【猛兽财经】英特尔能否超越台积电,重夺半导体行业领导权?

猛兽财经·2020-06-03
英特尔能否超越台积电,重夺半导体行业领导权?

编者按:本文来自微信公众号“猛兽财经”(ID:mengshoucaijing),作者:猛兽财经,36氪经授权发布。

英特尔(INTC)宣布,它打算夺回被台积电(TSM)夺走的半导体工艺领导权。然而,英特尔能否与台积电平起平坐就值得怀疑了,更不用说超越台积电了。在本文中,我们将解释其中的原因。

英特尔在半导体行业的坦率


我们要赞扬英特尔CEO鲍勃·斯旺(Bob Swan)的一点是,他对英特尔失去半导体行业领导地位的坦率态度令人耳目一新。

直到2017年9月英特尔仍宣称在竞争中领先同行3年:

事实却是,在当时,英特尔的领先优势实际上已经不复存在。台积电的10nm制程已经量产数月,打造了用于iPhone X的苹果(Apple) A11仿生SOC芯片。

英特尔在晶体管密度方面做了大量工作,称晶体管密度是比工艺节点设计更好的度量标准。应该指出的是,英特尔的晶体管密度是基于英特尔提出的综合指标。实际密度因芯片设计而异。但根据英特尔自己的估计,台积电的10nm工艺晶体管密度高于英特尔的14nm工艺:

我们指出这一点是因为,如果没有进行有意义的批量生产,工艺方面的优势的不能仅仅存在于漂亮的图纸上。重要的是能有利可图地投入生产,而不是只能在有限或实验的基础上生产。这一点我们将在本文的后面部分进行讨论。

英特尔直到2019年才在10nm节点上进行量产。实际上,正如我们在2018年初指出的那样,到2017年末,台积电的晶体管密度已经超过了英特尔前沿生产节点14nm的密度。

时间快进到2020年,半导体行业已经发生了巨大的变化。当然,英特尔已经在生产10nm芯片,但它仍然只适用于相对较小的移动计算芯片。与此同时,台积电自2018年年中开始为苹果iPhone XS生产A12仿生芯片以来,一直在生产其7nm工艺芯片。

台积电的7nm工艺晶体管密度与英特尔的10nm工艺差不多,约为每平方毫米1亿只晶体管,但这并不意味着英特尔的工艺与台积电相当。

我们这样说有两个原因。

首先,台积电的7nm工艺可以扩大到更大的芯片,包括英伟达(NVDA)的A100,它包含540亿个晶体管,表面积826平方毫米。

第二,台积电的5nm工艺技术再次提高了标准。该技术目前正在量产,将于今年9月份安装在下一代iPhone上。

英特尔已经承认它已经落后了,首席财务官乔治·戴维斯在3月份的摩根士丹利会议上相当坦率地谈到了10nm工艺的现状:

正如我们在5月19日的分析师日上所说:看,这不仅仅是英特尔拥有的最好的工艺。它的生产效率将低于14nm工艺,低于22nm工艺,但我们对我们所看到的进步感到兴奋,我们预计在2021年底开始的7nm工艺将有更好的表现。

关于重新夺回半导体行业领导权,他说:

除了CPU之外,我们还为客户带来了大量的高性能芯片,我们觉得我们开始看到了进程方面的加速,我们一直在讨论的是在7nm中恢复同等水平,并在5nm代中重新获得领导地位。

英特尔能赶上台积电吗?


在英特尔2019年5月的投资者会议上,首席工程官Murthy Renduchintala为英特尔的制造流程制定了路线图:

该图显示,英特尔的7nm工艺将使晶体管密度比10nm工艺提高一倍,使其与台积电的5nm工艺持平或略高于后者。从表面上看,戴维斯似乎证实了人们广泛持有的对7nm的期望,但注意到这些期望已经成为了条件。他们仅仅只是在“谈论”,而7nm真正的开始时间似乎已经推迟到2021年底。

过去的技术速度已经开始非常缓慢,可用性非常有限。即使英特尔在2021年底的最后期限内完成任务,其产品的可用性也可能仅限于数量有限的小型移动设备。

这不是对等的。到2021年底,台积电将至少拥有18个月的5nm节点量产经验。英特尔只有在达到与台积电5nm节点同等的性能和晶体管密度,才能实现真正的技术。

行业专家Scotten Jones曾分析了他对英特尔、台积电和三星的不同节点的晶体管密度的看法。

他证实,英特尔的10nm工艺提供的晶体管密度与竞争对手的7nm工艺大致相同,但比不上三星和台积电的5nm工艺。他预计英特尔的7nm工艺将略优于台积电目前的5nm工艺,但不会优于台积电的3nm工艺:

在表格中,晶体管密度以每平方毫米数百万个晶体管来表示。

Jones没有计算英特尔5nm工艺,因为对它的不够了解,也不知道它什么时候生产。而台积电则表示,预计将在2022年下半年开始进行3nm工艺的批量生产。

关于英特尔的7nm计划,Jones表示:

现在情况变得更加模糊,英特尔的7nm工艺预计将在2021年推出2.0x的缩小版。三星和台积电都将于2021年开始生产3nm芯片。假设英特尔赶上了他们的进度,他们可能会有一个短暂的生产密度优势,但英特尔的14nm和10nm工艺都晚了几年。鉴于新冠肺炎对半导体行业的总体影响,特别是对美国的影响,英特尔在2021年投产的可能性很小。

Jones在文章中总结道:

台积电今年以5nm工艺制程密度领先。根据英特尔7nm工艺与台积电3nm工艺的确切时间,英特尔可能会暂时重获工艺密度领先优势,但台积电很快就会超过他们,因为他们的3nm工艺每平方毫米有超过3亿个晶体管!

英特尔的投资价值


我们希望英特尔能以摩尔定律的速度重新回到正轨。英特尔和台积电之间重新展开竞争,这对消费者和整个半导体行业都有好处。因为英特尔没完没了地重复其14nm工艺迭代在投资者中几乎成了一个笑话了。

但我们认为英特尔的7nm工艺规划,无论是在晶体管密度和时间方面,都是非常欠缺的。我们不相信英特尔能够实现其7nm工艺的目标,尽管它可能会宣布,已经在2021年底限量生产了7nm工艺芯片,但这样的说法几乎毫无意义。

在实验的基础上为一个给定的工艺生产有限数量的芯片是一回事,而在该工艺上生产大量的芯片并盈利则完全是另一回事。在英特尔的发展道路上将会有许多障碍,尤其是在EUV光刻方面相对缺乏生产经验,而英特尔在其7nm工艺中必须使用EUV光刻技术。

相比之下,台积电将有超过2年的EUV生产经验,以及超过18个月的5 nm大规模使用EUV的生产经验。这比其他任何事情都更能确立台积电对英特尔的领先地位。

我们的估计是,英特尔用其7nm工艺赶上台积电的机会,无论多么短暂,都是非常小的。而且,正如Jones所指出的,这种情况不会持续太久,因为台积电很快就会转向3nm工艺。

至于在5nm工艺重新获得半导体行业领导权,正如英特尔首席财务官乔治·戴维斯所提到的,这当然不是不可能的,但我们认为投资者也不应该押注于此。即使英特尔想办法回到摩尔定律的速度,并且赶上台积电的3nm工艺。

我们认为英特尔更有可能实现其5nm工艺。这对半导体行业来说并不是一件坏事,但我们认为这是英特尔所能期待的最好结果。

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