FPGA業(yè)務(wù)僅占營收的3%卻成為10nm工藝第一批受益者，英特爾是怎么想的？

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和過去幾代產(chǎn)品相比，AMD 近期推出的產(chǎn)品給了英特爾更為激烈的競爭壓力，這將幫助 AMD 逐步超越英特爾；

AMD 很有可能重現(xiàn)二十年前的輝煌，再次奪得 CPU 性能的鐵王座。

近年來，AMD 的表現(xiàn)逐漸蓋過了英特爾，這已經(jīng)不是什么行業(yè)秘密了。推動 AMD 卓越表現(xiàn)的一大動力是它發(fā)布的微處理器，和之前幾代產(chǎn)品相比，AMD 新處理器對英特爾產(chǎn)品的競爭力更強了。雖然 AMD 的推土機架構(gòu)和緊隨其后的一代衍生產(chǎn)品確實不能和英特爾的產(chǎn)品相抗衡，但是到了 Zen 架構(gòu)這一代，AMD 的產(chǎn)品終于不負眾望，足以和英特爾掰一掰手腕了。

和 AMD 的高歌猛進形成鮮明對比的是，英特爾在 10 納米工藝上一直深陷泥潭。工藝節(jié)點可以大致表明一個不是很準確的電路尺寸。長期以來，英特爾碾壓 AMD 等競爭對手的一大利器就是它的制造工藝優(yōu)勢，但是現(xiàn)在，這種傳統(tǒng)優(yōu)勢已經(jīng)慢慢喪失了。

實際上，由于英特爾遲遲不能從 14 納米遷移到 10 納米上，英特爾可能很快就會在工藝技術(shù)上落后于 AMD。不過值得一提的是，英特爾的 10 納米晶體管尺寸和金屬間距等指標和臺積電等代工廠有所不同，英特爾的數(shù)據(jù)實際上更為接近國際半導體技術(shù)路線圖。

英特爾在工藝技術(shù)上的掙扎
英特爾在 14 納米制造工藝上已經(jīng)停留了太長時間了，近年來它一直在努力升級制造工藝卻困難重重。本來，早在幾年之前它的 10 納米工藝就應(yīng)該準備就緒的，但是經(jīng)過多次延遲之后，直到現(xiàn)在還沒有得到大規(guī)模使用。根據(jù)既定計劃，英特爾原本應(yīng)該在三年前發(fā)布 10 納米 Cannon Lake 處理器，結(jié)果直到現(xiàn)在這款產(chǎn)品還沒有問世。

英特爾之所以無法把 10 納米大規(guī)模量產(chǎn)，主要是因為良率太低，即在生產(chǎn)出來的晶圓上制造出來的正常芯片占比過低。如果一片晶圓上產(chǎn)生不了能夠通過所有測試的足夠數(shù)量的芯片，它的規(guī)模經(jīng)濟性肯定很差。所以，英特爾現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)就是確保 10 納米良率達到預(yù)期的目標。

在 CES 2019 展會上，英特爾透露它的 10 納米 Ice Lake 處理器將于今年年底的假期季節(jié)上市。英特爾過去曾經(jīng)提供過數(shù)量非常有限的 10 納米處理器的樣品，但是 10 納米 Ice Lake 將是它第一個進入大批量生產(chǎn)階段的微處理器，CES 展會上給出的時間點是否準確當然要取決于英特爾會不會遭遇新的延遲了。

讓事情變得更加有趣的是，2019 年 4 月 2 日，英特爾推出了 Agilex FPGA，這款產(chǎn)品將在未來幾個月內(nèi)成功接替 Stratix 系列 FPGA。Agilex FPGA 最為突出的特性就是它將采用 10 納米工藝制造，這種信號使得一些人認為英特爾終于解決了 10 納米大規(guī)模量產(chǎn)的所有問題。但是我看，未必然也！

為什么說英特爾可能還沒有為 10 納米微處理器做好準備？
和一些人認為英特爾已經(jīng)成功解決了 10 納米量產(chǎn)的問題相反，我認為英特爾的 10 納米 FPGA 反而表明了它的 10 納米工藝可能還有一些未曾解決掉的問題。首先要提到的原因是，從本質(zhì)上來說，F(xiàn)PGA 對制造缺陷引起的良率問題不敏感，或者說即便制造工藝存在缺陷，也能更容易地制造出 FPGA 來。

FPGA 不像微處理器那樣，設(shè)計一個可以執(zhí)行程序的電路，然后開發(fā)者進行編程。FPGA 可以成為你想要它變成的電路。和邏輯單元固定的微處理器不同，F(xiàn)PGA 可以在制造完成后進行重新編程，以靈活適應(yīng)所需要的功能。

