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作者 | 馭風
編輯 | 李帥飛
54 歲的世界級半導體巨頭英特爾，正在經歷一場痛苦和艱難的轉型。
這場轉型實際上已經進行多年，因為近十年來來，英特爾不得不面臨一個核心問題：在長期堅持的 IDM 模式下，其芯片制造技術和業(yè)務的發(fā)展已經跟不上時代變化的需求，并因此產生嚴重遲滯，影響了公司整體發(fā)展進程，尤其是在制程工藝上。
這種掣肘，不亞于一個長跑運動員斷了其中一條腿。
2021 年 1 月，這場轉型迎來一個重大轉折點——曾經擔任英特爾 CTO 的半導體行業(yè)老兵 Pat Gelsinger，被任命為英特爾 CEO。到如今，這一任命已經超過一年。
從 Pat Gelsinger 上任一年來的情況來看，他的工作重心，放在了推動英特爾在芯片制造業(yè)務上的轉型，比如說在去年 3 月宣布了 IDM 2.0 戰(zhàn)略，成立了相對獨立的晶圓制造部門 IFS（英特爾Foundry Service） 并宣布多個合作伙伴，制定了新的制程演進計劃，投資開建新的晶圓制造工廠，以及推動了英特爾與臺積電在芯片代工方面的合作。
可以說，Pat Gelsinger 上任來的幾乎所有努力，都是在試圖把這條 “斷了的腿” 接上，其核心就是 IDM 2.0。
當然，接腿之事，并非一朝一夕之功，而且從實踐上來說，也是頗為艱難——這不僅僅是技術問題，也是商業(yè)模式問題，更是企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略問題。對于英特爾來說，這更是一場影響深遠的變革，甚至會在很大程度上決定它乃至整個半導體行業(yè)的未來發(fā)展走向。
就目前來看，Pat Gelsinger 為英特爾開出的 IDM 2.0 藥方，還沒有在資本市場收受到認可。至少從英特爾的股價上來說，他還沒有將英特爾拉出股價低迷的泥潭，甚至于英特爾目前的最新股價（48.95 美元，2022 年 2 月 1 日）還低于他剛剛上任之時（57.58 美元，2021 年 1 月 15 日 ）。
實際上，關于英特爾究竟該如何 “接腿” 一事，業(yè)內也頗有一些討論。
比如說，知名科技博主Ben Thompson 日前在其個人博客上發(fā)表了一篇標題為《The Intel Split》的長篇深度博客文章，對英特爾的 IDM 2.0 戰(zhàn)略表示肯定；但同時，他也結合英特爾的過往變革經歷，從半導體行業(yè)的技術和商業(yè)邏輯出發(fā)，認為英特爾要想重振雄風，就應該將其芯片設計部門和芯片制造部門進行拆分，讓二者獨立發(fā)展——其觀點在令人耳目一新的同時，也頗為引人深思。
基于此，雷峰網(公眾號：雷峰網)對這篇博文進行了不改變原意的編譯，以下是正文內容：
英特爾的最新財報要到下周三才發(fā)——但在我看來，不管其 CEO 帕特·基辛格（Pat Gelsinger）對外界公布什么內容，關于英特爾真正值得關注的消息來自于臺積電。
據(jù)《華爾街日報》報道，臺積電方面表示，今年將會增加投資提升 47% 的產能，以應對全球芯片緊缺導致需求激增的局面，資本支出預算將達到 400 億到 440 億美元，創(chuàng)下歷史新高度——去年這一數(shù)字為 300 億美元。
對于這種規(guī)模的投入，彭博社記者 Tim Culpan 評價稱，這是對同為晶圓制造廠的三星及英特爾的“警告”：
從技術角度來看，三星是與臺積電實力最為接近的對手；不過三星還生產屏幕，并且將大量半導體相關投入用于生產臺積電所不涉及的存儲芯片，兩者并不能等量齊觀。
而英特爾在去年決定加入晶圓代工的行列，除了為自家品牌制造芯片外，未來也將為第三方客戶提供芯片代工服務，以期與三星、臺積電等代工廠進行較量。
但英特爾在技術實力上落后于這兩家公司，并且諷刺的是，未來英特爾的高端芯片也將交由臺積電代工。也許 Pat Gelsinger 有信心讓英特爾追上領先者步伐，但在產能和資本投入規(guī)模上似乎還差得遠。
