投资6000亿,攻克4nm技术,超越台积电,英特尔哪来的勇气?

提起芯片制造,大家不约而同地想到了台积电。毕竟全世界一半以上(53%)的芯片是台积电制造的,而且台积电还代表着芯片最新进工艺

但是,现在又有一家公司提出要在未来几年超越台积电,它就是昔日“芯片霸主”英特尔。

英特尔CEO基辛格表示:要在2025年实现3nm工艺,超越台积电。为此,英特尔耗资6000亿制定了庞大的“IDM 2.0”战略,以实现制造、创新和产品的全面领先。

昔日芯片霸主英特尔

上世纪60年代,仙童半导体公司出走了8位天才,人称“8叛逆”。其中,桑德斯带领7名仙童员工创建了AMD,诺依斯、摩尔、格鲁夫创建了大名鼎鼎的英特尔(Intel)

想不到吧!在PC芯片领域杀得你死我活的英特尔和AMD,它们的创始人居然来自同一家公司。

1968年,英特尔在美国加州创建,是一家集设计、生产、封测一体的半导体企业。

英特尔之所以能够成为芯片领域的霸主,得益于三次精准选择。

第一、4004芯片

提起4004芯片就不得不提一个人,那就是特德.霍夫。

霍夫是20世纪最伟大的科学家之一。他毕业于斯坦福大学,在斯坦福获得了电子工程硕士和博士学位,之后又在斯坦福大学做了6年研究员。

1968年英特尔刚刚成立,开始四处招募研究员。在先后遭到IBM、仙童公司的工程师拒绝后,无奈选择了特德.霍夫。

殊不知,这一次英特尔捡了一个大宝。

1971年,霍夫成功设计出了4004型芯片,起初这款芯片是为日本厂商设计的。因为制造工艺问题,无法量产。日本厂商决定放弃这款芯片的所有权。

于是霍夫向英特尔出资6万美元购买其所有权,就这样4004芯片成为了英特尔的囊中之物。

“4004”芯片作在一个3毫米X4毫米的印模上,工艺制程为10微米,拥有2250个晶体管。4bit总线配置、频率为108KHz,每秒运算量为6万次,售价为200美元。

英特尔押宝成功了,4004成为了第一款真正意义上的计算机芯片,它让英特尔获得了微处理器专利,成功赢得了抢跑。

到了80年代,日本厂商疯狂压价存储器价格,销售员笔记本上甚至写下了这样一段话:“定价永远要比英特尔、AMD低10%。如果他们重新开价,你们就再降10%,坚持最低就是胜利。”

这种低价战略,很快就让英特尔陷入了危机。

创始人摩尔、格鲁夫以壮士断腕的勇气,推动了英特尔的业务转型,(英特尔最初的主业为存储器)全面拥抱计算机CPU。

第二、8088处理器

1981年,IBM推出第一台个人电脑5150,这个米色的“大盒子”售价1565美元,相当于今天的30万人民币。

IBM5150重11.34公斤,仅键盘就重达2.7公斤。它采用了微软的DOS系统,并装载了电子表格(Visicale)和文本输入(Easywriter)两款软件。

