英特爾10nm工藝問題造成的影響遠(yuǎn)超市場所見？

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英特爾 10nm 工藝延遲問題引起了廣泛關(guān)注，但人們并沒有深入了解它的影響；

英特爾不僅將面臨丟失市場份額的風(fēng)險，甚至有可能在市場份額上落后于 AMD- 尤其是在最重要的服務(wù)器市場上。

英特爾本年第一季度表現(xiàn)不佳，第二季度情況有所好轉(zhuǎn)，全年?duì)I收指引亦有所改善，英特爾投資者們對公司業(yè)績表現(xiàn)的反應(yīng)卻很遲鈍。雖然作為投資者個人，不可能知道究竟是什么導(dǎo)致了這種反應(yīng)，但是有一點(diǎn)很明顯 - 市場不滿意英特爾 10nm 工藝的進(jìn)展。英特爾自己發(fā)表的評論、越來越多的分析師關(guān)注 10nm 進(jìn)展以及英特爾在社交媒體上面臨的質(zhì)疑都把 10nm 工藝延遲的問題放到了聚光燈下。

我們認(rèn)為，從市場對英特爾 10nm 工藝問題的反應(yīng)來看，市場仍然大大低估了該問題的影響。我們將在本文討論 10nm 工藝延遲到底意味著什么，以及將帶來哪些影響。

背景
在繼續(xù)分析之前，讀者有必要了解一下英特爾制造工藝的發(fā)展歷史。

從歷史經(jīng)驗(yàn)來看，英特爾每隔兩年都會推出新的制造工藝（下圖來自于英特爾技術(shù)日），這種情況一直持續(xù)到 2014 年推出 14nm 產(chǎn)品之時。實(shí)際上，英特爾推出上一代 22nm 產(chǎn)品是在 2011 年，這次工藝升級時隔三年，已經(jīng)是落后于進(jìn)度預(yù)期，但是英特爾仍然領(lǐng)先于對手，其工藝也頗具競爭優(yōu)勢?？梢钥隙ǖ氖牵?4nm 工藝的延遲是英特爾的工藝優(yōu)勢再難繼續(xù)維持的第一個明顯跡象。

由于 10nm 工藝多次延遲，英特爾開發(fā)了中間節(jié)點(diǎn)以改善其芯片性能，即上圖中的 14+和 14++工藝。

盡管一再跳票，英特爾之前不久還信誓旦旦地聲稱將在 2018 年實(shí)現(xiàn) 10nm 工藝的大規(guī)模量產(chǎn)，雖然有證據(jù)表明它不可能如期推出 10nm，但公司的指引中依然堅(jiān)持己見。然而，這一切都在 2018 年第一季度的電話會議上發(fā)生了 180 度逆轉(zhuǎn)，英特爾這次將 10nm 的量產(chǎn)時間推遲到了 2019 年。和 2014 年推出 14nm 之時整整相隔五年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其 2 年升級一次工藝的目標(biāo)時間。不過，鑒于英特爾多次跳票，我們懷疑它是否能夠在 2019 年實(shí)現(xiàn) 10nm 的大規(guī)模量產(chǎn)，而且英特爾本身的聲明也不是很有自信。

相比之下，英特爾的主要競爭對手臺積電就沒有遇到這種困難，臺積電將在本季度實(shí)現(xiàn) 7nm 工藝的大規(guī)模量產(chǎn)。AMD 的晶圓廠合作伙伴格羅方德比臺積電落后一些，但也預(yù)計(jì)將在 2019 年實(shí)現(xiàn)其 7nm 工藝的大規(guī)模量產(chǎn)。需要指出的是，盡管命名不同，但一般認(rèn)為，臺積電和格羅方德的 7nm 大致相當(dāng)于英特爾的 10nm。

最重要的一點(diǎn)是，英特爾之前一直在制造工藝上保持領(lǐng)先兩年的競爭優(yōu)勢，現(xiàn)在是第一次落后于臺積電至少一年時間，如果它真能兌現(xiàn) 2019 年實(shí)現(xiàn) 10nm 工藝的大規(guī)模量產(chǎn)的承諾的話。現(xiàn)在看來，格羅方德似乎已經(jīng)追上了英特爾。

英特爾的運(yùn)營方式是，一旦公司推出了新工藝，它就會迅速將其所有微處理器產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到新工藝上，同時繼續(xù)使用上一代制造工藝生產(chǎn)芯片組，以滿足資本效率的要求。英特爾推出 14nm 的 CPU 時，其芯片組使用的是 22nm 制造工藝。雖然英特爾這幾年遲遲沒有推出 10nm 工藝的 CPU，但是其芯片組的制造工藝卻已經(jīng)升級到了 14nm 上，這會產(chǎn)生一些問題，容我們稍后討論。

