错失一个时代后,英特尔开始“抄袭”台积电

划重点:

1.在芯片制造上,过去英特尔一直采用IDM模式,从设计、生产、封装、到销售全都自己操办,打遍天下无敌手。

2.半导体行业是典型烧钱又耗技术的行业,技术和资金到达一个量级后,IDM模式反而成了前进的掣肘,10nm的失败成为英特尔下坡路的关键节点。

3.台积电定位很明确:只做下游的制造,成功证明了半导体行业分工做得越细,在某个领域越拔尖,扎得更深,就能跑得越快。

4.如今英特尔寄希望于IDM2.0战略复兴,但最大的挑战——客户是谁?目前苹果、英伟达、AMD们都不太可能。

文 / 知勇,锦缎研究院

“年年挤牙膏,终于挤不动了”、“英特尔这几年真是弱”,看到英特尔史上最糟糕财报之后,很多人的感受是,英特尔时代要落幕了。

英特尔日前发布2022年四季度财报,财报显示,英特尔营收同比大降超3成,净亏损6.6亿美元。财报发布后,投资者们果断用脚投票,盘后英特尔股价暴跌9.7%。

而就在此前半个月,台积电发布2022年四季度财报,营收同比增长42.8%,净利润同比增长78%。

同样都是在芯片行业大幅收缩、退烧的大环境下,为什么台积电和英特尔,交出了截然不同的成绩单?

图:英特尔CEO基辛格和台积电CEO魏哲家

01 英特尔向下,台积电向上

1、IDM模式缔造英特尔时代

在很多80后、90后的印象中,蓝色的“Intel Inside”标签是一种科技的象征。

在PC时代,英特尔毫无疑问是行业霸主,坐拥个人电脑和服务器的CPU市场。与此同时,市场上还有微软这位强大的同盟军在操作系统上为之保驾护航,使得英特尔引以为傲的x86处理器不可替代。(注:业内称为微软–英特尔体系,即WinTel)

在芯片制造上,过去英特尔一直以来采用IDM模式,即所有环节从设计、生产、封装、到销售全都自己一手操办。

英特尔的商业模式是把芯片设计和制造牢牢捆绑在一起,设计部门不断研发迭代,设计出更新、更快的CPU,制造部门则投资巨额资金,生产出一代又一代的新产品。

在WinTel时期,英特尔凭借IDM模式可谓打遍天下无敌手,稳稳当当地坐着头把交椅。

时至今日,尽管英特尔已经颓势日显,但IDM模式在行业里依旧占据较高权重。

根据KnometaResearc的数据,截止至2021年底,全球IC晶圆的总产能为2160万片/月,其中三星、台积电、美光、SK海力士、铠侠,前五大公司合计占比57%,达到1221万片/月,这当中,除了台积电,三星(部分)、镁光、SK海力士、铠侠都是IDM模式。

对IDM模式,英特尔则仍然是恋恋不舍,在现任CEO基辛格的操盘下提出了IDM2.0战略,成立代工服务事业部,争夺台积电和三星的份额。

2、10nm成为分水岭

摩尔定律成就了英特尔,也困死了英特尔。

英特尔创始人戈登·摩尔上世纪60年代提出了摩尔定律的概念,即集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过18个月,便会增加一倍。

过去的二十多年,英特尔处理器紧扣“摩尔定律”,从45nm、到32nm、再到22nm,一路都是水到渠成。

在14nm工艺节点之前,英特尔一直保持领先。不论是三星还是台积电,它们都跟随着英特尔的步伐,但是到10nm,英特尔突然无法延续摩尔定律了,两年一次升级的规律被按下暂停键。

英特尔最初的设想是在2017年实现10nm工艺,但此计划破灭,10nm工艺一直难产。为了对全球用户有个交代,英特尔就只能在14nm的字符后面标记字符“+”,也就是在14nm基础之上优化,最多的时候用上了3个加号——14nm+++。

有一段时间,14nm+++成为网友调侃英特尔最多的一个梗,“祖传的14纳米还能再战几年”、“英特尔14nm终极版不应该叫做14nm+++,要学下苹果手机的命名,叫14nmPro Plus Max……”

