全球2納米芯片競賽:英特爾工藝遇挫 三星撬不動客戶
芯片代工領(lǐng)域在年初時一度喊出“三強(qiáng)林立”的口號,臺積電、三星電子和英特爾都在2納米芯片制程工藝上信心滿滿,不少人都等著行業(yè)的重新洗牌。
但2024年的第三季度還未結(jié)束,英特爾就可能先被三振出局。該公司即將召開董事會會議,而市場上正流傳著英特爾可能將出售其芯片代工業(yè)務(wù)的揣測,這也讓英特爾芯片業(yè)務(wù)前景充滿未知數(shù)。
更加令人擔(dān)憂的是,作為英特爾芯片夢中最濃墨重彩的一筆,18A制程似乎遇到了不小的問題。其很可能成為英特爾芯片代工部門最新遇到的挫折,進(jìn)一步加劇市場對該部門未來的懷疑。
三國爭霸的故事難道真的就此結(jié)束?
英特爾的夢想
2021年,英特爾的芯片代工業(yè)務(wù)啟動,該公司首席執(zhí)行官格爾辛格(Pat Gelsinger)稱其為英特爾復(fù)興戰(zhàn)略的重要組成部分。當(dāng)時,他宣布英特爾制定了“四年五個工藝制程節(jié)點”計劃,而18A,即生產(chǎn)1.8納米芯片,是最后一個節(jié)點。
按照規(guī)劃,18A制程將在2024年下半年投入生產(chǎn),這也將是英特爾彎道超越競爭對手臺積電和三星的美夢成真時刻。當(dāng)時,無論是臺積電還是三星電子都保守估計,其2納米工藝量產(chǎn)時間需要等到2025年。
然而,據(jù)三名知情人士透露,芯片制造商博通已經(jīng)進(jìn)行了18A工藝試產(chǎn),并在上個月回收了測試的硅片。但在工程師和高管研究之后,博通認(rèn)為,英特爾的18A尚不足以用于大批量生產(chǎn)。
對于這一測試,英特爾發(fā)言人回應(yīng)稱,18A已經(jīng)投入使用,運行良好,產(chǎn)量也不錯,有望在明年投入量產(chǎn)。整個行業(yè)都對英特爾的18A充滿興趣。博通則稱,公司正在評估英特爾代工廠的產(chǎn)品和服務(wù),尚未得出結(jié)論。
消息人士指出,博通工程師似乎對英特爾18A的良率感到擔(dān)憂,這意味著每片晶圓上的廢品數(shù)量超過預(yù)期。
三星欲彎道超車
英特爾的18A工藝采用了RibbonFET晶體管和背面供電技術(shù)。其中RibbonFET加入背面功率傳輸技術(shù),與三星和臺積電在2納米工藝上的GAA技術(shù)相比,前者在性能提升、降低電壓方面效果更佳。
理論上講,完美制作的英特爾1.8納米芯片將比臺積電和三星的2納米芯片都要更有競爭力。但理論和現(xiàn)實通常不太一致。
而英特爾的進(jìn)展不順也意味著三星或者臺積電更有可能摘得2納米技術(shù)賽跑的金牌??上У氖牵瑯釉噲D彎道超車的三星也命途多舛。
據(jù)市場研究公司CounterpointResearch的數(shù)據(jù),2024年第二季度,三星代工業(yè)務(wù)的市場份額僅占到13%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于臺積電的62%,而這一差距與上一季度保持一致。
業(yè)內(nèi)則預(yù)計,如果這一份額差距保持不變,三星的芯片代工業(yè)務(wù)將在今年虧損超過1萬億韓元,約7.5億美元。而形成差距的主要原因在于,三星電子很難從臺積電手中撬動大客戶。
被壟斷的3納米市場
目前已投產(chǎn)技術(shù)中最先進(jìn)的3納米芯片市場上,臺積電幾乎做到了贏家通吃。臺積電的3納米產(chǎn)線今年一直保持滿負(fù)荷狀態(tài),這都?xì)w功于英特爾、蘋果、高通和聯(lián)發(fā)科給予的大筆訂單。
