臺(tái)積電最大危機(jī)來(lái)了！英特爾明年量產(chǎn)1.8nm制程

臺(tái)積電最大危機(jī)來(lái)了！英特爾明年量產(chǎn)1.8nm制程

時(shí)隔數(shù)年，半導(dǎo)體市場(chǎng)似乎又進(jìn)入到一個(gè)風(fēng)起云涌的時(shí)代，隨著AI大模型到來(lái)，半導(dǎo)體巨頭們都開(kāi)始加大投資，期望在AI時(shí)代中可以獲得新的增長(zhǎng)。

英偉達(dá)作為AI大模型時(shí)代獲益最多的廠商，自然是穩(wěn)坐釣魚(yú)臺(tái)，而AMD也開(kāi)始奮力直追，陸續(xù)推出多款新的超強(qiáng)算力產(chǎn)品，目標(biāo)都直指AI市場(chǎng)。半導(dǎo)體領(lǐng)域中的兩大巨頭都已經(jīng)開(kāi)始了明爭(zhēng)暗斗，那么英特爾顯然是不會(huì)缺席的。

圖源：Tom&39;s Hardware

在過(guò)去的三天時(shí)間里，英特爾已經(jīng)陸續(xù)對(duì)外公布了合計(jì)金額超600億美元的多項(xiàng)投資計(jì)劃，其中，芯片的生產(chǎn)與設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)發(fā)生了巨變，可以說(shuō)徹底改變了英特爾的芯片生產(chǎn)與設(shè)計(jì)方式。據(jù)悉，英特爾將會(huì)在稍后對(duì)晶圓制造業(yè)務(wù)進(jìn)行拆分并讓其獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，同時(shí)也將會(huì)開(kāi)始對(duì)外接受代工需求。

此外，英特爾還宣布將會(huì)在2024年的下半年開(kāi)始量產(chǎn)Intel 18A工藝，作為Intel 20A工藝的改進(jìn)版，從晶體密度來(lái)看，基本等效于其他晶圓代工廠商的1.8nm工藝。同時(shí)，Intel 18A工藝還會(huì)支持PowerVia、RibbonFET等技術(shù)，按英特爾的說(shuō)法，Intel 18A的效能會(huì)完全超過(guò)臺(tái)積電和三星的2nm工藝。

圖源：VEER

從英特爾對(duì)外公布的技術(shù)文檔來(lái)看，PowerVia被稱(chēng)為“背面供電技術(shù)”，該技術(shù)將傳統(tǒng)的電源線從前端移到晶圓的背面，將電源線與信號(hào)線分開(kāi)部署，旨在解決芯片微縮結(jié)構(gòu)中日益嚴(yán)重的互連瓶頸問(wèn)題。在測(cè)試中，PowerVia技術(shù)被證明可以有效降低芯片電壓，以更低的電壓獲得更高的處理器頻率，在溫度表現(xiàn)上也優(yōu)于此前的所有工藝。

而RibbonFET實(shí)質(zhì)上是一個(gè)全新的晶體管架構(gòu)，正式中文名稱(chēng)為全環(huán)繞柵極晶體管，主要的優(yōu)點(diǎn)是在更小的空間中部署更多的晶體管，以達(dá)成大幅度提高晶體管數(shù)量的需求。晶體管數(shù)量某種程度上可以直接代表處理器的性能，借助這個(gè)新的架構(gòu)，英特爾才得以在Intel 18A上完成對(duì)臺(tái)積電和三星的反超。

考慮到臺(tái)積電和三星的2nm工藝最快也要等到2025年才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，在此之前，英特爾的處理器在工藝技術(shù)水平上可能都會(huì)處于領(lǐng)先地位，當(dāng)然，前提是一切順利的情況下。

英特爾進(jìn)軍晶圓代工，臺(tái)積電“危”？

在三大半導(dǎo)體芯片巨頭中，英特爾是目前唯一還在堅(jiān)持所有芯片均由自主晶圓工廠生產(chǎn)的廠商，AMD和英偉達(dá)早已完全轉(zhuǎn)為芯片設(shè)計(jì)企業(yè)，具體的生產(chǎn)均交由臺(tái)積電、三星等晶圓代工廠完成。

