英特爾涉足代工業(yè)務(wù)已經(jīng)有一段時(shí)間了，最??新一集與它在俄勒岡州的晶圓廠擴(kuò)張有關(guān)。雖然這家芯片制造商一直在美國(guó)和國(guó)外宣布一個(gè)接一個(gè)的晶圓廠項(xiàng)目，但實(shí)際的游戲計(jì)劃是什么？英特爾能否在代工服務(wù)方面趕上臺(tái)積電和三星？最近的芯片短缺與英特爾雄心勃勃的晶圓廠計(jì)劃之間是否存在關(guān)聯(lián)？

然而，在我們深入研究上述問(wèn)題的答案之前，這里先簡(jiǎn)要回顧一下當(dāng)時(shí)的情況。

首先，英特爾擴(kuò)大代工行業(yè)的舉措恰逢其時(shí)。在過(guò)去的幾年里，半導(dǎo)體領(lǐng)域已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)速成班，即當(dāng)意外的世界事件突然出現(xiàn)時(shí)，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)會(huì)變得多么脆弱。現(xiàn)在，在烏克蘭的戰(zhàn)爭(zhēng)中，隨著國(guó)際關(guān)系變得更加緊張和不確定，過(guò)去幾周只會(huì)讓這一點(diǎn)更加清晰。

Pedestal Research 的研究主管 Laurie Balch 表示，半導(dǎo)體行業(yè)從早期一直延續(xù)著“真正的男人擁有晶圓廠”的口號(hào)，已經(jīng)走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路。“雖然我們肯定不會(huì)回到 IC 設(shè)計(jì)和制造的完全垂直整合，但英特爾在開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的多樣化知識(shí)庫(kù)預(yù)示著向代工客戶提供來(lái)自其制造合作伙伴的更廣泛專(zhuān)業(yè)知識(shí)的轉(zhuǎn)變。”

她預(yù)計(jì)芯片開(kāi)發(fā)人員將受益于英特爾在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)方法和工具方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，以及各種半導(dǎo)體技術(shù)和工藝的制造最佳實(shí)踐。“它還為英特爾向客戶提供如此廣泛的服務(wù)提供了巨大的商機(jī)，”Balch 補(bǔ)充道。

圖 1英特爾帶來(lái)了多樣化的 IC 制造專(zhuān)業(yè)知識(shí)及其晶圓廠服務(wù)。資料來(lái)源：英特爾

Arteris IP 首席運(yùn)營(yíng)官 Laurent Moll 補(bǔ)充說(shuō)，整體晶圓廠產(chǎn)能的增加將使新半導(dǎo)體產(chǎn)品的數(shù)量增加。“這真是個(gè)好消息。” 換句話說(shuō)，臺(tái)積電和三星需要完成，這將導(dǎo)致創(chuàng)新，控制IC制造成本并作為對(duì)未來(lái)供應(yīng)短缺的對(duì)沖。

英特爾的晶圓廠困境

英特爾擁有創(chuàng)新記錄，因此很難打賭該公司能夠執(zhí)行該計(jì)劃。然而，與臺(tái)積電正面交鋒具有挑戰(zhàn)性，尤其是在多工藝節(jié)點(diǎn)的主導(dǎo)地位。臺(tái)積電一直占據(jù)主導(dǎo)地位，這首先是因?yàn)樗铝τ谝I(lǐng)前沿工藝節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)以及它一直執(zhí)行的事實(shí)。其次，更重要的是，它的唯一業(yè)務(wù)是代工。

現(xiàn)在將其與英特爾進(jìn)行對(duì)比。英特爾在純代工業(yè)務(wù)方面需要克服的最大障礙之一是向芯片供應(yīng)商保證，他們將在分配命中時(shí)獲得優(yōu)先權(quán)。畢竟，英特爾將使用相同的晶圓廠來(lái)制造自己的 IC。那么，臺(tái)積電的最大客戶是否會(huì)與英特爾合作，獲得第一源的領(lǐng)先技術(shù)設(shè)計(jì)？

