英特爾10nm工藝延遲問(wèn)題引起了廣泛關(guān)注，但人們并沒有深入了解它的影響；
10nm問(wèn)題不僅會(huì)降低英特爾產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，還會(huì)帶來(lái)一些隱性成本；
英特爾不僅將面臨丟失市場(chǎng)份額的風(fēng)險(xiǎn)，甚至有可能在市場(chǎng)份額上落后于AMD－尤其是在最重要的服務(wù)器市場(chǎng)上。
英特爾本年第一季度表現(xiàn)不佳，第二季度情況有所好轉(zhuǎn)，全年?duì)I收指引亦有所改善，英特爾投資者們對(duì)公司業(yè)績(jī)表現(xiàn)的反應(yīng)卻很遲鈍。雖然作為投資者個(gè)人，不可能知道究竟是什么導(dǎo)致了這種反應(yīng)，但是有一點(diǎn)很明顯－市場(chǎng)不滿意英特爾10nm工藝的進(jìn)展。英特爾自己發(fā)表的評(píng)論、越來(lái)越多的分析師關(guān)注10nm進(jìn)展以及英特爾在社交媒體上面臨的質(zhì)疑都把10nm工藝延遲的問(wèn)題放到了聚光燈下。
我們認(rèn)為，從市場(chǎng)對(duì)英特爾10nm工藝問(wèn)題的反應(yīng)來(lái)看，市場(chǎng)仍然大大低估了該問(wèn)題的影響。我們將在本文討論10nm工藝延遲到底意味著什么，以及將帶來(lái)哪些影響。
背景
在繼續(xù)分析之前，讀者有必要了解一下英特爾制造工藝的發(fā)展歷史。
從歷史經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，英特爾每隔兩年都會(huì)推出新的制造工藝（下圖來(lái)自于英特爾技術(shù)日），這種情況一直持續(xù)到2014年推出14nm產(chǎn)品之時(shí)。實(shí)際上，英特爾推出上一代22nm產(chǎn)品是在2011年，這次工藝升級(jí)時(shí)隔三年，已經(jīng)是落后于進(jìn)度預(yù)期，但是英特爾仍然領(lǐng)先于對(duì)手，其工藝也頗具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。可以肯定的是，14nm工藝的延遲是英特爾的工藝優(yōu)勢(shì)再難繼續(xù)維持的第一個(gè)明顯跡象。
由于10nm工藝多次延遲，英特爾開發(fā)了中間節(jié)點(diǎn)以改善其芯片性能，即上圖中的14＋和14＋＋工藝。
盡管一再跳票，英特爾之前不久還信誓旦旦地聲稱將在2018年實(shí)現(xiàn)10nm工藝的大規(guī)模量產(chǎn)，雖然有證據(jù)表明它不可能如期推出10nm，但公司的指引中依然堅(jiān)持己見。然而，這一切都在2018年第一季度的電話會(huì)議上發(fā)生了180度逆轉(zhuǎn)，英特爾這次將10nm的量產(chǎn)時(shí)間推遲到了2019年。和2014年推出14nm之時(shí)整整相隔五年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其2年升級(jí)一次工藝的目標(biāo)時(shí)間。不過(guò)，鑒于英特爾多次跳票，我們懷疑它是否能夠在2019年實(shí)現(xiàn)10nm的大規(guī)模量產(chǎn)，而且英特爾本身的聲明也不是很有自信。
相比之下，英特爾的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電就沒有遇到這種困難，臺(tái)積電將在本季度實(shí)現(xiàn)7nm工藝的大規(guī)模量產(chǎn)。AMD的晶圓廠合作伙伴格羅方德比臺(tái)積電落后一些，但也預(yù)計(jì)將在2019年實(shí)現(xiàn)其7nm工藝的大規(guī)模量產(chǎn)。需要指出的是，盡管命名不同，但一般認(rèn)為，臺(tái)積電和格羅方德的7nm大致相當(dāng)于英特爾的10nm。
最重要的一點(diǎn)是，英特爾之前一直在制造工藝上保持領(lǐng)先兩年的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在是第一次落后于臺(tái)積電至少一年時(shí)間，如果它真能兌現(xiàn)2019年實(shí)現(xiàn)10nm工藝的大規(guī)模量產(chǎn)的承諾的話。現(xiàn)在看來(lái)，格羅方德似乎已經(jīng)追上了英特爾。
英特爾的運(yùn)營(yíng)方式是，一旦公司推出了新工藝，它就會(huì)迅速將其所有微處理器產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到新工藝上，同時(shí)繼續(xù)使用上一代制造工藝生產(chǎn)芯片組，以滿足資本效率的要求。英特爾推出14nm的CPU時(shí)，其芯片組使用的是22nm制造工藝。雖然英特爾這幾年遲遲沒有推出10nm工藝的CPU，但是其芯片組的制造工藝卻已經(jīng)升級(jí)到了14nm上，這會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，容我們稍后討論。
