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英特尔芯片制造将走向何方?

2020-11-9 10:01| 发布者: 炼数成金_小数| 查看: 15208| 评论: 0|来自: 半导体行业观察

摘要: 英特尔公司比其他任何一家公司更能代表“硅谷”中的硅。它不仅通过设计引人注目的新电路来保持统治地位,而且还在自己的工厂中将其蚀刻到硅片中。这是英特尔内部的正统观念。为了蓬勃发展,它必须保留制造计算机大脑 ...
英特尔公司比其他任何一家公司更能代表“硅谷”中的硅。它不仅通过设计引人注目的新电路来保持统治地位,而且还在自己的工厂中将其蚀刻到硅片中。

这是英特尔内部的正统观念。为了蓬勃发展,它必须保留制造计算机大脑旗舰芯片的工厂——即使许多竞争对手将制造外包。并坚持设计之后很久。

因此,在7月23日,该公司首席执行官Bob Swan在财报电话会议上表示,英特尔将考虑将其一些较先进芯片的制造业务外包时,这是美国失去其制造主导地位的故事中的一个里程碑。

英特尔的工厂连续第二次跌跌撞撞,其制造出的电路构成了新一代芯片的基础,这些芯片称为中央处理单元(CPU),每个芯片都具有比以前更小的晶体管。但目前他们的制造业务进展不顺,承诺的交货时间也一再推迟。Swan说,英特尔现在将重新考虑如何制造2023年及以后上市的芯片。

Swan先生说,该公司可能最终将它们外包,或者继续将它们内部制作,或者可能使用一种新的方法来部分地自行处理芯片并在芯片上进行某些其他处理。他说,英特尔将这一决定视为“实力的象征,而不是软弱的象征,这使我们能够更加灵活地做出决定,在哪里决定最有效的产品制造方式。”

这家位于加州圣塔克拉拉(Santa Clara)的公司做出的让步是,它触及了工厂的壁垒,即电路变得如此之小,以至于可能无法经济地自行制造一些最重要的芯片。

英特尔董事David Yoffie表示:“英特尔无力解决这个问题,这个国家将感到无所适从。”

英特尔拒绝让Swan先生接受采访,理由是他早前曾承诺在未来几个月内对该战略进行更新。

该芯片制造商仍然是美国收入较高的芯片制造商,鉴于该行业多年的发展周期,其最近的跌势可能不会威胁到其多年的销售。它已经表示,由于大流行带来的技产品需求的激增,它预计该公司2020年将获得创纪录的销售额和接近创纪录的每股收益。

过去,制造问题已推迟了英特尔新一代CPU和其他高级芯片的发布。尽管英特尔已经在大将尖端芯片的生产计划推迟了两年,但英特尔仍在努力避免进一步的延误,即使这意味着将关键芯片的生产外包。

斯旺在十月份的财报电话会议上表示,英特尔必须在未来几个月内决定在哪里生产这些芯片。他在七月份透露,英特尔已经决定将新的所谓图形处理单元(一种用于数据中心的功能强大的芯片)的零件生产移交给合同制造商。

Navin Shenoy表示:“更多的是一家公司将自己的内部产品投入到外部世界中去,”Navin Shenoy负责英特尔最重要的一些项目,包括那些涉及服务器芯片和人工智能计算的项目。他说,这一转变涉及“很多讨论”。

自斯旺宣布这一消息以来,英特尔股价一直在下跌,周四收于45.68美元,较7月23日下跌24%。相反,标普半导体精选行业指数在此期间上涨了23%。

摩尔定律
美国大部分芯片公司都将他们设计的产品给第三方生产。论据认为,这将驱动他们更好地将资源投入到您最擅长的创意任务中,并让其他人避免巨大的资本投入。

英特尔与众不同。

它成立于1968年,通过在几代个人计算机和其他设备中设计和制造引擎,它成为了美国技术领导地位的典范。联合创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)从字面上写下了推动世界历史上较大的经济发展之一的定律。

摩尔定律描述了工程师将如何找到可预测的年复一年地缩小电路的方法,该定律为世界提供了功能强大,价格便宜的芯片,这些芯片是Google搜索, Facebook 页面,智能手机应用程序,流视频的基础。