為了實現(xiàn)這種電路編程的目標，F(xiàn)PGA 內(nèi)部包含大量以網(wǎng)格形式布局的可編程邏輯塊。FPGA 可以并行工作，這樣不同的處理操作之間不會產(chǎn)生沖突。要執(zhí)行的處理任務(wù)會分配到 FPGA 的特定分區(qū)內(nèi)，這個分區(qū)包含它自己的一組可編程邏輯塊。在分區(qū)之外的邏輯塊不會影響分區(qū)的操作。

這就是說 FPGA 內(nèi)置了一定程度的冗余。根據(jù)缺陷發(fā)生的位置，內(nèi)置的冗余使得 FPGA 能夠更好地適應(yīng)制造工藝的缺陷，而這種缺陷對于微處理器來說卻是致命的。由制造缺陷導致的一些邏輯單元的缺失可以通過重新配置來解決，只要有足夠的門電路，F(xiàn)PGA 仍然可以正常使用。

就是說，即使存在足以使得微處理器不能正常工作的制造缺陷，使用相同的工藝制造出來的 FPGA 仍然可以正常工作。所以，如果由于制造缺陷導致良率過低，使得制造工藝無法應(yīng)用到通用微處理器上，我們依然可以用它來生產(chǎn) FPGA。

當良率較低時，F(xiàn)PGA 的經(jīng)濟性優(yōu)于微處理器
需要注意的第二件事情是，盡管市面上存在廉價的 FPGA，但是高端 FPGA 的成本可能高達數(shù)萬美金，具體價格取決于它能提供的功能。由于 FPGA 可能非常昂貴，即便每片晶圓只能生產(chǎn)出幾顆可以使用的芯片，它仍然可能是劃算的。

也就是說，讓微處理器的大批量生產(chǎn)顯得不經(jīng)濟的良率仍然適合于 FPGA 的制造。請記住，在一片晶圓上能夠制造出來的良好芯片的數(shù)量必須能夠彌補晶圓制造成本，如果 FPGA 的單片售價更高，顯然不需要像更便宜的處理器那樣必須生產(chǎn)出足夠多數(shù)量的合格 FPGA 才能覆蓋成本。

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FPGA 業(yè)務(wù)對英特爾的貢獻不算大
近幾年來，得益于以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)的快速增長，英特爾的營收一直在增加。2018 年，英特爾營收達到 708 億美元，比 2017 年增加了 80 億美元，增長率達到 13%。下面這張表顯示了英特爾的收入增長情況。需要提醒各位看官注意的是，在英特爾的各大業(yè)務(wù)板塊中，以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)的收入已經(jīng)超過了以 PC 為中心的業(yè)務(wù)。

FPGA 業(yè)務(wù)隸屬于可編程解決方案事業(yè)部（PSG），該事業(yè)部去年的收入達到了 21 億美元，相較于英特爾 2018 年 708 億美元的收入，PSG 部門的收入占比約為 3%。從利潤上來看，英特爾去年錄得 233 億美金利潤，而來自 PSG 部門的利潤只有 5 億美元，占比僅為 2.1%。下面這張表列出了 PSG 部門各個細分板塊的相關(guān)數(shù)字。

另外，在過去兩年中，PSG 部門的利潤幾乎保持不變，均為 5 億美元。從營收增長來看，2018 年 PSG 部門營收僅僅增加了 2 億美金，低于其它增長強勁的部門。下面這張表列出了和 2017 年相比每個細分市場在 2018 年對英特爾增長的貢獻的增加值。

請注意，客戶端計算事業(yè)部（CCG）和數(shù)據(jù)中心事業(yè)部（DCG）是對收入增長貢獻最大的兩個部門，它們分別貢獻了 30 億美金和 39 億美金的收入增長。按照 2018 年收入增長了 80 億美金計算，這兩個部門合計貢獻了 69 億美金營收增長，占比達到 86.3%。

為什么其它產(chǎn)品貢獻更大但英特爾優(yōu)先在 FPGA 上使用了 10 納米呢？
通過上面的數(shù)字可以看出，F(xiàn)PGA 顯然對英特爾不算重要。不過，F(xiàn)PGA 卻成為英特爾首批使用 10 納米制造工藝的產(chǎn)品之一?？墒且话闱闆r都是把資源和最新的技術(shù)預(yù)留給能帶來最大收益的產(chǎn)品。

特別是最新工藝節(jié)點的晶圓廠產(chǎn)能還很有限，最大限度地利用新工藝的可用產(chǎn)能產(chǎn)生最大的收入才是明智之舉，這包括盡可能多地將產(chǎn)能分配給對收入和利潤貢獻最大的產(chǎn)品?？墒钱斍暗那闆r是，英特爾的 14 納米 CPU 已經(jīng)供不應(yīng)求，再把 10 納米資源分配給 FPGA 似乎說不大過去。

