財經雜誌:要成為全球第二晶片代工商,英特爾這三年做了什麼?


在英特爾代工大會(Intel Foundry Direct Connect)上,基辛格展示英特爾「四年五結點」的晶圓產品


在這場晶片升級戰中,老牌選手英特爾選擇在另一種打法上全力以赴,在代工領域,它對標的目標是台積電。

全球晶片產業正面臨前所未有的技術升級和競爭升級局面,英特爾希望能抓住這個機會。

近日,在英特爾代工大會(Intel Foundry Direct Connect)上,英特爾宣布與微軟達成晶片代工合作,微軟將採用英特爾18A製程生產晶片。雙方未透露這款晶片的具體訊息,去年微軟曾發布一款AI晶片及一款CPU,因此業內推測微軟與英特爾的合作也將是AI方向的晶片。

晶片製造業務曾是英特爾的重要業務之一,此後該業務一度被放棄。2021年上任的英特爾CEO基辛格(Pat Gelsinger)堅定重回代工路線,無視外界勸說英特爾放棄晶片製造的聲音,轉而大力投資建設晶圓廠,提出了「四年五節點」的激進目標,分別是Intel7、Intel4、Intel3、Intel 20A和Intel 18A。英特爾與微軟將合作的18A,是目前英特爾最先進的製程工藝,目前英特爾已有四家採用18A製程生產晶片的外部客戶。

與台積電、三星以奈米製程命名不同,英特爾採用獨立的命名方式。方便比較,業界通常認為Intel7對應10奈米製程,Intel4對應7奈米,Intel3對應4奈米,Intel 20A對應2奈米,Intel 18A對應1.8奈米。

基辛格透露,目前Intel7、Intel4已上市,Intel3已做好大規模量產的準備,Intel 20A將於今年量產,Intel 18A也正按計畫進行。

在那次會議上,英特爾也宣布了後續的晶片流程演進計畫。2024年後英特爾將發展更先進的Intel 14A流程,並將原有的製程流程演進至新技術版本。英特爾副總裁兼技術開發總經理Ann Kelleher告訴《財經》記者,業界不再以實際測量的電晶體閘極間距或其他物理指標作為命名標準,但為便於理解,業界可以將Intel 14A與1.4奈米製程對應。

除了微軟,英特爾也與達成了與晶片架構公司Arm的合作,並做好了基於Arm架構的晶片公司採用英特爾代工的準備,如聯發科等。IP(智慧財產權)和EDA (電子設計自動化)企業如新思科技、Cadence、西門子、Ansys、Lorentz和是德科技也在英特爾的後續合作名單中。

基辛格在晶片代工上雄心勃勃,他任期內的一項重要任務,是帶領英特爾代工業務重返頂峰。

基辛格為此設下兩個目標:一是在技術上,2025年底前在先進製造上超越台積電,並將優勢延續到2026年後;二是在產能或產值上,2030年前英特爾要成為世界第二大晶片代工廠。這個位置目前屬於三星。

對英特爾而言,晶片工廠至少有三重意義:第一也是最重要的目的,是確保英特爾自身晶片的產能、技術優勢和供應安全。基辛格接受《財經》記者等媒體採訪時表示,即便到2030年,英特爾工廠的大部分晶圓產能仍將用於英特爾產品,並以這些產品反推製程節點的改良、實現效能目標。

其次,晶片市場規模在AI與數位化浪潮下持續擴大,台積電訂單爆滿,先進製程的晶片製造市場前景看好。吸引外部客戶加入,有助於英特爾工廠快速提升規模,並改善財務狀況。

再次,英特爾發力晶片代工,也是美國主導製造業回流的關鍵一環。基辛格提出了「登月計畫」的目標,他說,90 年代初,80%的晶片在美國和歐洲製造,而現在80%的晶片製造在亞洲。英特爾的目標是在十年內達到兩邊各50%的比例,以確保供應鏈的韌性與安全。


美國商務部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)在英特爾代工大會(Intel Foundry Direct Connect)上與基辛格的連線中表態,美國需要製造更多晶片,「讓矽(晶片的主要成分)重回矽谷。」英特爾是這項計畫的重要實施者。


獨立營運代工業務

英特爾晶片製造的歷程頗為坎坷。

此前多年英特爾曾是晶片製造上的王者,憑藉在晶片設計與製造的雙重領先,在全球PC (個人筆記型電腦)和伺服器晶片領域佔據主導地位,至今仍有超過七成的市場份額。以英特爾為代表的IDM模式(從設計到生產全流程自主化)也被視為業界主流。

但從約十年前開始,英特爾從10奈米製程製程起逐漸被台積電、三星超過。IDM模式一度飽受質疑,AMD、IBM等科技公司逐步放棄了自主生產晶片,轉而採用更輕資產的Fabless模式(只設計,不生產),這也是高通、蘋果、英偉達、華為等企業共同的商業模式。IDM模式只剩下英特爾、三星等少數的企業。