當(dāng)一種新工藝開始爬產(chǎn)時，總會遭遇高缺陷密度（或低良率）。缺陷密度越高，生產(chǎn)大芯片就越困難（見下圖 - 黃色芯片即帶缺陷的芯片）。

隨著時間的推移，工藝逐漸成熟，缺陷密度隨之降低，大硅片的可制造性也越來越高。這就意味著硅片越大，在工藝爬產(chǎn)早期的良率就越低，也就更昂貴。出于這個原因，英特爾會首先把新工藝用在更小的臺式機(jī)和筆記本電腦芯片上，然后才會用在大型服務(wù)器芯片上。我們會在后文分析這種安排的影響。

最后，CPU 設(shè)計(jì)時需要考慮特定的工藝。由于工藝延遲，CPU 設(shè)計(jì)也會變得過時，推出之時可能已經(jīng)喪失了競爭力，因此可能需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)，以適應(yīng)工藝的重大變化。
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競爭
由于開發(fā)新工藝成本高昂，AMD 一直在制造工藝上落后于英特爾。作為一家相對較小的公司，AMD 沒有足夠的出貨量來抵消先進(jìn)工藝開發(fā)的成本，也無法趕上英特爾制造工藝升級的步伐。隨著晶圓制造技術(shù)的投資越來越大，AMD 于 2009 年剝離了晶圓制造業(yè)務(wù)，即格羅方德。最初，為了支持格羅方德，AMD 和它簽訂了合同，AMD 需要履行從格羅方德購買晶圓（除了包括 GPU 在內(nèi)的一些產(chǎn)品）的義務(wù)。隨著格羅方德的發(fā)展壯大，AMD 一直在與之磋商新的協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)從其它晶圓廠生產(chǎn)芯片的靈活性。最新的合同條款是在 2016 年敲定的，盡管這些條款在很大程度上是一個秘密，但是我們了解到，AMD 向格羅方德支付了大筆資金，以提高從其它代工廠采購晶圓的靈活性。我們并不知曉 AMD 將繼續(xù)在格羅方德制造哪些芯片，由于不確定，投資者一廂情愿地認(rèn)為 AMD 將繼續(xù)使用格羅方德的工藝生產(chǎn)其 CPU 產(chǎn)品。

不過，我們有足夠的理由懷疑這種情形。我們認(rèn)為，AMD 很可能使用臺積電的工藝制造其最新的 Zen2 CPU。鑒于臺積電的 7nm 工藝已經(jīng)投產(chǎn)，AMD 下一代臺式機(jī)和服務(wù)器芯片的供貨保證將毫無問題。

如果 AMD 使用格羅方德的工藝生產(chǎn)其 Zen2 CPU，那么，AMD 能否在 2019 年大規(guī)模量產(chǎn)該產(chǎn)品就值得商榷了。雖然目前還不清楚在這種情況下，AMD 的產(chǎn)品還是否對英特爾的產(chǎn)品存在制造工藝優(yōu)勢，但是，就算兩家工藝相近，對長期在制造工藝上落后于英特爾的 AMD 來說也是很大的進(jìn)步了。

AMD 還有一個微妙且關(guān)鍵的優(yōu)勢，即 EPYC 的架構(gòu)劃分。英特爾的 Xeon 采用了大尺寸的單片硅片，而 AMD 的 EPYC 則使用多個較小的硅片組合而成。如前所述，在工藝爬產(chǎn)早期生產(chǎn)大尺寸硅片要困難得多，換句話說，在格羅方德和英特爾工藝對等的情況下，AMD 的產(chǎn)品能夠更快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，而且很可能比英特爾能更早生產(chǎn)其服務(wù)器芯片。

AMD 在 EPYC 和 Threadripper 上使用小尺寸硅片，實(shí)在是一種很聰明的架構(gòu)選擇。高端 EPYC 芯片使用 4 個小硅片而不是像英特爾那樣使用單個大硅片。從概念上來講，如果英特爾能夠按照現(xiàn)在的時間表執(zhí)行，它在臺式機(jī)和筆記本電腦芯片上的量產(chǎn)進(jìn)度上還可以追上 AMD，但是在利潤豐厚的服務(wù)器芯片上肯定落后。英特爾一名高管最近的評論表明事實(shí)可能就是如此。