而實際上更糟糕的是，英特爾在成為臺積電的客戶后，在降低了自身芯片制造規(guī)模的同時，也等于這一部分效益拱手讓給了競爭對手，讓臺積電變得更為強大。
我很喜歡 Michael Malone 在《三位一體（The Intel Trinity）》一書中引用的一句話：摩爾定律，與其說是一種定律，不如說是一個選擇：
摩爾定律是一項半導體行業(yè)與其它行業(yè)的社會契約，也就是說，半導體行業(yè)繼續(xù)努力在盡可能長的時間里維持摩爾定律的運行規(guī)則，而其他行業(yè)則為前者在飛速發(fā)展中產生的成果買單。摩爾定律之所以奏效，并不是因為它是半導體技術的固有特性；相反，如果某一天早上，世界上最偉大的芯片公司們決定停下技術進步的步伐，那么摩爾定律當晚就會被立即廢除，有關摩爾定律的所有影響將在接下來幾十年內消失。
摩爾定律問世于 1965 年，在此后 50 年里，上述選擇落到了英特爾手中來做出，而其中的主要決策者之一正是 Pat Gelsinger。
他在高中畢業(yè)后就加入了英特爾，在斯坦福大學讀本科期間就參與了 286 處理器項目，接著在讀碩士期間就領導了 386 處理器項目，等他碩士畢業(yè)，他已經是 486 處理器項目的老大——那時候，他才 25 歲。
那時候，英特爾就已經是一家垂直整合制造商（IDM，integrated device manufacturer），從芯片設計到制造的各個環(huán)節(jié)一手包辦，與英偉達這種只負責 IC 設計或臺積電這種只負責代工制造的企業(yè)完全不同——但如今，隨著其他公司專注于芯片制造流程中的不同環(huán)節(jié)，這種整合程度已經隨之不斷降低。
然而，在 1980 年代，英特爾還必須搞定包括芯片設計在內的很多新挑戰(zhàn)，關于這一點，Pat Gelsinger 在 2012 年的一篇題為《Coping with the Complexity of Microprocessor Design at Intel —a CAD History》的論文中對此有所闡述：
在 1965 年提出摩爾定律的論文中，戈登·摩爾（Gordon Moore）就曾表示，他所預測的芯片晶體管數(shù)量及性能的增長速度是不太可能持續(xù)的，因為芯片的復雜性不斷提高，再加上產品設計上的需求可能使得實際結果跟不上他所預測的增長速度。不過激烈競爭的商業(yè)環(huán)境推動了技術的發(fā)展，使得每過兩年新一代工藝下芯片的可用晶體管數(shù)量較前代翻一番，在架構發(fā)生變化的幾年晶體管數(shù)量甚至增加 4 倍。在這個過程中，英特爾的微處理器設計團隊，就需要想辦法跟上工藝的飛速進步。
這種指數(shù)級的增長速度，在設計上是不可能通過成倍增加工程師來實現(xiàn)的——實際上，要想實現(xiàn)它，就必須在每一代處理器的設計中引入新的設計方法和創(chuàng)新型的自動化設計軟件。這些方法和工具始終遵循了一些原則；比如說，提高設計抽象性，在電路和寄生建模（parasitic modeling）方面變得越來越精確，同時使用不斷提高的層次、規(guī)律性和自動合成。
通常，當一項任務變得太痛苦而無法使用舊方法執(zhí)行時，人們就會想出一種新方法和相關工具來解決問題。通過這種方式，工具和設計實踐不斷發(fā)展，總是在解決手頭最勞動密集的任務。當然，工具的演變是自下而上的，從布局工具到電路、邏輯和架構。通常，在每個抽象級別，驗證問題（Verification problem）都是最痛苦的，因此要首先解決它，而該級別的綜合問題（Synthesis problem）則是在后續(xù)才得到解決。
這種設計與制造上的反饋循環(huán)，是前沿創(chuàng)新所必需的——正如 Clayton Christensen 在其《創(chuàng)新者的解決方案》一書中所提到的那樣：
當產品功能及可靠性還不能滿足特定市場層次客戶的需求時，企業(yè)在競爭中必須盡可能將自己的產品做到最好。在這種競爭中，圍繞專有架構打造產品的企業(yè)，相比那些依托模塊化架構的企業(yè)更具優(yōu)勢，因為模塊化架構所固有的標準化特性剝奪了工程師們的設計自由，導致他們無法進一步優(yōu)化產品性能。