自家的工厂造不出设计部门的芯片,IDM模式受到前所未有的考验。对英特尔而言,制造环节受限,反过来又会进一步侵蚀英特尔的设计能力,形成蝴蝶效应。10nm工艺之败,也导致7nm芯片的进度大幅度落后。

2019年,时任英特尔CEO的鲍勃·斯旺这样回应10nm的困局,“英特尔对自己超过行业标准的能力过于自信,限制了自己的思维,措施了技术转型的机会,现在承受了后果。”

鲍勃·斯旺口中的后果,就是被竞争对手们赶超,并拉开差距。

2020年7月,英特尔宣布其采用7nm工艺的CPU将推迟半年发布,此举再次震惊行业。时年台积电和三星都已经在接5nm芯片的订单了。

图1:英特尔芯片升级过程 来源:英特尔,中信证券

另一方面,长期在英特尔阴影侧生存的“千年老二”AMD成功逆袭,开始与英特尔硬碰硬竞争。

2018年,AMD全面转向台积电,并发布了由台积电独家代工的面向计算市场的7nm显卡Radeon InstinctMI60/MI50,性能超过同级别的英特尔产品。

最近几年,AMD的销量大幅提升,市占率也逐年提高,不断蚕食英特尔的地盘,而英特尔的衰退则是肉眼可见的。

继2022年二季报首次亏损之后,英特尔四季度净亏损6.6亿美元,毛利率也从2014年的超过60%掉到40%左右。最直观地对比,台积电的毛利率自2020年以来始终保持在50%以上,2022年四季度更是达到了惊人的62%。

过去几年,AMD和英特尔的市值多次出现交叉,不久之前的1月31日,伴随着英特尔的财报暴雷,AMD再次实现了市值对英特尔的反超。

3、台积电后来者居上

在台积电创办的二十余年里,一度是以英特尔”小弟“的角色存在。

与英特尔的IDM模式不同,台积电的商业定位从一开始就很明确:只做下游的制造,不和客户在芯片设计上竞争。

但是在英特尔“统治”下,台积电的起家并不容易。2014年“斯坦福工程英雄”讲座活动上,张忠谋这样回忆台积电的创业生涯,“单一的代工模式这种创新,在早期类似一种‘先有解决方案,再寻找需求’的概念,我们提供的是代工平台,但在当时没有人需要这样的平台,因为当初几乎少有无厂半导体公司,现有的无厂半导体公司也不需要台积电,而是更愿意去找日立、东芝、英特尔,这种现象直到90年代开始才有所改变,我们的存在,也极大加速了无厂半导体公司的诞生。”

台积电的发展过程中,不得不提到苹果公司。

从2014年开始,自研芯片的苹果开始将芯片代工订单交给台积电。收获苹果这个大客户后,台积电不但获得了技术快速进步的机会,还收获了今后十年的业务增长。

更重要的是,与英特尔分手后,苹果的业务仍然推进顺利,这给其它厂商一个很好的示范效果——我们不必非要在英特尔那里“买”芯片,可以试着找台积电代工。毕竟台积电的交付周期更短,成本更低,于是,台积电的订单纷至沓来,高通、英伟达、AMD等几乎所有芯片设计巨头都已和台积电合作。

公开数据显示,2014年台积电全年实现1482亿元人民币的营收,这个数字到2022年,达到了5025亿人民币。

至此,台积电开始有了和英特尔分庭抗礼的实力。如今,台积电已经成为全球最大晶圆代工企业,占据晶圆代工半壁江山。

在工艺节点上面,台积电已经宣布量产3nm工艺,足足领先英特尔一个身位。得益于高端制程芯片销量快速增长,其营收和净利润屡屡创下新高。

作为后来者,台积电顺利改写了世界芯片制造的权力格局。另一边,当年芯片霸主却成了追赶者。

图2:晶圆代工市场格局 资料来源:Counterpoint

02 半导体行业的更迭路径

过去几年,大家总是调侃英特尔是一家牙膏厂,每次提升的那点可怜性能总是被软件用光了。但是可能很多人并不知道,英特尔其实也是无可奈何,不是他实力不够,而是芯片设计和制造的难度远比想象中的高。