有觀點認為,英特爾已在製程工藝競賽中落後於台積電、三星,不必再追趕。但英特爾確實有其優勢:它當今半導體產業為數不多的同時具備先進晶片設計、製造能力的企業。為了適應新時代、新情勢、新需求的發展,英特爾沒有固守以往的模式,也沒有簡單粗暴地分割設計與製造,而是提出了全新的IDM 2.0模式。但基辛格反其道而行之,2021年他啟動的IDM2.0策略,核心是以合縱連橫的姿態,重啟晶圓代工業務。

這次英特爾代工的一大變化是,在組織架構上將產品與代工拆分,打破了自家晶片自家造的傳統。英特爾晶片可以找台積電代工,英特爾代工也可以生產其他晶片公司的晶片。

英特爾高級副總裁兼代工服務事業部總經理Stu Pann對《財經》記者說,英特爾內部實行了嚴格的防火牆制度,代工與產品業務將成為兩個分離的法律實體,採用兩套ERP企業管理系統、兩套員工團隊。

事實上,Intel公司現在分為兩大部分,一是負責產品設計的Intel Product,二是負責代工製造的Intel Foundry。二者相輔相成但相對獨立,財務單獨計算,彼此互相激勵。

研究公司Creative Strategies執行長兼首席分析師Ben Bajarin在接受採訪時稱,此前英特爾向客戶提供代工服務存在兩個問題,一是更重視英特爾自身的晶片產品和技術,二是潛在客戶會擔心英特爾既是供應商又是競爭對手的雙重角色。

將組織架構分離,是英特爾吸取教訓後所做的調整,目前看來初有成效。根據媒體報道,英特爾最快將於今年第二季成為英偉達晶片封裝的供應商,預計月產能5000片,約佔英偉達訂單量的10%。儘管只是封裝而不是晶圓生產,這也是兩個競爭對手少見的合作。

自下季度起,英特爾也將首次在財報中揭露整體代工業務的財務狀況,包括內部及外部代工。先前財報的代工業務收入僅來自外部。

一位英特爾人士對《財經》記者說,產品與製造業務分離,整體上可以節省成本。過去產品部門可以免費要求製造部門多次流片,成本高昂,而要求付費後產品部門會更加謹慎。但這也對英特爾製造能力提出了更高的挑戰,如果在定價、良率與產能上沒有足夠的優勢,自家產品也會採用外部代工廠。


新賽點出現

Intel代工的目標,是2030年成為全球規模第二的代工廠,僅次於台積電。

這次英特爾公佈的新製程節點14A,將是英特爾能否追趕的關鍵。與14A製程對應的台積電、三星1.4奈米製程也已在研發中。二者皆預測2027年前後量產,與英特爾的時間表相當。

這項關鍵性技術需要藉助荷蘭光刻機公司ASML的High-NA EUV (高數值孔徑極紫外光刻),英特爾2023年底就已率先採購。

台積電與三星也將購買這款最新的光刻機設備,但暫未公佈時間表。一位晶片設計公司人士對《財經》記者評價,由於High-NA EUV定價高昂,台積電仍在觀望中,更傾向於採用低成本的成熟技術。

晶片代工是一個高度集中的寡頭市場,台積電與三星兩家企業佔據過七成的市場份額,留給英特爾的空間是有限的。


第三方研究機構Counterpoint數據顯示,2023年三季度,全球半導體代工企業收入市場份額中,台積電以近六成位居第一,三星以13%的市場份額排名第二,聯電、格羅方德、中芯國際均以6%左右的份額排名第三至第五。餘下代工廠共佔10%市佔率。

英特爾與前二者相比還有較大差距。根據另一家研究機構Trendforce統計,2023年第三季英特爾在全球晶圓代工產業中首次躋身前十,以1%的市佔率排名第九。

以財務指標來看,英特爾代工業務2023年實現營收10億美元,營業虧損5億美元。同時台積電營收規模為693億美元,淨利269億美元。

英特爾代工行銷副總裁Craig Org告訴《財經》記者,英特爾為外部客戶代工晶片的業務僅啟動三年,目前仍在設計和產能爬坡階段,尚未實現量產,因此營收規模有限。只有晶片封裝業務已取得可觀的實際收益。


儘管營收規模不大,但以技術儲備來看,全球具備角逐先進製程實力的公司只剩台積電、三星和英特爾。

英特爾代工高級副總裁Stu Pann對《財經十一人》說,英特爾的差異化優勢是提供一系列專業化的系統支持,從工廠網路到軟體的全端優化。Stu Pann 經常對客戶說,英特爾正在從一家系統級公司轉變為晶圓廠,而不是晶圓廠轉變成系統級公司。理由是英特爾正在發揮晶片系統領域的優勢,包括晶片、IP、系統架構諮詢等專業能力。