當(dāng)一種新工藝開始爬產(chǎn)時(shí)，總會(huì)遭遇高缺陷密度（或低良率）。缺陷密度越高，生產(chǎn)大芯片就越困難（見下圖－黃色芯片即帶缺陷的芯片）。
隨著時(shí)間的推移，工藝逐漸成熟，缺陷密度隨之降低，大硅片的可制造性也越來(lái)越高。這就意味著硅片越大，在工藝爬產(chǎn)早期的良率就越低，也就更昂貴。出于這個(gè)原因，英特爾會(huì)首先把新工藝用在更小的臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦芯片上，然后才會(huì)用在大型服務(wù)器芯片上。我們會(huì)在后文分析這種安排的影響。
最后，CPU設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮特定的工藝。由于工藝延遲，CPU設(shè)計(jì)也會(huì)變得過(guò)時(shí)，推出之時(shí)可能已經(jīng)喪失了競(jìng)爭(zhēng)力，因此可能需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)，以適應(yīng)工藝的重大變化。
競(jìng)爭(zhēng)
由于開發(fā)新工藝成本高昂，AMD一直在制造工藝上落后于英特爾。作為一家相對(duì)較小的公司，AMD沒有足夠的出貨量來(lái)抵消先進(jìn)工藝開發(fā)的成本，也無(wú)法趕上英特爾制造工藝升級(jí)的步伐。隨著晶圓制造技術(shù)的投資越來(lái)越大，AMD于2009年剝離了晶圓制造業(yè)務(wù)，即格羅方德。最初，為了支持格羅方德，AMD和它簽訂了合同，AMD需要履行從格羅方德購(gòu)買晶圓（除了包括GPU在內(nèi)的一些產(chǎn)品）的義務(wù)。隨著格羅方德的發(fā)展壯大，AMD一直在與之磋商新的協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)從其它晶圓廠生產(chǎn)芯片的靈活性。最新的合同條款是在2016年敲定的，盡管這些條款在很大程度上是一個(gè)秘密，但是我們了解到，AMD向格羅方德支付了大筆資金，以提高從其它代工廠采購(gòu)晶圓的靈活性。我們并不知曉AMD將繼續(xù)在格羅方德制造哪些芯片，由于不確定，投資者一廂情愿地認(rèn)為AMD將繼續(xù)使用格羅方德的工藝生產(chǎn)其CPU產(chǎn)品。
不過(guò)，我們有足夠的理由懷疑這種情形。我們認(rèn)為，AMD很可能使用臺(tái)積電的工藝制造其最新的Zen2 CPU。鑒于臺(tái)積電的7nm工藝已經(jīng)投產(chǎn)，AMD下一代臺(tái)式機(jī)和服務(wù)器芯片的供貨保證將毫無(wú)問(wèn)題。
如果AMD使用格羅方德的工藝生產(chǎn)其Zen2 CPU，那么，AMD能否在2019年大規(guī)模量產(chǎn)該產(chǎn)品就值得商榷了。雖然目前還不清楚在這種情況下，AMD的產(chǎn)品還是否對(duì)英特爾的產(chǎn)品存在制造工藝優(yōu)勢(shì)，但是，就算兩家工藝相近，對(duì)長(zhǎng)期在制造工藝上落后于英特爾的AMD來(lái)說(shuō)也是很大的進(jìn)步了。
AMD還有一個(gè)微妙且關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)，即EPYC的架構(gòu)劃分。英特爾的Xeon采用了大尺寸的單片硅片，而AMD的EPYC則使用多個(gè)較小的硅片組合而成。如前所述，在工藝爬產(chǎn)早期生產(chǎn)大尺寸硅片要困難得多，換句話說(shuō)，在格羅方德和英特爾工藝對(duì)等的情況下，AMD的產(chǎn)品能夠更快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，而且很可能比英特爾能更早生產(chǎn)其服務(wù)器芯片。
AMD在EPYC和Threadripper上使用小尺寸硅片，實(shí)在是一種很聰明的架構(gòu)選擇。高端EPYC芯片使用4個(gè)小硅片而不是像英特爾那樣使用單個(gè)大硅片。從概念上來(lái)講，如果英特爾能夠按照現(xiàn)在的時(shí)間表執(zhí)行，它在臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦芯片上的量產(chǎn)進(jìn)度上還可以追上AMD，但是在利潤(rùn)豐厚的服務(wù)器芯片上肯定落后。英特爾一名高管最近的評(píng)論表明事實(shí)可能就是如此。
英特爾的回應(yīng)
英特爾顯然已經(jīng)清楚地意識(shí)到了上述挑戰(zhàn)，并采取了若干手段。
