明輝
2024年2月21日,英特爾在加州舉行首屆IFS Direct Connect 2024 活動,并宣布打造專門為AI時代而設的系統級晶圓代工業務。市場開始預期英特爾會借助系統級代工業務享受到AI 時代的紅利,助力AI公司芯片自研,并實現對臺積電的先進制程趕超。
然而,筆者對此并沒有這般樂觀。如果回顧臺積電歷史上對英特爾的趕超,我們會發現市場可能不僅高估了英特爾的創新能力,也低估了臺積電的組合護城河優勢。
最新財報顯示,英特爾2023財年實現總營收542億美元,同比減少14%。非GAAP凈利潤達到44億美元,同比下降41.8%;毛利率達到43.6%,同比下降3.7pts。GAAP凈利潤達到17億美元,同比下降79%;毛利率達到40%,同比下降2.6pts。
2023財年第四季度,英特爾實現總營收154億美元,同比增長10%。非GAAP凈利潤達到23億美元,同比增長263%;毛利率實現48.8%,同比增長5pts。GAAP凈利潤達到27億美元,與2022財年相比實現扭虧為盈;毛利率達到45.7%,同比增長6.5pts。
細分業務方面,英特爾主要分為五大業務集團,分別為CCG業務(Client Compuing Group,客戶端計算業務):主要是為終端用戶設計的產品,包括為筆記本電腦、臺式機、平板電腦等設計的CPU及GPU等,該業務2023財年第四季度實現營收88億美元,同比增長33%,超過市場預期的84億美元;DCAI業務(Data Center and AI,數據中心及人工智能業務):專注于提供為數據中心和超大規模解決方案提供CPU、加速卡等,FPGA產品營收也計入該業務;NEX業務(Network and Edge,網絡及邊緣業務):為包括云網絡、電信網絡、邊緣軟件和平臺市場細分領域設計可編程平臺和高性能連接和計算解決方案;Mobileye自動駕駛業務:專注于開發和部署先進的駕駛輔助系統和自動駕駛技術與解決方案;IFS業務(Intel Foundry Services,英特爾代加工業務):提供區別化的全棧解決方案,包括晶圓制造、封裝、芯片標準和軟件等。其中,CCG業務、DCAI業務以及NEX業務為英特爾的核心業務以及主要營收來源。
雖然公司2023財年第四季度業績超預期,主要是受益于客戶端PC業務回暖。公司指引稱2024財年第一季度營收在122億-132億美元、EPS 0.13美元、經調整毛利率44.5%,均不及彭博一致預期。主要原因是公司寄予厚望的新增長點均不及預期,Mobileye和FPGA業務均在拖累。
值得一提的是,2023財年第四季度英特爾晶圓代工服務(IFS)營收2.91億美元,同比增長63%,低于彭博一致預期。Intel 3已成為公司向IFS客戶提供的第一個先進節點,正處產能爬坡期。業界首套High-NA EUV光刻機已在俄勒岡州開始安裝。此外,位于新墨西哥州3D封裝廠Fab 9近期開業,著力于先進封裝技術,如3D Foveros。客戶拓展方面,英特爾和聯電合作開發12納米工藝平臺,以滿足移動、通信基礎設施和網絡等高增長市場需求;18A制程也已斬獲第四家客戶訂單,該客戶主要從事高性能計算,封裝業務也贏得另外三家客戶。
盡管代工業務小有突破,然而對比臺積電就會發現兩者的差距之大:臺積電2023年底賬上凈現金有230億美元,而英特爾賬上凈現金為-243億美元,而兩家在先進制程上的資本開支每年已經達到200億-300億美元。雖然英特爾率先拿到了最先進的光刻機,但臺積電的資金實力更有后勁。當然,在半導體行業,有資金實力只是基礎,更重要的是技術的積累。
當芯片制程工藝來到28納米以下時,2D晶體管效能已逼近極限,業界開始引入3D晶體管技術。
2001年,臺積電的張忠謀邀請胡正明來到臺積電擔任CTO。即便在互聯網泡沫破滅的三年中,臺積電也依然在不計成本加速消化FinFET工藝,不斷嘗試量產。