其次，雖然英特爾在其大部分歷史中一直被稱為半導(dǎo)體工藝領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者，但最近這一聲譽(yù)受到了質(zhì)疑。雖然臺(tái)積電一直在完美地執(zhí)行工藝路線圖，但英特爾卻陷入了 10 納米制程，一直在較低的工藝幾何尺寸上苦苦掙扎。

具有諷刺意味的是，三星也在低節(jié)點(diǎn)上苦苦掙扎。據(jù)韓媒報(bào)道，三星4納米芯片的實(shí)際良率在20%到30%之間。另一方面，據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電 2019 年生產(chǎn)的 5 納米芯片的良率約為 80%。

盡管如此，英特爾已發(fā)誓要在四年內(nèi)使用極紫外光刻 （EUV） 交付五個(gè)節(jié)點(diǎn)，以重新奪回其工藝領(lǐng)導(dǎo)地位，或者至少加入臺(tái)積電和三星的行列。“Pat Gelsinger 意識(shí)到制造能力和專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)英特爾的未來(lái)和整個(gè)行業(yè)至關(guān)重要，”Balch 說(shuō)。“過(guò)去幾年的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈問(wèn)題確實(shí)把這個(gè)問(wèn)題推到了最前沿。”

英特爾的晶圓廠路線圖

英特爾代工服務(wù) （IFS） 總裁 Randhir Thakur 告訴EDN，英特爾推出 IFS 的目標(biāo)是創(chuàng)建領(lǐng)先的端到端代工產(chǎn)品，并在本世紀(jì)末成為頂級(jí)代工廠之一。“這是英特爾更廣泛的 IDM 2.0 戰(zhàn)略的關(guān)鍵部分。” 他聲稱，自 2021 年 3 月推出以來(lái)，IFS 在客戶和生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴的大力支持下得到了熱烈的客戶響應(yīng)。

Thakur 補(bǔ)充說(shuō)，自從IFS成立以來(lái)，英特爾已經(jīng)建立了一支世界級(jí)的團(tuán)隊(duì)，但我們知道靠自己無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一愿景。“這就是為什么我們采用協(xié)作方法來(lái)建立一個(gè)蓬勃發(fā)展的開(kāi)放生態(tài)系統(tǒng)，以支持我們客戶的創(chuàng)新渠道，”他說(shuō)。“為此，我們最近推出了一項(xiàng)新計(jì)劃，旨在增強(qiáng)我們的生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴和代工客戶的能力，并進(jìn)一步更快地推動(dòng)芯片創(chuàng)新。”

通過(guò) Intel Capital 和 IFS 的合作，該公司正在創(chuàng)建一個(gè) 10 億美元的基金，以支持處于早期階段的初創(chuàng)公司和成熟的公司，為代工生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建顛覆性技術(shù)。最初，該基金將專(zhuān)注于兩個(gè)關(guān)鍵的戰(zhàn)略性行業(yè)變化：支持具有開(kāi)放式小芯片平臺(tái)的模塊化產(chǎn)品，以及支持利用多種指令集架構(gòu) （ISA） 的設(shè)計(jì)方法，特別關(guān)注有助于推動(dòng)進(jìn)一步采用RISC-V。

關(guān)于英特爾追趕小節(jié)點(diǎn)的游戲計(jì)劃，Thakur 表示，英特爾已經(jīng)為恢復(fù)在工藝技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位制定了明確的道路，同時(shí)將在未來(lái)四年內(nèi)推出五個(gè)節(jié)點(diǎn)。隨著最近推出的 Alder Lake，英特爾剛剛交付了五個(gè)節(jié)點(diǎn)中的第一個(gè)。“我們有信心繼續(xù)以這種速度交付，因?yàn)槲覀冊(cè)黾恿藢?duì)人員和設(shè)備的資金，”他說(shuō)。

英特爾已投資約 15 億美元用于支持該晶圓廠路線圖的人員和設(shè)備。“我們還在設(shè)備、EDA 和研究領(lǐng)域采用業(yè)內(nèi)最好的產(chǎn)品，”Thakur 補(bǔ)充道。“綜合起來(lái)，我們有信心繼續(xù)執(zhí)行下去。”