一個可能的解釋是英特爾尚未完全掌握 10 納米工藝技術(shù)?，F(xiàn)在的 10 納米技術(shù)可能足以生產(chǎn) FPGA，但是可能尚未準備好用于微處理器的批量生產(chǎn)。原因是不是這樣我們不能肯定，只有英特爾心中有數(shù)。英特爾之前表示 10 納米處理器將在 2019 年年底上市，可能 2019 年底真的就是英特爾能夠大批量供貨 10 納米處理器的正確時間。

問題在于，在過去的幾年中，英特爾多次做出了量產(chǎn) 10 納米處理器的承諾但未能成功兌現(xiàn)。除了英特爾，任何人都不知道它的 10 納米工藝技術(shù)的確切狀態(tài)。在接下來的一段時間里，它的良率可能會有所改善，但是是否能夠提升到足以大批量生產(chǎn) CPU 的程度仍然霧里看花。英特爾一直對它為什么在 10 納米工藝上良率不佳的原因諱莫如深，這更是引起了人們的質(zhì)疑。

綜合來看，英特爾可能還沒有做好大批量生產(chǎn) 10 納米微處理器產(chǎn)品的準備，它先推出 10 納米 FPGA 可能就是這種情況的反映。如果確實如此，并且還會進一步延遲 10 納米處理器延遲時間，這必將對它與 AMD 的競爭產(chǎn)生影響。

英特爾在工藝技術(shù)方面落后于 AMD 會帶來哪些影響？
在其它條件都相同的情況下，晶體管尺寸越小，芯片性能越好。所以，如果 AMD 真的在工藝技術(shù)方面具有對英特爾的優(yōu)勢，再加上它在 Zen 2 上的改進，那么 AMD 很快就會擁有性能蓋過英特爾的產(chǎn)品了。

英特爾上一次在處理器性能上明顯落后于 AMD 已經(jīng)是二十年前的事情了，當時，AMD 剛剛推出了速龍系列，特別是雷鳥，它們都蓋過了英特爾的奔騰 3。不久之后，AMD 對英特爾的領(lǐng)先優(yōu)勢幫助它的股價攀升到 44 美元左右的歷史高點，從那之后，AMD 的股票再也沒有回到那么高的位置。

英特爾最終用奔騰 4 取代了奔騰 3，但是由于其 Netburst 微體系架構(gòu)導致的功耗過大和散熱等問題，奔騰 4 仍然沒有幫助英特爾重新奪回領(lǐng)頭羊位置。

直到 2006 年 Core 2 系列推出之后，英特爾才能名正言順地宣稱其處理器再次明顯優(yōu)于 AMD 的處理器了。在之后的每一代最新的 Core 系列中，英特爾都或多或少地保持了領(lǐng)先地位。相比之下，AMD 的推土機、打樁機、壓路機和挖掘機整整四代體系架構(gòu)都表現(xiàn)差勁，無法和英特爾匹敵。

但是現(xiàn)在，AMD 有機會憑借它將要于今年推出的 Zen 2 重回二十年前的輝煌了。Zen 2 基于臺積電的 7 納米制造工藝，很可能和英特爾拉開性能差距，這是 AMD 多年來已經(jīng)忘卻了的一種勝利。如果臺積電真的在 2020 年向其代工廠客戶們提供 5 納米工藝，并且 AMD 升級到 5 納米上，屆時它對英特爾的領(lǐng)先優(yōu)勢可能會進一步拉大。

歷史即將在二十年后重演嗎？
在很長一段時間里，英特爾的產(chǎn)品比 AMD 的產(chǎn)品更昂貴，因為它們提供了卓越的性能。但是，如果客戶支付了高額費用但是只能獲得較低的性能，那么英特爾將面臨它的客戶叛逃到 AMD 陣營的問題。在未來的一兩年內(nèi)，AMD 可能會有很大的機會從英特爾那里搶走很大一塊市場份額。

英特爾的 10 納米量產(chǎn)問題可能成為推動 AMD 領(lǐng)先于英特爾的催化劑，現(xiàn)在這種局面下，英特爾必須解決 10 納米的量產(chǎn)問題，以防止它的產(chǎn)品在性能上落后于 AMD。如果它的 10 納米再次延遲，那么很有可能像二十年前一樣，因為 AMD 產(chǎn)品性能領(lǐng)先導致英特爾的市場份額、收入和利潤都出現(xiàn)大幅度下滑。

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