目前，英偉達(dá)和AMD均采用臺(tái)積電的5nm工藝制造主流芯片，從此前公布的信息來(lái)看，英偉達(dá)和AMD似乎都打算在下一代的主流處理器上采用臺(tái)積電的3nm工藝。不過(guò)，考慮到制造成本等問(wèn)題，屆時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)5nm與3nm制程共用的情況，在中高端型號(hào)上使用3nm工藝，而在低端型號(hào)上采用改進(jìn)版的5nm制程，通常也被稱(chēng)為4nm制程。

對(duì)于多數(shù)芯片設(shè)計(jì)廠商而言，臺(tái)積電是目前他們可以找到的最好的晶圓代工廠，即使是擁有同等制程工藝的三星，實(shí)際出產(chǎn)的晶圓在能效比等方面都要落后于臺(tái)積電。高通的驍龍8Gen 1處理器，第一代采用的是三星工藝，第二代采用的則是臺(tái)積電工藝，在芯片本身的架構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有改變的情況下，僅僅是更改代工廠就得到了近20%的效能提升。

圖源：高通

所以，高性能處理器的代工廠都首選臺(tái)積電，比如iPhone的A系列處理器均由臺(tái)積電代工，并且基本都能用上臺(tái)積電的最新制程工藝。相較于財(cái)大氣粗且產(chǎn)品利潤(rùn)極高的蘋(píng)果，其他廠商則一般會(huì)選擇次一代的制程工藝，一般來(lái)說(shuō)只有高通會(huì)在最新型號(hào)的旗艦處理器上跟進(jìn)臺(tái)積電的最新制程。

即使是臺(tái)積電的次一代制程工藝，在半導(dǎo)體領(lǐng)域也依然是先進(jìn)制程，足夠滿足大多數(shù)的芯片設(shè)計(jì)需求。不過(guò)，正是因?yàn)榕_(tái)積電目前在先進(jìn)制程上幾乎沒(méi)有對(duì)手，所以臺(tái)積電的代工價(jià)格近年來(lái)漲幅明顯，已經(jīng)讓不少芯片企業(yè)有了別的心思。

高通、英偉達(dá)等企業(yè)一直都在與三星頻繁接觸，希望能夠進(jìn)一步優(yōu)化制程工藝技術(shù)，AMD也與三星關(guān)系密切，甚至通過(guò)技術(shù)合作的方式將RDNA 2架構(gòu)帶到了手機(jī)端，推出高性能的低功耗移動(dòng)端核顯。

可以說(shuō)，芯片企業(yè)早就苦臺(tái)積電久矣，只是還在等待一個(gè)“救世主”的出現(xiàn)，此前，最有希望擔(dān)任這個(gè)角色的就是三星，現(xiàn)在，或許還有英特爾。從英特爾目前的10nm制程來(lái)看，其性能與臺(tái)積電的5nm不相上下，如果后續(xù)的Intel 20A和Intel 18A可以如描述那般媲美2nm和1.8nm制程，那么對(duì)于其他芯片廠商來(lái)說(shuō)，只要價(jià)格合適就會(huì)是一個(gè)巨大的誘惑。

據(jù)悉，在英特爾發(fā)布這個(gè)信息后，很快就有芯片企業(yè)做出了回應(yīng)，而且還是近期風(fēng)頭正盛的英偉達(dá)。早前，英偉達(dá)的CEO黃仁勛在面對(duì)外界問(wèn)詢時(shí)回復(fù)，自己確實(shí)在月初收到了英特爾提供的Intel 18A工藝的測(cè)試樣品，他已經(jīng)向英特爾方面表示了自己的興趣與關(guān)注。

圖源：英偉達(dá)

如果英偉達(dá)選擇讓英特爾進(jìn)行芯片代工，無(wú)疑是對(duì)英特爾制程工藝的一個(gè)肯定，同時(shí)也會(huì)讓其他芯片產(chǎn)生在尋找代工廠時(shí)將英特爾納入考慮范圍。同時(shí)，英特爾在代工市場(chǎng)上位，也會(huì)直接威脅到臺(tái)積電，不管是讓臺(tái)積電暫緩提價(jià)方案，還是降價(jià)打價(jià)格戰(zhàn)，對(duì)于芯片廠商來(lái)說(shuō)都是樂(lè)見(jiàn)其成的。

在我看來(lái)，如今的半導(dǎo)體代工市場(chǎng)，確實(shí)缺乏一個(gè)新力量來(lái)遏制臺(tái)積電，而英特爾或許就會(huì)是其中的關(guān)鍵。