然而,十年后的2011年,英特爾率先宣布已經驗證3D晶體管的商業化,推出業界首個22納米微處理器。2012年,英特爾又率先量產22納米FinFET工藝芯片,保持了業界領先優勢,并與兩家做FPGA芯片設計的公司簽署了晶圓代工合同。2013年2月,英特爾宣布為FPGA行業排名第二的阿爾特拉代工芯片,頓時業界嘩然:作為半導體行業霸主、IDM廠最堅固的堡壘、多年瞧不上晶圓代工業務的英特爾,竟然對開放芯片代工合同業務開始感興趣,想要成為開放式的晶圓代工廠,力求行業每家公司都能使用英特爾的制造技術。率先掌握3D晶體管工藝讓英特爾獲得了切入高端晶圓代工的機會,就像當年IBM用率先掌握的0.18微米銅工藝技術搶占高端市場一樣。
對于失去阿爾特拉這樣的大客戶,張忠謀一邊表示“非常遺憾”,一邊表示英特爾涉足晶圓代工是“把腳伸到池子里試試水溫……相信英特爾很快會發現,水是很冰冷的”。之所以這樣說,是因為英特爾習慣了當老大,從來都是別人服務它,它難以放低姿態去適應自己的全新定位。作為一家IDM廠,英特爾自有產能一定優先滿足自己的電腦CPU,因此,它做代工服務時必定不會高效服務外部客戶。更重要的是,臺積電的大客戶多數是英特爾的競爭對手,他們不可能將訂單交給英特爾生產,英特爾的訂單只能來自微軟、谷歌、亞馬遜和思科等系統企業,訂單品種多、數量少,業務做起來很麻煩。
高通董事長的評價是:英特爾的業務模式是大批量生產單一芯片,而臺積電在生產芯片方面采用不同的模式,非常靈活,能同時制造多款不同產品,生產過程由軟件控制。此前,英特爾就已經錯失了喬布斯真誠遞來的手機處理器芯片訂單,而且他們沒有料到,iPhone的實際銷量比任何人想象的都高出100倍,英特爾本以為這筆訂單無利可圖,這才給了三星電子的機會。當時晶圓代工的全球市場規模僅有100多億美元,這么小的規模當然不會被年營收300億美元的英特爾放在眼里,一個新業務往往一開始的量并不大并且利潤微薄,拒絕蘋果訂單是“理所當然”。
壟斷電腦CPU的英特爾擁有60%以上的毛利率,可以容忍較低的生產良率,并且能率先采用新技術生產。而臺積電的毛利率50%左右,必須在達到較高的良率之后才能為客戶量產。近年來,半導體行業兩次根本性創新(2007年的HKMG技術和2011年的FinFET技術)都源于英特爾率先取得技術突破,臺積電則用3-4年才跟上,英特爾一向是臺積電追隨的標桿企業。但是,相比于只擅長造電腦CPU的英特爾,臺積電的多客戶、多領域使其擁有更大的學習曲線優勢,在先進工藝上慢慢追上了英特爾。
過去,英特爾的工藝經常領先臺積電1-2代,但從45納米開始,臺積電開始搶先半步,幾乎比英特爾快半個節點。若按同樣的路線演進,臺積電做的別人也能做,那就占不到市場優勢;若搶在前面,就有了優勢。由于全球排名前20的IDM和芯片設計企業都與臺積電有合作,他們都在按臺積電的工藝標準進行芯片設計,這就讓臺積電的工藝路徑成為業界標準,迫使其他晶圓代工廠在工藝標準上向臺積電靠攏。
到了3D晶體管時代,比臺積電提前3年量產的英特爾,本可以再次從容拿下蘋果的訂單,連阿爾特拉這樣與臺積電合作超過20年的老客戶,都能被英特爾搶走,誰都認為蘋果A+處理器訂單落入英特爾手中是早晚的事。然而,令人難以置信的是,英特爾打算利用3D晶體管的巨大領先優勢復制自己在CPU上的成功經驗,繼續走IDM道路,力推自己主導的CISC路線的X86架構,進而壟斷智能手機和平板電腦市場,通吃移動領域CPU的所有利潤。為了讓自己擅長的X86架構成為移動領域的主流技術路線,英特爾不惜血本對合作伙伴進行大量補貼,2013年和2014年在移動領域虧損73億美元。然而,如此代價,獲得的市場份額也僅有1%,因為相比ARM架構,能耗的硬傷無法解決。
就像許多歷史上輝煌的公司一樣,過去的成功經驗往往成為新業務拓展的障礙。英特爾從反面完美詮釋了這句話。英特爾在移動領域CPU市場上屢戰屢敗,不僅一無所獲,還給了臺積電和三星追趕的時間??梢?,只是技術領先,若沒有生態支持,或轉變商業模式和管理思維,同樣不會勝出,PC時代的蘋果與微軟系統之爭也曾證明過這點。
