幾年前英特爾還是半導體設計和制造的王者，但最近幾年隨著摩爾定律的突破越來越難，英特爾在工藝方面的進展速度開始變慢了。但其實這不是英特爾一家的問題，而是整個行業(yè)在工藝方面的進展都變慢了。

有些人因為“英特爾遲遲不推出5nm芯片”而認為英特爾在工藝上已經脫離業(yè)界先進隊伍，并且以此為核心提出了一系列觀點，例如：

1、因為英特爾在“5nm”市場上沒有相關份額，所以英特爾沒有高端芯片；

2、英特爾錯過了AI市場的發(fā)展機遇；

3、英特爾已經敗給了英偉達、AMD;

4、人工智能的熱潮主要利好英偉達；

5、市場對英特爾的振興計劃沒信心，股價遠遠落后于半導體行業(yè)整體水平；

6、英特爾的長期市場表現(xiàn)也大大落后于各個主要競爭對手；

…..

這些觀點看似合理，實際上漏洞還是很大的。特別是這些高度依賴一個核心觀點，就是英特爾在“5nm”市場上的表現(xiàn)問題，并且他顯然是將“5nm”芯片當成了高端芯片的標準，這其實是英特爾被工藝命名坑了。

由于半導體工藝可能離大家的生活比較遙遠，所以我們先拿大家更加熟悉的手機舉個例子。一般來說手機型號中數(shù)字越大，手機就越新，性能往往就越強。但這第一要建立在同品牌同系列的基礎上，比如華為Mate40大概率比華為Mate30性能強。

現(xiàn)在假如你要去手機店買一個手機，你原來在網上看好的是iPhone14，但去了之后店員一直給你推薦華為Mate20（2018年發(fā)布），而且店員還介紹說：這可是華為的20系列手機，比蘋果的14系列手機高了好幾代，性能強很多。

對于具備一定知識的數(shù)碼愛好者應該一眼就能看出這是個騙子。選手機怎么能只看型號中的數(shù)字呢？但這種事放在芯片領域卻能“大行其道”。

01

工藝命名游戲

對于了解半導體行業(yè)的朋友來說，摩爾定律大家應該是比較熟悉了。摩爾定律是戈登·摩爾的經驗之談，他發(fā)現(xiàn)每隔18-24個月，芯片上晶體管數(shù)目就增加一倍。

為了使晶體管密度翻倍，每個晶體管尺寸需要縮小為原來的0.7倍，因此工藝節(jié)點也是以前一代工節(jié)點的0.7倍命名。例如350nm（0.35微米）下一代工藝就是250nm（0.25微米）。

一開始業(yè)界的發(fā)展還是比較符合摩爾定律的，該翻倍翻倍。業(yè)界也有著相對統(tǒng)一的標準。但后來晶體管密度翻倍變得異常困難。對此，業(yè)界出現(xiàn)了兩種解決方法。以三星、臺積電為代表的一些企業(yè)認為，應該棄“摩爾定律”于不顧，就是當工藝上有一定的提升的時候就可以用下一代工藝名稱命名。而英特爾選擇在10nm這個節(jié)點硬抗一下，不管再苦再累，這代工藝的晶體管密度就一定要翻倍。英特爾選擇這么做，除了技術和企業(yè)戰(zhàn)略上的考慮其實還有一個原因，戈登·摩爾是英特爾創(chuàng)始人之一，所以英特爾這家企業(yè)無疑是“摩爾定律”的天然擁護者。

不過話說回來，三星、臺積電等企業(yè)選擇了“工藝具有一定提升就用下一代工藝名稱命名”這條道路。但這“一定提升”可沒說有多一定。

所以最終就演變成了大家都按自己的節(jié)奏給工藝起名字，不同廠商之間同名稱工藝之間差距非常大。

舉個例子來說，三星于2022年06月30日宣布基于3納米（nm）全環(huán)繞柵極(Gate-All-AroundT,簡稱 GAA)制程工藝節(jié)點的芯片已經開始初步生產。而臺積電的3納米則基本要等到同年的12月29日。

看到這些消息你是不是覺得三星“首發(fā)”了3nm工藝，所以三星是業(yè)界最強的半導體制造公司？甚至可能還會說“截至2022年12月前，三星是業(yè)界唯一一家能提供3nm工藝的公司”。

但是吧，三星的首個3nm工藝（3GAE）晶體管密度比臺積電5nm工藝（N5）要低。要知道臺積電的N5工藝可是2020年的事了。那這時候如果臺積電把自己的N5改個名字叫“3nm”，那是不是就變成了臺積電首發(fā)3nm工藝了？

