去年夏天,英特尔为何“崩盘”了,5年后能反超吗

2020年夏天,芯片巨头英特尔似乎已蓄势待发,准备迎接一场大胜。然而,麻烦却接踵而至。市场研究公司Forrester Research的研究总监格伦·奥唐奈(Glenn O‘Donnell)解释说:“简而言之,英特尔将一切都搞砸了。”

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英特尔被迫向全世界宣布,该公司更先进的芯片制造工艺需要再推迟几年,实际上这意味着英特尔已经承认再次落后于竞争对手。

在经历了多年的错位押注、制造延迟和领导层更迭之后,这家此前无可争议的芯片制造之王发现自己面临着几十年来从未面临过的竞争,同时也发现自己正处于公司的谷底。2020年,英特尔被迫承认,它将大幅延迟推出其最近更名为Intel 4的7纳米节点。这促使高管层大批离职,并承认英特尔可能不得不面对不可想象的事情,即将自己的制造业务外包出去。

英特尔设法挺过了去年夏天遭遇的地狱式挑战,代价是被迫自上而下彻底重新反思自己的业务。现在,该公司任命了新的首席执行官,制定了新的计划,并迎来了一个渴望更多芯片的市场。英特尔设定了雄心勃勃的目标,展示了其最详细的工艺流程路线图,并大胆承诺,如果其能避免过去十年熟悉的陷阱,就会在2025年之前重新夺回处理器行业的领导地位。未来几年将是个决定生死成败的救赎时刻,要么英特尔选对了路线,要么从此陷入万劫不复的境地。

奥唐奈表示:“这不是突然之间发生的事情。许多不利因素不断累积,随着时间的推移,直到导致了整件事情的崩溃。”多年来,英特尔始终在走下坡路,但正是在去年那个夏天,以及7纳米工艺推出的延迟,导致这家芯片巨头正面的裂缝开始看起来更像悬崖深谷。

奥唐奈补充说:“纵观英特尔的历史,直到最近,制造业务始终是英特尔最神奇的法宝之一。英特尔的秘密武器之一就是制造业创新,这就是为何7纳米工艺推迟如此令人尴尬的原因。这在心理上对整个公司乃至整个市场都是一次巨大的打击,因为这意味着英特尔不再有秘密武器。”

英特尔今天仍在生产自己的芯片,这在业界已经变得相当罕见。绝大多数科技公司都没有自己的芯片生产工厂,这意味着他们将芯片的制造外包给其他公司,即使他们自己设计芯片。AMD、英伟达、高通、苹果、联发科和博通都是当今无工厂公司的典型例证。

英特尔是为数不多的仍在自行设计和制造硬件的计算机芯片公司之一,它可以根据自己的规格和目的设计制造工艺的每个部分,而且对产品的实际制造拥有无与伦比的控制权。英特尔实际上拥有自己的工厂,也是目前美国唯一一家仍在生产芯片的大公司。几十年来,制造业始终是英特尔最大的优势之一。但事实是,该公司未能实现7纳米工艺的预期,而此前该公司刚刚从10纳米的延迟中恢复过来,这同样是一个巨大的打击。

开局良好,准备重回正轨

在科技行业中,当我们谈论半导体工艺流程(比如10纳米、7纳米或5纳米)时,我们主要是在讨论营销术语。今天的芯片实际上没有10纳米或7纳米大小的晶体管。取而代之的是,这些节点被用作近似的世代术语,以表面光制造技术的重大进步何时到来。

每个节点提供的主要内容是更大的晶体管密度,即一个空间中可以容纳的晶体管数量。节点越小,你可以安装的晶体管就越多,尽管不同制造商的确切数字往往会有很大差异。例如,英特尔10纳米节点技术和晶体管密度与台积电和三星的7纳米芯片大致相当,这促使英特尔最近进行了品牌更新换代。

英特尔去年开局良好。该公司宣布了其Tiger Lake芯片(严格来说是该公司第三代10纳米芯片设计),同时也见证了该公司酝酿已久的Xe GPU架构首次亮相,使其迎来了令人兴奋的新一波处理器浪潮,在长期以来始终被视为英特尔弱点之一的领域(图形)也拥有了强大的能力。这些芯片提供了很好的性能,尽管它们仅限于低功耗笔记本电脑。10纳米和英特尔新显卡的等待被证明是值得的:新芯片在发布时在单核性能上超过了AMD,而且它们实际上没有辜负炒作。