英特爾的Cannon Lake系列芯片最初預(yù)計(jì)2016年上市，專為10nm設(shè)計(jì)，現(xiàn)在看來(lái)，它可能要到2019年底甚至2020年初才能上市。由于該芯片設(shè)計(jì)是針對(duì)2016年推出的，產(chǎn)品推出之時(shí)基礎(chǔ)架構(gòu)就已經(jīng)落后了足足四年。在此期間，AMD發(fā)布了一個(gè)非常優(yōu)秀的架構(gòu)，英特爾很可能正在暗自調(diào)整Cannon Lake的設(shè)計(jì)，但是這種調(diào)整也是在它意識(shí)到10nm工藝會(huì)再次延期后才做出的。考慮到產(chǎn)品路線圖的復(fù)雜性，如果英特爾跳過(guò)Cannon Lake而直接轉(zhuǎn)到預(yù)計(jì)將于2018年首次亮相的Ice Lake產(chǎn)品家族上，我們也不會(huì)感到驚訝。Ice Lake是一個(gè)更新的架構(gòu)，對(duì)AMD更加有威脅。但是，現(xiàn)在人們對(duì)該架構(gòu)知之甚少，還無(wú)法給出正確的評(píng)估。
在長(zhǎng)期戰(zhàn)略方面，英特爾引進(jìn)了AMD的前CPU設(shè)計(jì)主管Jim Keller和前GPU業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Raja Koduri。因此它極有可能采用與AMD相同的架構(gòu)路徑。換句話說(shuō)，英特爾將像AMD一樣對(duì)其CPU和GPU進(jìn)行分區(qū)，以便可以使用任何CPU和GPU組合來(lái)構(gòu)建大型數(shù)據(jù)中心解決方案（AMD稱之為Heterogenous系統(tǒng)架構(gòu)）。
然而，遠(yuǎn)水不解近渴，Keller和Koduri的任何全新架構(gòu)的產(chǎn)品都很難在2020年或之后及時(shí)推出。在此期間，英特爾需要一種新的解決方案來(lái)與AMD的下一代Zen2競(jìng)爭(zhēng)。英特爾近期的新聞稿表明，它似乎寄希望于通過(guò)創(chuàng)建多芯片模塊（稱為EMIB）來(lái)解決這一問(wèn)題，這些模塊可以將多個(gè)14納米芯片集合在一起，以與AMD的7納米解決方案競(jìng)爭(zhēng)。
影響
英特爾的短期策略和長(zhǎng)期戰(zhàn)略看似合理，但現(xiàn)在的局面對(duì)英特爾委實(shí)不利。
以下是2018－2020年間大致的競(jìng)爭(zhēng)格局。
服務(wù)器產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)（紅色部分）對(duì)AMD來(lái)說(shuō)非常重要。因?yàn)镺EM大多比較保守，不會(huì)輕易改變方案，一代產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)不足以讓OEM廠商放棄英特爾，但是如果AMD具有多代產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，那么他們很難不動(dòng)心。出于這個(gè)原因，我們相信AMD在服務(wù)器芯片領(lǐng)域的市場(chǎng)份額將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其巔峰時(shí)期20－25％的市場(chǎng)份額。
上述討論同樣適用于筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)APU市場(chǎng)。目前沒有證據(jù)表明英特爾能夠拿出和Ryzen APU競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)，在英特爾開發(fā)出可對(duì)決Ryzen的技術(shù)之前，它不僅對(duì)AMD占據(jù)下風(fēng)，而且可能必須使用AMD的Vega分立解決方案。
現(xiàn)在還沒有任何分析師討論過(guò)AMD在任何一個(gè)市場(chǎng)上獲得50％以上市場(chǎng)份額的可能性，但是我們現(xiàn)在相信，這種可能不僅存在而且很大。這種局面的出現(xiàn)將從根本上改變市場(chǎng)格局，并打破英特爾和AMD的市場(chǎng)局限。鑒于英特爾10nm工藝持續(xù)跳票，這種令人不安的更有利于AMD的可能性越來(lái)越明顯了。
除了長(zhǎng)期問(wèn)題之外，由于10nm工藝的延遲，英特爾還面臨重大的短期問(wèn)題。正如我們之前討論的那樣，英特爾的芯片組也開始使用14nm工藝，這對(duì)14nm的產(chǎn)能造成了額外需求。為了和AMD競(jìng)爭(zhēng)，英特爾一直在增加其臺(tái)式機(jī)、筆記本和服務(wù)器解決方案的內(nèi)核數(shù)量。內(nèi)核數(shù)量的增加將對(duì)英特爾的產(chǎn)能、運(yùn)行指出和利潤(rùn)率帶來(lái)不利影響。
而且，10nm工藝一再推遲也意味著其7nm也可能會(huì)遭遇跳票問(wèn)題。果真如此，英特爾的工藝將成為累贅而不是資產(chǎn)了。