對于廠商來說，自己的工藝叫什么名字其實都沒有關系。就像中芯國際有“N+1工藝”、“N+2工藝”。在存儲芯片制造領域以美光為例，有1β、1γ與1δ工藝。

所以當我們要分析對比這些工藝的時候一定是要用客觀參數(shù)進行分類對比，比如經典的晶體管密度，或者現(xiàn)在更加流行的PPA。 PPA：Performance（性能）、Power（功耗）、Area（尺寸）三者的縮寫。

而不能因為一個廠商發(fā)布了一個名字叫“幾納米”的工藝，就認為這個廠商的技術先進或者落后。對于一款“技術產品”，僅憑名字判斷這個產品怎么樣，而不去了解產品的具體性能參數(shù)，這個事其實是非常離譜的。

當然這個問題對于半導體行業(yè)來說算個歷史遺留問題，畢竟之前業(yè)內的工藝名稱-晶體管密度-物理尺寸之間是有對應關系的，但業(yè)內一些大廠開始憑借自己的意愿給工藝起名之后，這個關系實際上被斬斷了?？梢赃@么說，對于28nm以下的工藝，用工藝名稱進行分析已經很不嚴謹了。對于10nm以下的工藝，用工藝名稱進行分析則完全沒有現(xiàn)實意義。

相信大多數(shù)讀到這里的讀者已經明白了，標題中的“有生之年也許再也見不到英特爾的5nm芯片”的意義其實和“有生之年也許再也見不到蘋果的iPhone 9”一樣，其實最多也就是個文字游戲。英特爾要發(fā)布也是Intel 4芯片，不會有5nm芯片了。

02

英特爾對于10nm的挑戰(zhàn)——三英戰(zhàn)呂布

如果要用一個故事情節(jié)來形容英特爾當年對于10nm的挑戰(zhàn)，那么《三國演義》中的三英戰(zhàn)呂布是很貼切的。

英特爾當年在業(yè)界的地位就像呂布，很能打，也有著相對過硬的技術積累。而他要挑戰(zhàn)的“10nm”是要堅持摩爾定律、晶體管密度翻倍的10nm。而當時業(yè)界的臺積電、三星都覺得晶體管密度翻倍太難了，所以開始選擇了穩(wěn)步推進，一次就提升一點。這點也和當年呂布面對的環(huán)境相似，在當年的“業(yè)界”，1V1單挑才是常態(tài)，像呂布這樣1V3其實難度很大的。不過，那畢竟是呂布啊，那畢竟是英特爾啊。接下來咱們就該聊聊英特爾面對的困難了。

多重曝光：簡單來說就是在芯片制造的過程中，將本應一次曝光的圖形分成兩次甚至更多次曝光來制作。這樣就可以在一定程度上突破光刻機的限制，制造出更加精細的芯片。比如臺積電就在這種技術的加持下用DUV光刻機制造了臺積電初代的7nm芯片。但這項技術對于晶圓的對齊、制造過程中的一些誤差控制是有嚴格要求的。每增加一次曝光，需要投入的技術成本是飆升的。所以對于商業(yè)芯片來說，一般只能進行有限次的多重曝光。而英特爾在攻克10nm時則是激進地將2次曝光提升到4次曝光。臺積電從2次曝光提升到4次曝光用了3年多，而且中間還有3次曝光作為過渡。所以這對于英特爾來說，難度其實很大。

COAG (contact over active gate)有功柵極上觸點：柵極觸點堆疊在晶體管柵極上方而不是在其側面的一種工藝特性。

dummy gate虛擬柵極：一個放置在邏輯單元的邊緣將單元與單元隔離，但不屬于晶體管的柵極。傳統(tǒng)工藝每個單元使用兩個虛擬柵極；英特爾的10nm工藝只需要一個虛擬柵極，從而提高了晶體管的密度。

實際上英特爾要解決的難題肯定不止這些，在其中有很多技術的應用可以算是“激進”。而最終的結局也如同“三英戰(zhàn)呂布”一樣，英特爾的10nm工藝延期，給了臺積電、三星追趕的機會。

03

股價與技術

股價與技術對于目前的英特爾來說是一個非常矛盾的問題。英特爾原來有一個財務出身的CEO司睿博（Bob Swan），他的工作重心很大程度上放在了股價上。在他任期，他多次靠大量回購股票來拉升股價。但由于技術上的發(fā)展不順利，最終也沒有取得太好的效果。