英特爾代工之所以把自己稱為系統級代工,是因為有著系統級的全套服務能力,可謂差異化優勢。具體來說,底層是各種先進製造製程及封裝技術,之上有基板技術(將引入玻璃材質)、散熱技術(浸沒式液冷散熱能力可超過2000W) 、內存技術(下一代HBM4) 、互連技術(UCIe) 、網路技術(光電子)等。再往上的頂層,則是各種軟體與服務能力,做到軟硬兼施。

既然是定位為“系統級晶片代工廠”,英特爾代工即便累積深厚,也無法單打獨鬥,而是與整個產業的眾多生態夥伴都密切合作。英特爾官方公佈的晶片製造夥伴目前有30多家,包括IP(知識產權)、EDA(電子設計自動化)領域的新思科技、Cadence、西門子、Ansys、Lorentz、是德科技,以及Arm、Rambus等IP廠商。他們對英特爾的意義在於在各個製程節點上,可以加速基於Intel 18A製程的先進晶片設計。

Craig Org並未揭露英特爾具體的產能及良率。他表示,良率正以越來越快的速度提升,最終將至少達到業界常規或「更好一點」的水平。

基辛格透露,在晶圓製造和先進封裝領域,英特爾代工的預期交易價值在很短的時間內從40億美元提升至100億美元,如今已超過150億美元。如果以2030年前成為全球第二大代工廠來看,英特爾的目標是1,000億美元。


留給英特爾的機會

在晶片代工的道路上走了三年,英特爾的朋友圈名單越來越長。

「我的董事會成員認為我的資本計劃相當激進。」基辛格在與OpenAI創始人兼CEO山姆·奧特曼(Sam Altman)對談時說。

2021年英特爾宣布斥資200億美元在美國亞利桑那州興建兩座晶圓廠,2022年再投資200億美元在俄亥俄州建立「世界最大」的晶片工廠。在歐洲與美國其他地區,英特爾也有設廠或擴產計畫。

全球晶片產業正處於擴產期,英特爾也正快速入局。國際半導體產業協會(SEMI)在全球晶圓廠預測報告中稱,繼2023年增長5.5%後,2024年全球半導體產能預計將增長6.4%至每月3000萬片。當中既有智慧終端市場復甦的因素,也得益於生成式AI與高效能運算等新興應用的推動。2022年-2024年間,全球預計共有82座新的半導體工廠投產。


在英特爾代工大會(Intel Foundry Direct Connect)上,基辛格與奧特曼對談


奧特曼說,他不懷疑基辛格的計畫。事實上,奧特曼對AI晶片產業的預期顯然更加激進。此前有媒體報道稱,奧特曼正奔走籌措總計高達七萬億美元的資金,以建立一套AI芯片生態——“可以​​買下世界上所有GPU”,英偉達CEO黃仁勳形容。

奧特曼在與基辛格的對談中沒有正面回應七萬億,但他相信這個世界需要比人們現在計劃多得多的AI基礎設施,包括晶圓廠、能源、數據中心,總成本將非常高昂。

市場研究機構Gartner預測,2024年全球AI晶片市場規模將年增25.6%至671億美元,2027年時也將幾乎翻倍,達到1,194億美元。晶片公司AMD的預測更樂觀,將預測的2027年AI晶片市場規模由此前的1,500億美元上修至4,000億美元。


基辛格認為,市場對AI晶片的需求在未來幾年都是無法滿足的,他稱之為「芯經濟」(siliconomy)。“這些微型晶片會使我們得以實現現代經濟週期,堪比魔術。”

目前台積電幾乎掌握著目前所有的最先進製程AI晶片訂單,但隨著市場膨脹,英特爾有望分一杯羹。但對後來者英特爾而言,更重要的外部契機在於地緣政治。

2022年美國推出了晶片法案,將以約520億美元引導晶片製造業回流,其中包括390億美元的直接撥款補貼。英特爾即是一大受益者,可望獲得超過100億美元的補貼。雖然台積電、三星也計劃在補貼之下赴美設廠,但最先進的製程流程會留在本土。

不需要在台灣地區就能生產晶片,是英特爾的一大賣點。Stu Pann說。在晶片法案的扶持之下,有些晶片設計公司會先考慮美國晶圓廠。

吉娜·雷蒙多認為,晶片如同過去的太空競賽。「美國如何與中國競爭,要跑得更快、創新得更快、量產得更快。」不過,雖然晶片法案提供了可觀的補貼,但發放進度緩慢,英特爾、台積電、三星的新工廠都因此延後了投產時間。

美國晶片製造也面臨人才、成本等諸多問題。台積電創始人張忠謀2022年在接受美國智庫布魯金斯學會訪談中說,美國提高國內晶片產量是昂貴、徒勞之舉,美國晶片製造業沒有擴張和成功所需的人才庫,在美國製造晶片的成本比台灣貴50%。

基辛格認為,過去幾年的新冠疫情、經濟週期、戰爭,讓供應鏈的脆弱性更加突出,“我們只是希望建立一個更安全、更有彈性的供應鏈。” (財經雜誌)