為什么選擇塔半導(dǎo)體？

英特爾收購(gòu)純晶圓廠 Tower Semiconductor 為了解該公司更大的晶圓廠雄心提供了一個(gè)窗口。英特爾收購(gòu)以色列晶圓廠的舉動(dòng)并非基于技術(shù)能力，因?yàn)?Tower 落后于代工工藝節(jié)點(diǎn)兩到三代。相反，英特爾希望將 Tower 的代工基礎(chǔ)設(shè)施和客戶服務(wù)注入其新的晶圓廠業(yè)務(wù)。

臺(tái)積電之所以成功，是因?yàn)槠湟灾圃鞛?a target="_blank">中心的文化。這就是為什么它不是像英特爾這樣的公司可以雇用更多人并完成工作的過(guò)渡。值得一提的是，英特爾想收購(gòu) Global Foundries，但在 IPO 后變得過(guò)于昂貴。

Pedestal Research 的 Balch 指出了收購(gòu) Tower Semiconductor 的另一個(gè)重要?jiǎng)討B(tài)。“擴(kuò)大其制造能力以涵蓋不同的半導(dǎo)體技術(shù)，并使其在全球的地理足跡多樣化，為英特爾創(chuàng)造了巨大的商機(jī)和供應(yīng)鏈穩(wěn)定性。”

Thakur 更詳細(xì)地說(shuō)明了英特爾為何收購(gòu) Tower。“收購(gòu) Tower 大大加快了我們創(chuàng)建端到端代工產(chǎn)品的道路，”他說(shuō)。“Tower 通過(guò)可為當(dāng)今約 50% 的代工廠 TAM 提供服務(wù)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，補(bǔ)充了英特爾的領(lǐng)先技術(shù)、廣泛的 IP 產(chǎn)品組合和規(guī)模制造。”

英特爾預(yù)計(jì)，除了 Tower 的客戶至上方法和深厚的客戶關(guān)系外，其在高增長(zhǎng)市場(chǎng)中廣泛、先進(jìn)的專(zhuān)業(yè)模擬技術(shù)組合將加速 IFS 的運(yùn)營(yíng)規(guī)模，并在移動(dòng)和汽車(chē)市場(chǎng)釋放重大的新機(jī)遇。“憑借英特爾的實(shí)力和規(guī)模以及 Tower 的代工市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，新的英特爾代工服務(wù)將有能力抓住不斷增長(zhǎng)的代工 TAM，”Thakur 補(bǔ)充道。

很棒的游戲

有句話說(shuō)，沒(méi)有樹(shù)長(zhǎng)到天上。雖然臺(tái)積電因其對(duì)較低工藝幾何尺寸的完美執(zhí)行而廣受認(rèn)可，但媒體報(bào)道表明，這家臺(tái)灣古老的代工廠正面臨其 2 納米計(jì)劃的延遲。可能會(huì)晚五個(gè)季度。

在頂級(jí)代工廠（臺(tái)積電和三星）遭遇挫折的情況下，英特爾在 2010 年代落后于 IC 制造軌道后，更有可能迎頭趕上。競(jìng)爭(zhēng)總是好的，所以即使是臺(tái)積電和三星也可以從這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的晶圓廠地盤(pán)中受益。尤其是當(dāng)今天的代工機(jī)會(huì)為 1000 億美元時(shí)，預(yù)計(jì)到本十年末將顯著增長(zhǎng)。

芯片短缺被廣泛認(rèn)為是 Covid-19 爆發(fā)的原因，這是事實(shí)，但汽車(chē)、人工智能 （AI） 和高性能計(jì)算 （HPC） 等新興市場(chǎng)一直在以更高的溢價(jià)共享現(xiàn)有的晶圓廠產(chǎn)能。因此，畢竟有建立新晶圓廠產(chǎn)能的動(dòng)機(jī)。

值得注意的是，雖然芯片制造商因未能提前計(jì)劃新晶圓廠而造成瓶頸，但新晶圓廠的擴(kuò)建將需要數(shù)年而不是數(shù)月。偉大的晶圓廠游戲才剛剛開(kāi)始，還有很多事情要做，還有待觀察。

EDN 和 Planet Analog 的主編 Majeed Ahmad 已經(jīng)報(bào)道了電子設(shè)計(jì)行業(yè)超過(guò) 20 年。