它的内存仅16K,CPU采用16位英特尔的8088,频率为4.77MHz,约有29,000个晶体管。

IBM5150一经发售就引起了人们强烈的兴趣,在当年就卖出了20万台,到1985年销量超过了100万台。

IBM5150标志着计算机正式走进了千家万户,为每一位人类成员服务。同时计算机游戏也正式登上了历史舞台。

IBM大火,同时火爆的还有英特尔。英特尔开足马力生产8088CPU,但还是赶不上销量,因此英特尔找到了AMD,两家公司开始联手。

短短几年,就卖出了1500万颗电脑芯片,两家公司赚得盆满钵满。

但好景不长,英特尔很快就和AMD算账了。因为AMD不仅为英特尔代工,也偷偷对外销售,这显然会影响到英特尔的销量。

于是从386 CPU开始,英特尔不再和AMD合作,开启了独家生产模式。

第三、奔腾系列

尽管英特尔撕毁了与AMD的合作协议,但AMD好歹也是仙童公司的分支,又与英特尔合作了几年,还是有一定实力的。

AMD一面卖着自己的产品,一面山寨英特尔的386、486。英特尔大为头疼,于是放弃数字命名,开始打造全新的计算机CPU奔腾系列。

奔腾Pro,32位处理器,550万个晶体管,一级缓存16K,二级缓存512,采用了动态存储,优化了代码。

奔腾2升级为750万个晶体管,整合了MMX指令集技术,可以更加流畅的播放影音、图片。

奔腾3的频率达到了750MHz,并且加强了商业媒体、浏览器、通信性能。之后的奔腾4、奔腾5性能更加强悍,彻底的甩开了AMD,成为了桌面CPU的霸主。

之后,英特尔一直保持着桌面CPU的绝对优势,直到今天。

尽管最近AMD非常强势,不断的蚕食英特尔的市场,但截至2022年上半年,AMD在X86处理器的份额为31.4%,与英特尔60%以上的份额仍有很大差距。

在营收方面,AMD2022年第二财季业绩为65.5亿美元,而英特尔为153亿美元。英特尔至今仍是计算机芯片霸主,但在芯片制造方面已经完全被台积电甩在身后。

芯片制造王者台积电

一想到芯片制造,先进制程,大家不约而同地想到了台积电,但是你可知道在30年前,台积电还以获得英特尔的认证为荣。

台积电是一家专注于芯片制造的科技企业,由张忠谋于1987年在台湾创建。其产品涵盖了计算机、手机、通讯、消费、工业等多种半导体

谈起台积电,就不得不提一个人,那就是它的创始人“张忠谋”。

张忠谋是台积电的创始人,也是带领台积电飞黄腾达的关键人物。

1931年,张忠谋出生于浙江宁波,战争期间张忠谋一家人居无定所,四处漂泊。18岁时考上了美国的著名学府--哈佛大学,成为了哈佛大学唯一的中国人。

在哈佛大学学习一年后,张忠谋就转学到麻省理工学院专攻机械工程。因为那时候的麻省理工处于快速发展的时期,可以提供更多的学习机会。

1952年张忠谋获得了麻省理工学院机械工程硕士学位,毕业后进入德州仪器公司工作。

在德州仪器一干就是20年,凭借超强的工作能力和强大的技术实力,张忠谋在公司干得有声有色,最后升任德州仪器副总裁。不仅如此不服输的张忠谋还获得了斯坦福大学电机系博士学位。

1986年,年过半百的张忠谋创建了全球第一家专业芯片代工公司—台湾积体电路制造公司。简称 台积电。

台积电在创建初期,就制定了只做芯片制造的计划。万事开头难,台积电也不例外。

台积电当时缺钱、缺技术、缺人才。无奈,张忠谋厚着脸皮找到了英特尔,但是英特尔根本看不上芯片代工,张忠谋碰了一鼻子灰

历经千辛万苦,台积电的芯片制造流水线完成了,但是芯片的成品率太低。无奈再次找到了时任英特尔副总裁的好友,请来指点。

英特尔的工程师当场就指出了100多处问题,张忠谋带领员工历时几个月,解决了所有问题,终于拿到了英特尔的认证。

有了英特尔的认证,台积电的业绩快速地发展起来。之后又吞并了张汝京创建的“世大半导体”,实力大增。

随着智能手机的快速发展,台积电搭站上了风口。亦如当年英特尔搭上个人电脑的顺风车一样,台积电获得了苹果、华为、博通等公司的大单,业绩大增。

有了钱就可以投入更多的资金研发新技术,加上ASML公司的EUV光刻机的神助攻,台积电相继突破了7nm、5nm、3nm工艺,将昔日芯片霸主英特尔甩在了身后。

有了资本,说话都不一样。

当英特尔斥资200亿美元进军芯片代工业务时,张忠谋直接怼道:英特尔宣布他们也要做晶圆服务。这个对我来说,有相当的讽刺性。本来他们是霸主,老实说他们有些看不起晶圆制造。

但英特尔已经别无选择,因为AMD搭上了台积电,已经开始制造7nm制程的计算机芯片了,而英特尔还在10nm制程挤牙膏呢,英特尔没有时间了。

逆袭台积电,英特尔有哪些筹码?