还有更多的事情要做:英特尔只为其最弱的笔记本电脑产品发布了10纳米芯片。如果你购买的是一台轻薄的电脑,它将比以往任何时候都要好,因为新架构节点带来了所有性能和能效的提高。但该公司花了近1年时间才发布了功能更强大的H系列Tiger Lake芯片,这些芯片用于专为游戏和视频编辑而设计的更强大笔记本电脑。而且英特尔还没有将台式机芯片迭代到10纳米工艺,这对今年的芯片会产生潜在的不利影响,因为今年的芯片试图将10纳米的设计融合到14纳米的架构上,结果令人喜忧参半。

设计大咖离职引发连锁反应

在多年的制造延迟之后,英特尔似乎正在重回正轨。但是进入2020年6月以后,英特尔的麻烦又回来了。经验丰富的工程师吉姆·凯勒(Jim Keller)宣布,他将因“个人原因”离职。凯勒是芯片设计界的大咖,他帮助苹果开发了A系列芯片,帮助AMD开发了Zen架构,帮助特斯拉开发了自动驾驶电脑芯片。英特尔于2018年将凯勒请入董事会,虽然该公司并未公开他除了领导英特尔芯片上系统(SoC)开发和集成团队之外的职责,但他的工作很明确:作为英特尔上万人半导体工程团队的领导者,他要让英特尔重回正轨。

凯勒以在公司短期工作而闻名,他经常会突然加入进来,启动某个项目,然后在焰火开始之前离开。但他在英特尔工作不到两年就突然离职,这是他迄今最短的任期之一,也是英特尔噩梦夏季的一个不吉利的开端。

但就在几天后,英特尔迎来了更多的坏消息,苹果在2020年全球开发者大会(WWDC)上宣布,它将改用自主设计、基于ARM架构的芯片,放弃使用了十多年的英特尔处理器。理由与2005年苹果首次从PowerPC转向英特尔时类似,即这家Mac制造商对英特尔的路线图进行了权衡,发现该路线图最近已经出现了大量延误,无法跟上自己的步伐。

苹果在2019财年第二财季财报中采取了更进一步举措,直截了当地将该季度Mac销量下降归咎于英特尔的处理器供应问题。苹果首席执行官Tim Cook(Tim Cook)当时指出:“我们相信,如果没有这些供应限制,我们的Mac电脑收入将会比去年有所增长。”

至少有一位英特尔前工程师证实了这种挫败感,直言不讳的英特尔首席工程师弗朗索瓦·皮德诺埃尔(François Piednoël)称,苹果更换芯片至少在一定程度上是因为该公司Skylake芯片的质量保证不佳。但是,改用ARM架构芯片不仅仅是苹果受够了英特尔的拖延,也是这家最具影响力的科技公司向世界宣布,英特尔的芯片已经不再符合标准了。

库克在发布会上说:“当我们做出大胆的改变时,只有一个简单而充分的理由,那就是我们能生产出更好的产品。”对于苹果来说,弃用英特尔芯片是让Mac实现飞跃的必要选择。果不其然,苹果首款自主研发的M1芯片在各个方面都超出了预期,在去年晚些时候上市时颠覆了我们对笔记本电脑性能的概念。

先进制造工艺延迟发布

但这一切仍然是英特尔最大灾难迫在眉睫的前奏:英特尔在2020年第二季度财报电话会议上宣布,该公司在其7纳米制程中发现了一种“缺陷模式”,使进展至少推迟了一年。下一代芯片最初定于2021年晚些时候发布,这是英特尔重回正轨并赶上台积电等其他芯片制造商战略的关键部分,现在被推迟到2023年初。

这对英特尔来说是个大问题。正如计算机工程教授、计算机体系结构首席研究员娜塔莉·恩赖特·杰杰(Natalie Enright Jerger)所解释的那样,芯片制造商可以通过两种主要方式来提高性能:一是添加新设计,比如在芯片上放置更多内核或新的AI加速器;二是增加更多晶体管,这些晶体管主要来自新的更小架构。如果不能缩小节点,它们将失去性能提高的两个关键驱动因素之一。他们仍然能够创新,但无法获得AMD拥有更多晶体管所带来的额外优势。