2019年10月,隨著蘋果iPhone11的熱賣,臺積電市值也突破2500億美元,再次超過英特爾。美國《金融時報》評論:這標志著英特爾長期領導地位的結束。
英特爾的技術目標訂的很超前,并且半導體業界在評價三星電子時也會用到“技術激進”“技術冒險”等字眼。但臺積電從沒有得到這樣的評價,在芯片制造工藝向前演進的歷程中,行業曾經有多次重大技術路線決策,臺積電每一次都走對了風向,擁有無懈可擊的常勝紀錄,這不能簡單歸結為運氣好。胡正明認為,大型專業晶圓代工,有幾百個客戶,應鼓勵代工廠取得更小的技術進步,因為總有一個客戶會感興趣。這些客戶的產品周期并不同步,幾乎任何時候,只要臺積電擁有一項新技術,就有一些客戶愿意采納、付費。當你取得更大的技術進步時,比取得更多的小進步反倒更有可能滑倒。
半導體制造的成功在很大程度上依賴于規模,更多的銷量意味著有更多完善工藝流程的機會,而完善的工藝流程有助于晶圓代工廠進入下一個工藝節點。因為客戶數量眾多,臺積電擁有更多的試錯機會,更容易應用新技術,然后將一個個微小的改善積累成巨大的進步。這是專業晶圓代工廠相對于IDM廠的一大競爭優勢。胡正明最后指出,如果不涉足代工業務,英特爾就無法保持技術領先。推動摩爾定律前進的不再是英特爾,而是臺積電。
2020年,當英特爾將部分6納米GPU和5納米處理器訂單秘密尋求臺積電測試的時候,相當于事實上確認了英特爾在先進工藝競爭上的落后地位。臺積電股價連續大漲,2020年7月28日,臺積電市值突破12萬億新臺幣,美股達到4317億美元。對應的是英特爾市值下跌,僅有2200億美元,差不多只有臺積電的一半。如今,臺積電市值超過7000億美元,而英特爾不到2000億美元。
3納米工藝鏖戰正酣,2納米工藝已狼煙滾滾。2021年5月,IBM宣布推出世界上首個2納米制造技術。IBM預期2納米工藝最早的生產時間是2024年底和2025年初,此后過渡到量產,逐步爬坡。
IBM的2納米技術是由其奧爾巴尼研究中心與三星電子、英特爾聯合研發出來,采用GAA架構?;诖耍⑻貭柌鸥倚Q將于2024年量產20A埃工藝(相當于臺積電的2納米工藝)。
就像許多歷史上輝煌的公司一樣,過去的成功經驗往往成為新業務拓展的障礙。英特爾從反面完美詮釋了這句話。
但是消息宣布之后,臺積電的股價不跌反漲。沒人相信這會動搖臺積電的制造優勢,2納米工藝新技術不僅需要設計工具、搭配以知識產權為核心的生態系統,還需要檢驗量產成品率、生產成本及客戶接受程度。臺積電已經縱橫全球專業晶圓代工市場30多年,擁有多元化且穩定的客戶群,外加相當成熟的供應鏈體系。這些優勢令臺積電在快速提升成品率、降低生產成本和縮短新工藝研發周期等方面的能力無人可比。臺積電早在2019年就開始研發2納米工藝,2021年在GAA架構上也取得了重大突破,預計將在2025年實現2納米工藝的量產。
并且臺積電已經宣布在1納米以下工藝研發上取得突破。1納米已經逼近硅的物理極限,半導體界一直在尋找可解決高電阻、低電流問題的二維材料來替代硅,尋找更好解決漏電、發熱等問題的介電質材料來替代銅。這些還需要ASML的支持,其數值孔徑0.55的光刻機將在2025-2026年得到大規模應用。ASML全球副總裁和研發總監嚴濤南預計,到2030年左右將會有集成3000億個晶體管的芯片出現。芯片設備中僅次于光刻機的是刻蝕機,中微半導體董事長尹志堯表示,當等離子刻蝕機可以達到1-2個原子級別的精確度時,實現1納米工藝沒有問題。
美國金融研究InvestorPlace認為:毫不夸張的說,臺積電是世界上最重要的公司——它在制造上的優勢,造就了這樣的地位。
因此,即便英特爾在最新的先進制程中領先,也可能只是暫時的,從長期來看,臺積電會憑借更深的學習曲線、工藝制造的累積優勢以及廣泛的客戶合作厚積薄發,最終將會實現再次領先。
(作者為資深從業人士。本文不構成投資建議,據此投資風險自負)