這也是基辛格在英特爾 486 處理器項目中所做的：
386 處理器很大程度上沿用了 286 處理器的邏輯設計，但到了486 處理器，設計則激進得多，它轉向了流水線設計，集成了浮點單元，并加入了 8k 容量的片上緩存。由于較少沿用前代的設計，并且晶體管數(shù)量增加了 4 倍，因此芯片設計上面臨巨大壓力。我們本來打算通過堆人來解決問題，但問題在于我們有能力負擔起這個團隊、找到他們，培訓他們以及有效地管理它們。最終我們?yōu)?486 項目組建了一個僅僅超過 100 人的設計團隊……為了執(zhí)行這一富有遠見的設計流程，我們還構建了一個還不存在的 CAD 系統(tǒng)。
為了打造新的芯片，當時的英特爾，總是要摸索出一套新的方法和手段，作為它實現(xiàn)從設計到制造的全部努力的一部分。
然而，30 年匆匆過去了，英特爾在芯片制造上已不再保持領先——反而是不參與 IC 設計的臺積電，成為了制造方面的領頭羊。
對此，臺積電創(chuàng)始人張忠謀曾對計算機歷史博物館表示：
其實，我在德儀和通用儀器工作的時候，曾看到很多 IC 設計師都有離職自己創(chuàng)辦芯片公司的想法，但阻止他們離職創(chuàng)業(yè)的最大以及唯一的障礙，是他們無法籌集到足夠的資金來成立一家自己的公司。
因為當時，行業(yè)內的普遍看法是每家半導體公司都需要自己制造，自己做晶圓，而這恰恰是半導體或集成電路行業(yè)中資本最為密集的部分。我注意到，這些人都想離開，但由于缺乏籌集大量資金建造晶圓廠的能力而放棄。所以我想，也許臺積電作為一個純粹的代工商可以解決這個問題。最終，臺積電的存在，使得那些芯片設計工程師有機會成功組建自己的設計公司，并成為我們的客戶，他們?yōu)槲覀儤嫿艘粋€穩(wěn)定和且不斷增長的市場。
這也正如同 Clayton Christensen 在其《創(chuàng)新者的解決方案》一書中所說的：
一旦客戶對于功能性和可靠性的需求被滿足，他們就開始重新定義 "什么是不夠好"。而不夠好的，其實是他們無法盡可能方便地得到其真正所需。他們開始愿意為更高的表現(xiàn)和在生產速度、便捷性、可定制化等方面的改進提升支付高額投入。當這種情況發(fā)生時，市場的競爭基礎就發(fā)生了變化。
如今的臺積電，很愿意為那些不具備晶圓制造能力的公司代工芯片——值得一提的是，如今這種模塊化的芯片研發(fā)制造流程，離不開英特爾，尤其是基辛格當年在 486 處理器項目時代所構建的工具體系。他在上述論文中表示：
所有這些工具組合在一起形成了一個稱為 RLS 的系統(tǒng)，這是第一個用于主要微處理器開發(fā)程序的 RTL 布局系統(tǒng)……RLS 之所以成功，是因為它結合了三個基本要素……這些元素中的每一個在孤立狀態(tài)下都不足以徹底改變設計生產力，而必須是三者結合。這三個要素后來被 EDA 行業(yè)標準化并整合。這種系統(tǒng)成為所有 ASIC 工業(yè)的基礎，也是無晶圓廠半導體工業(yè)的通用接口。
問題在于，習慣于在工具和流程上自己搞一套的英特爾，已經逐漸與行業(yè)脫節(jié)。
盡管英特爾也與 Synopsys、Cadence 這樣的 EDA 提供商有所合作，但它的大部分芯片設計流程是在英特爾自己開發(fā)的工具上完成的，并且對自家的晶圓代工廠做了針對性優(yōu)化。這使得其它第三方企業(yè)在過去很難去選擇英特爾為自己代工芯片，成為 Intel 的第三方自定義代工客戶。
更糟糕的是，英特爾過去浪費了大量時間去打造那些（以前曾經有利于差異化，但如今已經是標準化商品）的工具。
關于這一點，2021 年 3 月基辛格在英特爾的芯片代工服務（IFS）的相關公告中提到它支持Synopsis 和 Cadence，這倒是好事——如果連行業(yè)標準的設計工具和 IP 庫都不支持，英特爾的芯片代工服務很難獲得市場青睞。
而去年基辛格提到 IFS 只是英特爾 IDM 2.0 戰(zhàn)略的一個組成部分，這正是我所贊賞的。