AMD也是台积电更先进生产工艺的受益者,其Ryzen芯片自2019年以来始终使用7纳米工艺生产,当其5纳米Zen 4芯片在2022年发货时,AMD可能会再次超越英特尔。

英特尔实际上是在一只手被绑在背后的情况下参与竞争。事实上,英特尔始终在紧跟自己的步伐,这证明了其内部生产提供的优势,以及其独特Foveros封装技术等方面的创新,所有这些都是前面提到的“秘密武器”。但新架构的持续拖延表明,英特尔的这种把戏只能维持这么长时间。

制定复兴战略恢复昔日荣光

夏季事件的影响来得很快。在7纳米节点延迟的新闻传出后不久,英特尔前硬件主管文卡塔·伦度金塔拉(Venkata“Murthy”Renduchintala)宣布离职。英特尔前首席执行官鲍勃·斯旺(Bob Swan)由帕特·盖尔辛格(Pat Gelsinger)接替。

盖尔辛格是英特尔的前工程师,最出名的是在20世纪80年代帮助开创了英特尔最早的诸多创新,并担任了该公司的首任首席技术官。盖尔辛格受聘的目的是帮助纠正局面,这是英特尔在向员工和世界发出的一个信号,表明该公司希望认真对待芯片业务,再次发挥自己的优势。

盖尔辛格已经不失时机地宣布了新的英特尔“IDM 2.0”战略,该战略将使英特尔将部分芯片生产外包给台积电和三星电子等其他公司,通过新的英特尔代工服务(Intel Foundry Service)业务,努力将英特尔打造为其他公司的芯片制造商,并制定一个雄心勃勃的目标,即到2025年让英特尔重返尖端芯片设计的前沿。

新宣布的路线图是英特尔一段时间以来分享的对其未来产品最详细的展望,重新命名其技术节点,以便更好地将它们与竞争对手联系起来,是这个战略的一部分。该公司发表了一份重要声明,表明它有重返市场的计划。英特尔执行副总裁米歇尔·约翰斯顿·霍尔萨斯(Michelle Johnston Holthaus)表示:“我们已经有了坚实的基础,前方也有激动人心的战略愿景。”他强调了公司的新投资和路线图。

但要实现路线图需要克服许多挑战。不可否认,这家曾经以CPU制造闻名于世的芯片公司已经落后了。虽然它宣布了新的计划,比如投资200亿美元在亚利桑那州建新工厂,听起来令人印象深刻,但这些都是需要数年时间才能收回的赌注。与三星和台积电等竞争对手相比,它们的规模也相形见绌。三星宣布在十年内向半导体生产投资1160亿美元,台积电宣布计划在未来三年投资逾1000亿美元扩大产能。

即使是英特尔的新路线图也不能保障其未来。英特尔有很多雄心勃勃的目标,包括在2023年推出拖延已久的7纳米Intel 4芯片,以及在2024年推出Intel 20A下一代晶体管架构。但英特尔正在摆脱最近10纳米和7纳米工艺延迟带来的困境,需要确保其在这些领域设定的计划不会遇到可能席卷整个PC行业的类似障碍。

三星和台积电等竞争对手已经在加快推出具有更高晶体管密度和更先进技术的下一代芯片,这意味着AMD和高通等新恢复活力的竞争对手将等待填补英特尔的空白。正如奥唐奈解释的那样:“他们现在必须跨越式发展,仅仅迎头赶上远远不够。”

去年夏天的遭遇给英特尔敲响了警钟,这是一个明确的迹象,表明多年的延迟和错失机遇是英特尔不能再继续承受的代价。自那以后,英特尔在这一年中做出的改变是正确的,包括召回经验丰富的领导者和硬件设计师,并专注于让其半导体业务重回正轨。英特尔将不得不重新获得客户的信任,重建其作为OEM和客户可以信赖的领导者声誉,并表明它仍然可以在芯片的尖端参与竞争。去年是英特尔迈出的良好第一步,现在轮到它兑现承诺了。

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