更重要的,对英特尔来说,IDM模式注定是一条越走越窄的路。

1、“双高”现象压倒英特尔

众所周知,半导体行业是典型烧钱又耗技术的行业,可以理解为“双高”现象,这个趋势目前已经越来越明显,也是压倒英特尔的关键因素。

先看技术维度,半导体技术进步主要遵循摩尔定律,即芯片上集成的晶体管数量平均每隔18个月就会翻一番,性能也提升1倍。在这种发展速度下,电路结构越来越复杂,加工工艺的要求也越来越高。

所以到最后行业呈现的割裂现象就是越到高端制程,行业玩家越来越少。在10nm工艺节点,已经只剩下台积电、三星、英特尔。

可以说,芯片制造行业注定是一条英雄寂寞的道路。

图:随着制程工艺提高,行业玩家逐渐减少 资料来源:英特尔,中信证券

再看资金壁垒,随着工艺节点提高,新一代生产线所需的投资额成倍甚至数十倍地增加。举例来说,2020年台积电宣布在美国投建的5nm工厂投资额约合120亿美元,未来3nm产线的投资额预计将达到惊人的200亿美元。

图:不同制程下每5万片晶圆产能的设备投资(亿美元)资料来源:天风证券

为了更进一步理解半导体的资金壁垒,我们看下台积电的历年资本开支。2021年,台积电的资本支出再创新高,达到300亿美元,其中研发支出约为45亿美元。

一言以蔽之,芯片制造是一项需要大量资金维持的高难度技术动作。

图:台积电历年资本开支 资料来源:中原证券

2、分工模式成就台积电

回到英特尔身上,了解半导体“双高”现象,其实也就不难理解英特尔为什么会出现挤牙膏现象。诚然,英特尔这个巨无霸企业有大量的资金和技术人员,但是做芯片一条龙服务既要投入制造又要投入设计,还要做封测。

相比之下,台积电只用集中精力在制造环节,两者最终的表现可想而知。

专注制造环节的台积电,正是将代工技术做到极致,每年投入超百亿美元死磕制造环节,最终实现了制程工艺的全面领先,改变了行业规则。

专业分工这套逻辑在AMD身上也得到验证,在分拆掉格罗方德业务之后,定位变成了无厂半导体设计公司,将代工业务转交台积电,成功扭转下滑颓势。

MercuryResearch的最新调研数据表明,AMD在包括桌面处理器,移动处理器和服务器处理器的x86处理器整体市场当中,份额达到31.3%,而在2020年第一季度,AMD的份额还只有14.8%。

虽然英特尔沿用的IDM模式可以将所有核心环节掌握在自己的手中,但是当技术和资金到达一个量级后,即面临“双高”现象挑战时,反而成了技术进步的最大掣肘。类似地,在芯片设计环节,英特尔面临的高通、英伟达等顶尖对手,胜算同样不高。

实际上,半导体领域与工业领域的发展规律恰恰相反。大部分工业领域强调垂直一体化,比如光伏、动力电池行业。行业龙头先单点突破,某一个领域做大做强,再延伸补强其他产业链环节,最后打造产业链一体化,实现降本增效。

然而半导体行业已经形成术业有专攻的典型规则,分工做得越细,在某个领域越拔尖,扎得更深,就能跑得越快,行业地位自然更稳固。

其次,半导体行业的分工合作是更优的风险分担机制。台积电的高额资本开支由高通、英伟达、AMD等芯片设计公司共同分摊,而英特尔只能内部消化。

第三,代工模式的技术进步是最快的。台积电的客户是全球顶级芯片设计公司,可以更快更多地积累一流芯片制造能力。这也是为什么台积电可以在成本和技术上面降维打击其它晶圆厂,而IDM模式里面每个环节里只要有一个落后了,出现重大障碍,整个产品的进度都会受到拖累。

正所谓皮之不存,毛将焉附,没有制造能力,再高端的技术只是设计图纸。

不难发现,以台积电为代表的晶圆代工模式,可以更好地突破技术和资金壁垒。走IDM路线的英特尔比不上单押制造环节的台积电,有其必然性,并不是前者的研发能力不强,而是很难做到齐头并进、孤独一掷地投入,最后输出的是挤牙膏式技术创新。

未来分工合作这个模式,大概率会演化成为行业新路径,每个环节由单独的公司负责,然后几家公司携手制造出最优的芯片。

去英特尔大包大揽的时代正在成为历史。

3、英特尔进入衰退的长夜?