英特爾將重獲市場(chǎng)主導(dǎo)？

不得不承認(rèn)，代工生產(chǎn)與設(shè)計(jì)分開(kāi)的模式，確實(shí)更有利于半導(dǎo)體企業(yè)進(jìn)行快速的迭代更新，讓團(tuán)隊(duì)可以將精力完全放在芯片設(shè)計(jì)上，無(wú)須去考慮自己的代工廠是否有足夠的能力進(jìn)行量產(chǎn)。

此前，英特爾的新架構(gòu)處理器一直難產(chǎn)，以至于被AMD搶占大量市場(chǎng)，最主要的原因就是英特爾的晶圓生產(chǎn)能力無(wú)法滿足新架構(gòu)處理器的生產(chǎn)，即使解決了生產(chǎn)問(wèn)題，英特爾也依然用了兩年來(lái)對(duì)技術(shù)進(jìn)行完善，最終才在13代酷睿處理器上完成了對(duì)AMD的反超。

即使如此，英特爾與AMD在市場(chǎng)份額上依然處于拉鋸狀態(tài)，目前是英特爾暫時(shí)領(lǐng)先，正在逐步拉高自己的市場(chǎng)份額。但是，在服務(wù)器領(lǐng)域，AMD已經(jīng)對(duì)英特爾的地位構(gòu)成了直接威脅，能否繼續(xù)遏制AMD的進(jìn)攻，新的制程工藝與架構(gòu)將成為關(guān)鍵。

圖源：VEER

所以，英特爾一直寄希望于即將在2024年量產(chǎn)的Intel 20A與Intel 18A兩項(xiàng)工藝技術(shù)，如果一切順利，英特爾將會(huì)擁有接近一年的時(shí)間差，可以在處理器市場(chǎng)上對(duì)AMD形成降維打擊，屆時(shí)AMD只有兩個(gè)選擇：1、承受臺(tái)積電的高昂代工價(jià)格，大范圍3nm工藝；2、調(diào)整產(chǎn)品價(jià)格，以此形成競(jìng)爭(zhēng)力。

但是在我看來(lái)，兩個(gè)選擇都只能算是權(quán)宜之計(jì)，依然無(wú)法直接對(duì)抗英特爾的架構(gòu)與工藝優(yōu)勢(shì)。首先，英特爾的最新制程工藝對(duì)標(biāo)臺(tái)積電的2nm工藝，僅靠3nm工藝顯然是無(wú)法直接對(duì)抗的，最好的情況就是能效比持平。

其次，產(chǎn)品降價(jià)確實(shí)可以提升競(jìng)爭(zhēng)力，但是僅限于中低端市場(chǎng)，在高端服務(wù)器市場(chǎng)，對(duì)應(yīng)的客戶往往更在意整體的性能而非價(jià)格，對(duì)于這些科技巨頭而言，經(jīng)濟(jì)成本的優(yōu)先級(jí)是要低于時(shí)間成本的。

這么說(shuō)來(lái)，AMD難道就沒(méi)有一點(diǎn)贏面嗎？顯然不是，處理器的性能除了制程工藝外，還會(huì)受到處理器架構(gòu)的影響，如果AMD可以在架構(gòu)設(shè)計(jì)上領(lǐng)先英特爾，那么在臺(tái)積電3nm制程工藝的輔助下，是可以與英特爾繼續(xù)分庭對(duì)抗的。不過(guò)，這樣就要湊足兩個(gè)先決條件，一是臺(tái)積電的3nm可以穩(wěn)定供應(yīng)，二是AMD的新架構(gòu)足夠給力。

當(dāng)然，如果英特爾的代工廠真的來(lái)者不拒，那么找英特爾代工或許也是選項(xiàng)之一，不過(guò)對(duì)于AMD來(lái)說(shuō)，這個(gè)選擇顯然是不可能的。至于英特爾是否愿意接受，那就是個(gè)未知數(shù)了。

至少?gòu)哪壳暗那闆r來(lái)看，英特爾憑借領(lǐng)先的制程工藝與架構(gòu)設(shè)計(jì)，是有望在2024年重新獲得市場(chǎng)的主導(dǎo)地位， 前提是英特爾的制程工藝量產(chǎn)一切平穩(wěn)。