而技術出身的帕特·基辛格（Pat Gelsinger）擔任CEO之后，工作重點則放在了技術發(fā)展上面，大量的資金投入到了研發(fā)和擴大生產上。

不過這其實會帶來一些問題，EUV的生產線（采用EUV光源光刻機的對應芯片生產線）占地面積要比DUV生產線面積大，只能通過擴建舊廠或者建新廠來部署EUV的生產線。并且EUV的設備比DUV貴很多，所以擴大一個晶圓廠的生產并且發(fā)展先進工藝是非常燒錢的。而這樣“燒錢”的行為帶來的直接影響就是財務報表在短期內“不好看”，這些“燒錢”行為本質上是在備戰(zhàn)未來，真正產生效益起碼要5年后，但短期內錢確實就這么“燒掉了”。與此同時，PC行業(yè)遇冷也給英特爾造成了一個大大的暴擊。

最終的結果就是，2022年英特爾合并凈利潤相比前一年降低了大概59.65%，只有區(qū)區(qū)80.17億美元，而被一些人更為看好的AMD在2022年的合并凈利潤則達到了13.2億美元。而財務報表不好看往往會意味著股價不好看。所以對于英特爾來說股價與技術可能暫時只能選一個了。

而AMD相較英特爾“資產比較輕”，沒有晶圓廠的束縛。不必承擔工藝研發(fā)失敗的風險，但往往也意味著要將這部分利潤拱手送給其它晶圓代工廠（比如臺積電）。而英特爾加大了自己主營業(yè)務的投資，就需要承擔先進工藝研發(fā)失敗的風險。成了，就掙大錢。不成，就倒大霉。而且在2022年第三季度財報中，英特爾稱“Intel 20A和18A：第一批內部測試芯片已流片；正在為一家主要的潛在代工客戶在晶圓廠中進行內部測試芯片的生產”，只要量產時間和細節(jié)不翻車，重回晶圓制造業(yè)界第一并不是難事。

關于Intel 20A工藝的詳細信息可以參考我們往期的文章《英特爾能靠“Intel 20A”工藝重回芯片制造的霸主地位嗎？》

04

戰(zhàn)略上的得與失

對于英特爾來說，在芯片這個領域無疑是群敵環(huán)伺。

從圖上我們可以看出， 2022年PC行業(yè)遇冷之后，英偉達和AMD兩家公司加在一起的營收、加在一起的合并凈利潤距離英特爾的差距越來越近。隨著英偉達、AMD追趕的腳步逐漸變快，也許過個幾年甚至會出現(xiàn)英偉達+AMD可以和英特爾打個平手的局面，這其實會給業(yè)務線鋪開的英特爾造成一些壓力。但如果只看單個公司之間對比的話，英特爾目前還是游刃有余的。英特爾目前的盈利能力還是明顯超過這兩家的。

另外這些年英特爾對于人工智能、無人駕駛、5G、虛擬現(xiàn)實、機器人、精準醫(yī)療都有著廣泛的布局，但其中的很多產品公眾的認知度是不高的。

以AI領域為例，除了主營的CPU以外，英特爾還陸續(xù)推出了例如至強融核（Xeon Phi）協(xié)處理器、FPGA、神經計算棒、GPU Flex、開源的OpenVINO?工具套件等等一系列針對AI領域的產品。

現(xiàn)在在AI領域公眾認知度高的產品恐怕就是顯卡了，當然很多人也是因為顯卡能玩游戲才對顯卡比較熟悉。但是AI領域涉及的芯片其實非常多，公眾對大多數(shù)AI領域的開發(fā)產品認知度都很低。畢竟只有相關行業(yè)的開發(fā)者才會去了解這些產品，反過來說也只有相關行業(yè)的開發(fā)者才會去購買這些產品。

以華為為例，很多消費者對于華為的認知可能覺得華為就是個賣手機的。一些資深的數(shù)碼愛好者可能會接觸到一些華為的通信產品。但一般消費者很少會有人知道華為還推出了一系列AI算力產品。主要還是因為這些設備過于專業(yè)，不適合打游戲。

產品的公眾認知度低就會造成一個不好的影響，就是你不好蹭熱點**的熱度。就比如前段時間大火的人工智能，大家最先想到的芯片廠商可能就是英偉達。不過如果人工智能真能帶給AI行業(yè)一股發(fā)展熱潮的話，英特爾在AI領域的錢是不會少賺的。

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