所謂 IDM 2.0 主要包括：
① 英特爾自己生產制造本品牌研發(fā)的一部分芯片（IDM 1.0）；
② 一部分高端芯片交由臺積電這樣的第三方代工廠生產；
③ 然后是 IFS，也就是英特爾為其他客戶提供的芯片代工服務。
我很早就一直在呼吁成立類似 IFS 這樣的部門，甚至在去年，基辛格演講前的一個月，建議他把英特爾在公司架構上進行拆分——而 IDM 2.0 的提出，表明它可能還不會走到這么遠，考慮到 IDM 1.0 帶來的歷史慣性，這可以理解。
但是隨著我對 ② 的思考越來越多，并考慮到它與其他板塊的關聯(lián)，我開始思考：我離我所提出的（分拆英特爾）的建議，是不是（比我所意識到的）更近了。
2018 年，我曾在一篇題為《Windows 的終結》的文章中，追溯微軟在 Satya Nadella 的領導下所發(fā)生的顯著轉變。
Satya Nadella 作為微軟 CEO 的第一次公開活動，是發(fā)布 iPad 版 Office（這其實是他的前任鮑爾默發(fā)起的項目，該項目因為 Windows Touch 的延遲一直沒有發(fā)布）。不過真正重要的是，Satya Nadella 大張旗鼓，并借此動向向公司其他成員發(fā)出了一個信號：Windows 不再是 Office 的必需。
不僅如此，就在同一周，他將 Windows Azure 改名為 Microsoft Azure——傳達的是同樣的信號。
當 Pat Gelsinger 談到將選擇臺積電為英特爾代工芯片時，我立刻就想到了上面這件事。實際上，有關臺積電代工的決定，其實也是由英特爾上一任 CEO Bob Swan 發(fā)起的。只是，外界都認為英特爾選擇臺積電代工是權宜之計，一旦它取得技術突破，它就勢必在晶圓代工方面與臺積電進行競爭。
實際上，這也是本文在開頭所隱藏的設想。
同時，這也是為什么我在開頭表示臺積電擴大資本支出是一個重要消息——臺積電擴大資本支出的主要推動力似乎是源自英特爾。來自 Digitimes 的報道顯示：
據(jù)業(yè)內人士透露，臺積電計劃在中國臺灣北部新竹的寶山地區(qū)設立新的生產基地，為英特爾生產 3nm 芯片。消息人士稱，臺積電將部分場地改造為 3nm 流程制造，該場地的設施名為 P8 和 P9，最初是為 Sub-3nm 工藝技術研發(fā)中心設計的。消息人士稱，臺積電寶山工廠的 P8 和 P9 每個月將各自能夠處理 2 萬塊晶圓，并將致力于完成英特爾的訂單。
消息人士指出，臺積電打算將其英特爾芯片生產與蘋果芯片生產區(qū)分開來，因此決定將其致力于滿足這兩大客戶訂單的 3nm 工藝生產線分開，此舉也是為了保護兩大客戶各自的機密產品。消息人士指出，英特爾的龐大需求可能足以說服臺積電對其純晶圓代工廠的制造藍圖進行修正，而雙方的合作關系也可能是長期的。
作為硬件和軟件領域的兩大巨頭，英特爾與微軟都被其發(fā)展歷史所束縛，它們的商業(yè)版圖建立在計算機在軟硬件維度的兩個相反盡頭，前者是原子，后者是比特。兩家廠商都對其曾經的商業(yè)模式基礎有過不可動搖的信念——對微軟而言，這種基礎是 Windows 在 PC、服務器等領域的影響力；對于英特爾來說，晶圓制造也曾經是它的一時之優(yōu)勢。
然而，在納德拉改變微軟的發(fā)展戰(zhàn)略前，他不得不擺脫 Windows 帶來的種種遺留問題——如今，基辛格想在英特爾做同樣的改變，意味著他就必須針對自有制造工廠做出的變革。
再看上面所提到的 EDA 問題：在過去，說服英特爾的工程師們放棄自有解決方案去采用行業(yè)標準方案是一件很困難的事，因為受益的只是潛在的代工客戶（但對英特爾自己不利），這也是之前它的定制代工業(yè)務失敗的主要原因之一。
但是，如果英特爾要依托臺積電制造芯片，那它別無選擇，只能看齊行業(yè)標準。
此外，如同 Windows 需要發(fā)揮自身優(yōu)勢贏得競爭而非指望 Office 或 Azure 的支持那樣，未來高端 x86 芯片的制造已不再由英特爾自己的工廠壟斷，則英特爾的代工業(yè)務必須直面與臺積電的競爭——不僅僅是去爭取第三方客戶，同時也要爭取自家芯片設計團隊的訂單。
