯示，英特爾第三季度營(yíng)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(rùn)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(guān)注的是，英特爾今年一季度和二季度，其營(yíng)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(jié)合第三季度數(shù)據(jù)來看，英特爾2022年前三個(gè)季度的營(yíng)收創(chuàng)下同比“三連跌”，且跌幅有不斷擴(kuò)大趨勢(shì)。

英特爾預(yù)計(jì)四季度總營(yíng)收為140-150億美元，遠(yuǎn)低于去年同期的205.28億元。英特爾還下調(diào)了2022財(cái)年的業(yè)績(jī)預(yù)期，將營(yíng)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。

帕特·基辛格坦言：“我們的舉措包括優(yōu)化員工數(shù)量。這些艱難的決定影響著英特爾的每一位員工?！彼f，“我們?cè)谌肆Τ杀痉矫嫠茏龅闹皇钦w成本結(jié)構(gòu)調(diào)整的一小部分。因此對(duì)整個(gè)公司效益來說，提高效率比控制人力成本更重要?！?/span>當(dāng)前產(chǎn)業(yè)景氣處于下行，各家晶圓代工廠產(chǎn)能利用率出現(xiàn)松動(dòng)，英特爾IFS拓展業(yè)務(wù)恐面臨更大挑戰(zhàn)，IDM2.0計(jì)劃未來發(fā)展備受關(guān)注。

今年11月，有消息稱Randhir Thakur已經(jīng)辭去IFS業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人的職務(wù)，隨后英特爾官方證實(shí)了這個(gè)說法。塔庫(kù)爾可能在執(zhí)行英特爾IFS業(yè)務(wù)，以及對(duì)IFS的未來發(fā)展及定位與基辛格產(chǎn)生分歧，另外英特爾日前傳出計(jì)劃將設(shè)計(jì)和制造業(yè)務(wù)分拆也可能是促使塔庫(kù)爾離職的原因之一。對(duì)此，分析師認(rèn)為英特爾代工服務(wù)挑戰(zhàn)可能又增加了一項(xiàng)。

據(jù)數(shù)據(jù)顯示，第三季度英特爾IFS代工服務(wù)僅產(chǎn)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(jī)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(yīng)加劇，訂單、客戶向三星、臺(tái)積電頭部企業(yè)集中，對(duì)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(jìn)制程進(jìn)入與臺(tái)積電、三星的正面競(jìng)爭(zhēng)前，英特爾在代工領(lǐng)域不太會(huì)受到臺(tái)積電過于強(qiáng)勢(shì)的影響。相反，補(bǔ)貼將推動(dòng)其建廠的步伐，而這對(duì)于英特爾的代工業(yè)務(wù)而言，將是一個(gè)積極的信號(hào)。

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

對(duì)于行業(yè)來說，英特爾的轉(zhuǎn)身同樣也意味著未來半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局的改變，昔日的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可能會(huì)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(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)。

半導(dǎo)體行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展后分工合作體系已經(jīng)基本定型，英特爾在產(chǎn)能上對(duì)比純粹的代工企業(yè)仍然存在差距，產(chǎn)權(quán)更是牽扯復(fù)雜，就英特爾自身來說，從過去的服務(wù)自家產(chǎn)品到服務(wù)各戶，身份轉(zhuǎn)變?nèi)孕枰獣r(shí)間來適應(yīng)。 來源：電子產(chǎn)品世界

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