该公司的2020年战略转变使英特尔再次陷入危机。1985年,它放弃了所谓的随机存取存储器(用于存储数据的芯片)的巨大市场。它是该技术的主要参与者,并认为它需要保持业务竞争力才能发展。但是随着摩尔定律使存储芯片越来越便宜,英特尔无法跟上那些向新工厂投入巨额资金的日本竞争对手。

当时,英特尔退出了该内存市场,这是美国正在失去其技术优势的一个证明。相反,对于英特尔而言,此举开启了一个繁荣的时代。它把资源集中在其强项上,即设计CPU,该处理器之所以能获得更高的利润,部分原因是其电路受英特尔的知识产权保护。

这些芯片结合微软公司的 Windows操作系统,形成了一个统治整个世界数年的“ Wintel”联盟,这也成为联邦反托拉斯监管机构的目标。

随着新的互联网巨头的出现,英特尔在21世纪失去了一些的、光彩,但它仍然是市场中能够为行业提供最强计算能力支持的企业之一。英特尔的芯片为全球大多数PC提供动力,并且用在几乎所有用于处理公司数据的在数据中心服务器计算机中。

该公司现在有10个主要生产基地,其中有4个在美国。

竞争策略
其他芯片制造商已经接受了与制造业的“分手”。AMD则是英特尔处理器市场的长期竞争对手,他们大约十年前就将其工厂中剥离出来。专门从事图形处理芯片的Nvidia Corp.一直依靠外部制造商,他们在今年超过了英特尔,成为市值较大的美国芯片公司。

这样格局的优势之一:芯片公司不必向工厂投入资金,也不必担心需求下降时自己工厂的产能问题。当合同制造商遇到问题时,业内人士称,由他人设计的芯片往往更容易转移到全球芯片生产“生态系统”中的其他生产商,而这种生态系统倾向于采用标准化的设计和制造方法。

据英特尔称,当类似汽车芯片这些快速增长新产品的需求超过英特尔的能力时,英特尔确实将部分制造外包(今天的产量约占其总产量的20%)。该公司还经常让收购的芯片制造商继续使用外部制造商。

但是它一直都坚持CPU在内部制造。英特尔现任和前任雇员表示,一种信心遍布英特尔的工程和管理文化,那就是它可以克服在工厂中碰到的问题,迎接摩尔定律的挑战。

到2018年,竞争压力加剧。台积电和韩国三星电子公司等芯片巨头已经赶上了英特尔,后者工厂可以安装在一平方毫米硅片上集成更多的晶体管数量。他们与包括AMD和Nvidia在内的一些英特尔竞争对手签订合同生产芯片。从某个角度看,他们的工厂实质上就是与英特尔工厂的竞争。

英特尔试图通过发明性能更好的新型晶体管而不是缩小晶体管 来解决这种问题。同时,通过发明将芯片封装在一起的新方法来发挥其性能优势。

现代芯片工厂的建立成本可能高达数百亿美元,而涉及能够印制仅几个原子宽的电路的机器。芯片行业不断向较小的电路和可以生产该芯片的新工厂设备迁移。2015年,较先进的芯片采用了14纳米晶体管,这种测量宽松地指代它们的尺寸,大约等于人发平均宽度的十分之一。

2018年,该行业转向了更小的10纳米芯片。英特尔当时的首席执行官Brian Krzanich认为该公司可以在这一代产品做一些空前的事情:在同一个空间中填充2.7倍的晶体管。通常,随着晶体管行业的发展,晶体管密度每提高一倍,就可以使英特尔领先。

然而Krzanich在2018年告诉分析师和股东,此举被证明过于大胆。他说,要做到那个程度,工程师在开发过程中需要承担难以解决的问题的风险。

这导致的结果就是,英特尔反复遭受制造障碍和产品延迟的困扰,再加上对芯片的需求激增,导致其CPU短缺,从而制约了全球个人计算机行业的销售。问题产生的原因有两方面,一个是物理问题。随着晶体管的微缩 ,电力开始以意想不到的方式运转,需要新的材料和芯片设计组合,这对所有芯片制造商来说都是越来越大的障碍。