過去，當我談到英特爾應該進行拆分時，我關注的是其中的激勵因素：
芯片設計與制造的一體融合是過去幾十年英特爾的護城河，但現(xiàn)在這種融合已經變成阻礙兩大業(yè)務部門（設計和制造）發(fā)展的桎梏，一方面英特爾的芯片設計被工藝制程等制造方面的因素所束縛，另一方面這種融合不利于激勵制造部門。
在芯片領域，搞設計的往往有著更高利潤，像英偉達的毛利率在 60% 到 65% 之間，而負責代工英偉達芯片的臺積電毛利率則是接近 50%，由于一手包辦設計與制造，英特爾傳統(tǒng)上利潤率更接近英偉達，所以英特爾制造部門總是優(yōu)先搞定自家芯片的事，這意味著對其它潛在客戶提供的服務可能要差些，也意味著缺乏持續(xù)改進以適應客戶需求的動力。這還涉及客戶信任方面的問題：英特爾的友商會放心把自己的芯片交給對手來代工嗎？尤其是在英特爾傾向于優(yōu)先滿足自家芯片制造需求的情況下。
解決這個問題的唯一辦法就是剝離英特爾的制造業(yè)務。當然，構建與第三方客戶的合作在技術上需要時間，更不必說龐大的 IP 庫了。不過基于在競爭中生存下去的動力，英特爾的制造部門在獨立成為企業(yè)后，并不難完成這樣的轉型。
顯然，英特爾并沒有被拆分，但從臺積電專門為其投資設廠的情況來看，基辛格已經認識到現(xiàn)有業(yè)務架構的束縛，并盡一切努力擺脫它。
所以，目標似乎越來越清楚，就是 “肢解”（De-Integrate）英特爾——也就是說，作為設計公司的英特爾，基本上是無晶圓廠的，將其業(yè)務交給世界上最好的代工廠，不管代工廠是否是英特爾自己。
與此同時，作為制造公司的英特爾必須自食其力（當然，擁有 x86 IP 塊的獨家訪問權，可以作為其吸引獨立芯片設計公司的好籌碼），即使是英特爾自己的 CPU 也不例外。
目前我們還不清楚英特爾的戰(zhàn)略轉型能否成功，考慮到建設晶圓廠的成本之高，以及維持其滿負荷運轉的重要性，顯然這是相當具有風險的，并且外包一部分制造業(yè)務的做法將讓臺積電變得更為強大（畢竟臺積電擁有了蘋果之外的另外一個重大客戶）。
然而，從英特爾過去十年的發(fā)展表現(xiàn)看，維持現(xiàn)狀風險可能更大，因為工藝水平陷入困境的制造部門會拖累芯片設計。
這又讓我想起了摩爾和安迪·格魯夫讓英特爾從內存業(yè)務轉型的故事：
英特爾最初是一家主營內存業(yè)務的公司，憑借推出首款金屬氧化物半導體 SRAM 和第一款商用 DRAM 在業(yè)內名聲大噪，正是內存業(yè)務為英特爾帶來了第一桶金，彼時他們把最好的員工和設備都投在了內存上，并堅信內存是其技術驅動因素，讓其它所有業(yè)務——包括剛起步的微處理器得以展開。正如安迪·格魯夫在《只有偏執(zhí)狂才能生存》一書中所言，“我們的優(yōu)先級由我們的認知所定義，畢竟，memories were us?！?/span>
問題是，20 世紀 80 年代中期，來自日本的競爭者們在政府的資金支持下以更低的成本生產出了更可靠的內存，英特爾在這樣的競爭中舉步維艱。
安迪·格魯夫曾回憶：
1985 年中的某個時候，我們已經在迷茫中徘徊了一段時間，當時我與董事長戈登·摩爾討論英特爾所面臨的窘境……我問戈登：“如果董事會把我們踢出去并任命一個新的 CEO，你認為他會怎么做？”戈登毫不遲疑地回答：“他會讓我們放棄內存業(yè)務?！蔽矣行┠救坏囟⒅甑?，然后說道：“那我們何不自己動手？”
作為英特爾首任 CTO 的基辛格，曾被認為是英特爾下一任 CEO 的人選，但 2009 年他選擇了出走。他離開的十年來，英特爾掙扎于舊的架構和模式下，不再是那個曾經打造出 486 處理器以及相應的工具的自己。
但現(xiàn)在，基辛格已經重返英特爾——如果英特爾想要成為一家偉大的芯片設計公司，以及一家偉大的芯片制造公司，那么有一件事就必須進行：將二者拆分開來。
via :https://stratechery.com/2022/the-intel-split/，雷峰網編譯。
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