英特尔新任CEO基辛格上台后,宣布了英特尔的新计划—IDM2.0战略”,并表示在未来4年内超越台积电。

一个10nm,一个3nm,相差3代,这能超越?简直就是吹牛?

其实英特尔还真有拼一把的机会,毕竟英特尔也有EUV光刻机、强大的芯片技术、丰富的芯片制造经验

EUV光刻机


无论台积电、英特尔还是三星电子,它们能够获得先进制程的前提是拥有EUV光刻机。

EUV光刻机由荷兰企业ASML独家制造,可以说全球仅此一家,别无分店。并且其他公司也没有制造EUV光刻机的实力,至少10年内不会出现这样的公司。

ASML的光刻机主要卖给了三家公司,台积电、三星电子、英特尔。其中台积电拿走了50%的产能,三星和英特尔平分剩余的产能

台积电拥有最多的EUV光刻机,可以一边制造产品,一边流片新工艺,再加上苹果公司的技术、资金支持,台积电走在了三星、英特尔的前面。

三星在苦追台积电,虽然资金庞大,但EUV光刻机数量不足,无法做到同时满足高通等企业的订单,又流片新工艺。

英特尔可能当霸主的时间太长了,能舒舒服服的“躺赢”,谁还玩命的打造新工艺呢?这就是为什么英特尔拥有EUV光刻机,却止步于10nm制程的原因。

英特尔的技术

英特尔是少有的IDM模式的公司,它集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身。

这种模式,几乎很少有公司能维持下去。英特尔不但把成功公司运转下去,还在芯片霸主的位子上呆了几十年。这足以证明它的厉害之处。

英特尔在设计、制造等环节协同优化,并充分发掘技术潜力,同时能有条件率先实验并推行新的芯片技术。

英特尔发明了复杂指令集,不光单条指令复杂,数量上也有压倒性的优势,这样的记录恐怕无人能打破。

当复杂指令集过于庞大而难以设计时,英特尔又设计了精简指令集,通过一个解码器把老指令变成新指令,这也算是一个壮举吧!

英特尔创始人质疑戈登摩尔,提出了著名的“摩尔定律”,即:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

如今,摩尔定律已经成为了半导体行业的金科玉律,整个行业都在按照这个方式更新迭代。

世界前十名的超级计算机,仍有一半采用了英特尔的CPU。

甚至,至今仍有很多人认为,台积电能取代英特尔,最大的原因就是英特尔兼顾芯片设计与制造,不像台积电专精制造,使得英特尔在制造方面落后台积电。

此外,英特尔继续专攻个人电脑和服务器芯片,未跟上智能手机的潮流,导致竞争力下滑。

那么有设备、有技术、有经验的英特尔能否逆袭台积电呢?英特尔的回答是“YES”。英特尔表示,2023年将量产7nm芯片,英特尔的7nm在晶体管密度方面已经达到了台积电的5nm水平,也就是说明年差距只剩一代了。

英特尔跳过5nm,直接打造3nm技术,不就完成超越了?

但台积电认为“不可能”

因为台积电领先英特尔的不仅是技术,还包括产能、客户资源。并且有更多的芯片制造人才,这才是最关键的。

除此之外,台积电在全球建造晶圆厂都会拿到一定的补助,最高补贴比例甚至高达50%。这也是英特尔不具备的条件。

您觉得,谁说的更靠谱呢?

写到最后

尽管英特尔对芯片代工领域虎视眈眈,有设备、有技术、有经验,但是想在短期内超越台积电,恐怕难以实现。

但面对三星电子、英特尔、中芯国际的追赶,台积电的日子想必也会越来越难过。

未来芯片霸主地位是否易主也未可知。


我是科技铭程,欢迎共同讨论!

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页面更新:2024-04-25

标签:三星   英特尔   光刻   仙童   晶体管   技术   霸主   芯片   勇气   计算机   公司

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