據(jù)了解,臺積電的3納米制程產(chǎn)能已經(jīng)被預(yù)定到2026年,一批打算在今明兩年更新消費電子產(chǎn)品的大廠正為了臺積電的產(chǎn)能而你爭我奪。
形成對比的是,臺積電的3納米芯片制程因為搶不到而在市場上不斷漲價,目前其晶圓報價在20000美元以上;而三星的3納米工藝卻仍在低價促銷。
而局面之所以完全導(dǎo)向臺積電,良率在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
所謂良率,即實際產(chǎn)出的芯片數(shù)量與總投入之比。保證穩(wěn)定的產(chǎn)量是芯片代工廠最重要的考核指標(biāo)之一,每個硅片上可用的芯片數(shù)量越多,意味著成本和產(chǎn)量效益越可觀。
三星當(dāng)初試圖彎道超車的一個重要依靠在于,將傳統(tǒng)的FinFET晶體管技術(shù)在3納米制程時冒險更新為GAA技術(shù)。該技術(shù)優(yōu)勢是可以更加精確地控制電流,提高芯片的電源效率和性能,但太過高端的技術(shù)也意味著良率的直線下降。
良率保衛(wèi)戰(zhàn)
據(jù)Notebookcheck稱,三星的3納米工藝良率在50%附近徘徊;而據(jù)一家韓媒在2月的爆料,三星新版3納米工藝存在重大問題。
這一問題最直接的惡果就是谷歌將Tensor處理器訂單重新交給臺積電。谷歌曾屬意三星來生產(chǎn)Tensor第四代之前的所有處理器,但在看到三星3納米工藝效果后,其飛快地打消了這一想法。
今年6月,著名分析師郭明錤也警告稱,三星自研的Exynos 2500處理器3納米芯片良品率低于預(yù)期,因而無法出貨。
而在3納米制程中仍保留FinFET技術(shù)的臺積電則開始收獲穩(wěn)穩(wěn)的幸福。盡管3納米制程同樣也構(gòu)成了臺積電的良率挑戰(zhàn),但相比于其唯一對手三星,臺積電的表現(xiàn)顯然更能博得大廠認(rèn)同。
這也讓三星在2納米競爭中卯足全力。分析人士稱,三星在芯片代工上的未來,一是看其2納米制程能否領(lǐng)先,二是看其向人工智能、高性能計算和汽車電子制造轉(zhuǎn)型的能力。
但留給三星的時間顯然也不多了。
2納米競賽進(jìn)入沖刺階段
有報道稱,臺積電在今年7月中旬就已經(jīng)開始試生產(chǎn)2納米制程工藝芯片,比市場預(yù)估的第四季度還要更早。
今年5月,臺積電業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總暨副共同營運長張曉強(qiáng)透露,臺積電2納米制程進(jìn)展十分順利,其納米片轉(zhuǎn)換表現(xiàn)已達(dá)到目標(biāo)的90%,即良率超過80%。
這么一看,“你大爺還是你大爺”,常年霸占芯片代工老大地位的臺積電,在尖端突破上并沒有給競爭對手留下多少空間。
但三星也不是完全沒有希望。7月9日,三星公告稱將與人工智能初創(chuàng)Preferred Networks合作,基于2納米制程工藝和2.5D封裝技術(shù)I-Cube S,為后者制造人工智能芯片。而這一合作也被視為三星在代工上的里程碑式突破:它終于出現(xiàn)了一個正經(jīng)的大客戶!
英特爾也還在掙扎。上月,英特爾首席執(zhí)行官Gelsinger表示,今年夏天英特爾已經(jīng)開始向芯片制造商發(fā)布了其18A工藝的制造工具包,準(zhǔn)備好為客戶進(jìn)行大批量的代工生產(chǎn)。上周的一次投資者會議上,英特爾還稱有十幾家客戶正在積極使用該工具包。
這似乎意味著格爾辛格仍然想為連年虧損的代工業(yè)務(wù)搏出一條生路,但不知道作為“救命稻草”的18A工藝能不能承受這千鈞重?fù)?dān)似的期待。