Krzanich先生于2018年因某些问题而被迫离开英特尔,当时的临时首席执行官Swan先生向客户道歉,原因是制造延误在整个行业引起了反响。

自那以后,英特尔已经解决了其10纳米芯片的难题,但该公司仍需继续应对推迟带来的一系列后果。数十年来,英特尔不断提升其芯片设计技术与制造运营之间的紧密联系,这使他们克服新问题变得更难。由于英特尔针对性地优化了其芯片制造工具,因此他们无法轻易寻求外部制造商的帮助。这使得很难迅速从失误中恢复过来。

增加灵活性
英特尔正在采取技术措施,以朝着提高制造灵活性的方向转变。同时,英特尔招揽了一些代工厂的员工,并希望加快这一转变。一位熟悉英特尔的工程师说,对他们而言,由于内部工厂的特殊性,限制芯片设计没有任何意义,尽管他们也看到了英特尔保留自己的工厂所带来的好处。

英特尔表示,英特尔对NetSpeed Systems Inc.的收购以及NetSpeed CEO Sundari Mitra的到来加速了公司芯片设计标准化,从而使芯片设计师可以更轻松地利用内部或外部的任何制造工艺。

在2019年,英特尔工程师和高管们正在辩论如何制造由于早期工程延迟而被搁置的10纳米CPU芯片。辩论有时很激烈,一些工程师敦促管理层考虑在内部设施无法解决的情况下让其他人制造芯片,而另一些高管则认为工厂可以解决这些问题。

英特尔首席工程师Venkata“ Murthy” Renduchintala在2019年5月曾告诉分析师,英特尔已经从早期的失误中吸取了教训,其10纳米芯片已经步入正轨。他告诉他们,英特尔的下一代7纳米CPU有望在2021年开始生产。

但这并这没有发生。早前,英特尔表示,公司下一代CPU的制造现在比最初计划晚了一年,这将使产品上市时间又向后推迟六个月。与此同时,英特尔也动摇了其技术团队,宣布了Renduchintala先生离职。

斯旺在7月的电话会议上告诉分析师:“对于是否以及何时该在内部或外部制造芯片的问题,我们审慎考虑。”

斯旺先生说,该公司的新方法将是按计划提供市场领先的芯片,而英特尔的工厂将是推荐的制造选择,但如果需要,公司将选择外包生产。斯旺表示,英特尔仍计划在自己的工厂和未来的尖端晶体管技术上进行大量投资。

作为向外包迈进的一部分,英特尔正在为某些芯片采用所谓的“分解”(disgregation)工艺,该工艺可以使它在不同地方使用不同的制造工艺制造单个芯片。英特尔可能会在一个内部工厂开始生产芯片,然后将其转移到另一个工厂,或者可能会开始在英特尔工厂生产芯片,然后将其运送给外部制造商,以添加英特尔也不生产的元件。该公司表示,正在开始这种混合制造,而这些芯片将包括即将面世的图形处理单元。

英特尔公司的Shenoy先生说:“当您采用这种分解设计或模块化设计方法时,我们可以采用各种芯片,并选择不同的代工厂。”

斯旺先生在十月份的分析师电话会议上表示,英特尔将在明年初决定如何生产2023年和2024年的芯片。

英特尔首席芯片架构师Raja Koduri在八月份的虚拟演示中表示,如果英特尔早日采用新的设计方法,它将避免10纳米芯片的困境。他在当月的《华尔街日报》(The Wall Street Journal)上说,现在要到2022年或2023年下半年,直到其设计灵活性被广泛应用于各种芯片中。

在英特尔工作了20年的前工程师弗FrançoisPiednoël说,外包会带来风险,因为这涉及芯片设计过程中的变化,从而影响了性能。英特尔股东Piednoël先生正在推动在英特尔董事会上引入更多芯片设计方面的专专家。该委员会只包括一名半导体专家。

Piednoël先生在8月和9月的YouTube视频中大张旗鼓地表达了对英特尔芯片设计选择的怀疑,并对其英特尔的企业文化提出了批评,他说,这种文化已经偏离了其长期首席执行官安迪·格罗夫(Andy Grove)所树立的好斗但具有协作精神。

英特尔公司的Shenoy说,英特尔仍然认为,与必须依靠他人的竞争对手相比,拥有芯片工厂是一个优势。他说:“在美国拥有先进的技术制造能力,这是一项非常重要的竞争优势,我们不会因此而丧失。”

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