英特爾的回應(yīng)
英特爾顯然已經(jīng)清楚地意識到了上述挑戰(zhàn)，并采取了若干手段。

英特爾的 Cannon Lake 系列芯片最初預(yù)計(jì) 2016 年上市，專為 10nm 設(shè)計(jì)，現(xiàn)在看來，它可能要到 2019 年底甚至 2020 年初才能上市。由于該芯片設(shè)計(jì)是針對 2016 年推出的，產(chǎn)品推出之時基礎(chǔ)架構(gòu)就已經(jīng)落后了足足四年。在此期間，AMD 發(fā)布了一個非常優(yōu)秀的架構(gòu)，英特爾很可能正在暗自調(diào)整 Cannon Lake 的設(shè)計(jì)，但是這種調(diào)整也是在它意識到 10nm 工藝會再次延期后才做出的?？紤]到產(chǎn)品路線圖的復(fù)雜性，如果英特爾跳過 Cannon Lake 而直接轉(zhuǎn)到預(yù)計(jì)將于 2018 年首次亮相的 Ice Lake 產(chǎn)品家族上，我們也不會感到驚訝。Ice Lake 是一個更新的架構(gòu)，對 AMD 更加有威脅。但是，現(xiàn)在人們對該架構(gòu)知之甚少，還無法給出正確的評估。

在長期戰(zhàn)略方面，英特爾引進(jìn)了 AMD 的前 CPU 設(shè)計(jì)主管 Jim Keller 和前 GPU 業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人 Raja Koduri。因此它極有可能采用與 AMD 相同的架構(gòu)路徑。換句話說，英特爾將像 AMD 一樣對其 CPU 和 GPU 進(jìn)行分區(qū)，以便可以使用任何 CPU 和 GPU 組合來構(gòu)建大型數(shù)據(jù)中心解決方案（AMD 稱之為 Heterogenous 系統(tǒng)架構(gòu)）。

然而，遠(yuǎn)水不解近渴，Keller 和 Koduri 的任何全新架構(gòu)的產(chǎn)品都很難在 2020 年或之后及時推出。在此期間，英特爾需要一種新的解決方案來與 AMD 的下一代 Zen2 競爭。英特爾近期的新聞稿表明，它似乎寄希望于通過創(chuàng)建多芯片模塊（稱為 EMIB）來解決這一問題，這些模塊可以將多個 14 納米芯片集合在一起，以與 AMD 的 7 納米解決方案競爭。

影響
英特爾的短期策略和長期戰(zhàn)略看似合理，但現(xiàn)在的局面對英特爾委實(shí)不利。

以下是 2018-2020 年間大致的競爭格局。

服務(wù)器產(chǎn)品的優(yōu)勢（紅色部分）對 AMD 來說非常重要。因?yàn)?OEM 大多比較保守，不會輕易改變方案，一代產(chǎn)品優(yōu)勢不足以讓 OEM 廠商放棄英特爾，但是如果 AMD 具有多代產(chǎn)品優(yōu)勢，那么他們很難不動心。出于這個原因，我們相信 AMD 在服務(wù)器芯片領(lǐng)域的市場份額將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其巔峰時期 20-25%的市場份額。

上述討論同樣適用于筆記本電腦和臺式機(jī) APU 市場。目前沒有證據(jù)表明英特爾能夠拿出和 Ryzen APU 競爭的技術(shù)，在英特爾開發(fā)出可對決 Ryzen 的技術(shù)之前，它不僅對 AMD 占據(jù)下風(fēng)，而且可能必須使用 AMD 的 Vega 分立解決方案。

現(xiàn)在還沒有任何分析師討論過 AMD 在任何一個市場上獲得 50%以上市場份額的可能性，但是我們現(xiàn)在相信，這種可能不僅存在而且很大。這種局面的出現(xiàn)將從根本上改變市場格局，并打破英特爾和 AMD 的市場局限。鑒于英特爾 10nm 工藝持續(xù)跳票，這種令人不安的更有利于 AMD 的可能性越來越明顯了。

除了長期問題之外，由于 10nm 工藝的延遲，英特爾還面臨重大的短期問題。正如我們之前討論的那樣，英特爾的芯片組也開始使用 14nm 工藝，這對 14nm 的產(chǎn)能造成了額外需求。為了和 AMD 競爭，英特爾一直在增加其臺式機(jī)、筆記本和服務(wù)器解決方案的內(nèi)核數(shù)量。內(nèi)核數(shù)量的增加將對英特爾的產(chǎn)能、運(yùn)行指出和利潤率帶來不利影響。

而且，10nm 工藝一再推遲也意味著其 7nm 也可能會遭遇跳票問題。果真如此，英特爾的工藝將成為累贅而不是資產(chǎn)了。

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