如今的英特尔,与昔日的辉煌相比,早已是另一番景象。在营收、净利润双双大幅下滑的颓势之下,资本选择夺路而逃。在过去12个月中,英特尔的股票已经下跌了近40%。

英特尔的成功很大程度上得益于对于个人电脑的把握,并在摩尔时代,引导行业往自己有利的方向发展。而在后摩尔时代,业务众多的英特尔已经跟不上技术进步的速度。在新的游戏规则里,台积电们显然抢到了和英特尔竞争的制高点。

实际上,早在2017年左右,英特尔跑不赢摩尔定律的隐患已经显现,只是财务的恶化滞后于业务已陷入泥潭这个事实,进而未在当年财报上面体现。从资本市场中可以看到,过去几年英特尔的股价已停滞不前,华尔街精英们对英特尔的信心已经不足,他们开始担心这颗奔腾的“芯”还能跳动多久。

图:英特尔股价图 资料来源:谷歌

如果拿当年的老对手对比,英特尔的衰落就更明显。英特尔的命运风雨飘摇,而“轻装上阵”的AMD蒸蒸日上。比如在服务器芯片领域,英特尔曾一度控制99%的市场份额。现在已经被AMD夺走了接近15%的市场份额。根据摩根大通的分析师预计,未来AMD的市场份额将继续增至30%以上。

值得注意的是,根据财报数据,英特尔2022年第四季度的库存金额达到了132亿美元,可谓内忧外患。

难道英特尔甘愿坐以待毙吗,对自己的危机毫无察觉?实际上,即便时光可以倒流,英特尔能更早意识到IDM模式的命门,仍然无法避免今日之被动,因为它内部的问题没法解决。

归因下来,英特尔家大业大,体系臃肿,加上涉及的产品类型非常广,很难一刀切换掉IDM模式,即船大掉头难。在2018年上任的CEO鲍勃·斯旺曾经主导英特尔走AMD的路线,也就是把制造部门独立出去,但最终他没能调整这艘巨轮的行驶轨迹。

图:IDM2.0战略图解 资料来源:英特尔

3年之后,新CEO基辛格上台后,希望扭转局势,制订了IDM2.0战略。简单概括为三部分:主要产品依旧发挥IDM模式余热,自己设计、自己制造;部分产品采用无厂半导体公司模式(Fabless),由外部代工厂代工;自身的代工厂,开放一部分产能给第三方无厂半导体公司。

为落实IDM2.0计划,英特尔继续大开大合的动作。2021年3月,英特尔宣布投资200亿美元在美国亚利桑那州新建两座工厂;一年后,英特尔宣布将投资200亿美元在美国俄亥俄州新建两座工厂。

不过,这条路并非坦途大道,英特尔最大的挑战是要解决客户来源——什么样的客户愿意将芯片图纸交给英特尔,英特尔又能为客户提供什么样的工艺?与台积电还在合同蜜月期的苹果、AMD、英伟达们,目前看起来都不太可能。

用数据说话,2022年第四季度,英特尔代工服务收入仅为3.2亿美元,算下来还不到台积电两天的收入。

更严重的危机已经袭来,按照英特尔第一季度财报指引,其盈利能力还将进一步恶化,预期2023年一季度营收在105至115亿美元区间,毛利率降到39%,每股亏损0.8美元。(注:当前半导体行业景气度向下,台积电也难以独善其身,虽然现在的财报很亮眼,下半年同样会有压力)

截止目前,昔日“小弟”台积电的市值已达到4900亿美元,而半导体行业缔造者英特尔却仅剩下1200亿美元,前者是后者的三倍有余。具有象征意味的是,去年三季度以来巴菲特老爷子大举买入台积电,现已成为台积电第五大股东。

不可否认,过去很长时间英特尔不断地为全世界提供越来越好的处理器,直接推动了个人电脑的普及,但英特尔已经不是当年那个叱咤风云的公司了。

时代的车轮滚滚向前,不论当初多么辉煌,抛弃你的时候可能连个招呼也没有。拥戴新王的山呼海啸之声,已然湮没了旧王渐行渐弱的扼腕之叹。

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