拿下最強光刻機，英特爾能反超台積電嗎？

2020年10月，三星太子李在鎔專門去了一趟荷蘭，目的非常明確：跟阿斯麥高層見面，敦促對方趕快交付三星訂購的9台EUV光刻機，好讓三星追趕台積電。三個月後，李在鎔被起訴“親信門”賄賂罪，當庭入獄。

李在鎔入獄前還魂牽夢繞的EUV光刻機，是製造半導體的關鍵設備。一般來說，EUV光刻機佔整條半導體產線設備投資的25%，能夠用光“雕刻”出更先進的芯片。台積電製程冠絕全球，離不開它擁有全球數量最多、最先進的EUV光刻機。

放眼全世界，只有阿斯麥能提供光刻機。以至於阿斯麥曾說：“如果我們交不出光刻機，摩爾定律就會停止。”

不過，在追逐台積電這件事上最積極和激進的，還不是三星，當屬昔日霸主英特爾。

英特爾新CEO基辛格上任以來，宣佈將在美國、歐洲投資超過1000億美金興建晶圓代工廠，又收購以色列高塔半導體。今年1月，英特爾甚至截胡台積電，成功搶購第一台阿斯麥最新NA 0.55光刻機。更重量級的消息，是英特爾將開放授權x86架構，搶奪採取ARM架構的台積電客戶。

過去一年以來，英特爾動作頻頻，就是要把台積電挑下馬，重奪半導體製造霸主地位。磨刀霍霍的英特爾這回打得動台積電嗎？

霸主的隕落

要回答打不打得過，首先得知道英特爾是怎麼從山峰掉到山腰的。

2014年，英特爾如日中天，生產出當時世界最先進的14nm製程芯片。隨著晶圓代工行業利潤越來越高，英特爾開始加大晶圓代工業務的投入，在各大場合自詡晶體密度世界第一[1]。但沒風光多久，英特爾就被台積電+AMD聯盟趕超。

英特爾衰落的一切根源，就在於其堅持多年的IDM模式。

所謂IDM，是指半導體生產的三大核心環節：設計、製造和封測，全產業鏈自己一手包辦的模式。這種模式優勢是生產能力強，能夠全方位執行自身戰略，劣勢是企業生產戰線長，投資成本大。

模式的劣勢，在英特爾內部的滴答鐘擺式策略（tick-tock）上顯現了出來。這個規劃按兩年為週期，第一年tick是對CPU製程工藝的更新，第二年在新製程基礎上進行tock架構升級。從公司部門來看，設計部門負責製程更新的設計與規劃，技術與製造部門（TMG）負責讓製程落地。

一直到14nm階段，tick-tock的節奏都還算緊湊。但在此時，TMG開始執著於提升芯片晶體的密度而非製程，於是出現了14nm+、14nm++、14nm+++業界奇葩現象，10nm量產卻遙遙無期。

好好的tick-tock-tick-tock節奏，硬生生被整成了tick-tock-tock-tock。

TMG的卡殼，也導致原本應過渡10nm的各大業務產能，被迫集體擠在14nm。甚至逼得核心CPU產品部門對外公開喊話：“如果遇到緊急情況，會准備好外包部分製造業務，使用別人的代工廠。”

結果就是，忙於處理14nm產能大堵車的TMG，再也無餘力研發10nm和7nm的製程工藝，英特爾的製程工藝進度從此落後。

與此同時，台積電開創了晶圓代工模式，All in 半導體三大核心中的製造環節，製程工藝開始超越英特爾。

晶圓分工模式還拯救了英特爾的老對手AMD。在整個CPU市場，原本AMD在2016年被英特爾打得只剩四分之一市場份額[9]，眼看台積電製程日益先進，AMD果斷放棄IDM模式，賣掉自家格芯晶圓廠，投入台積電7nm的懷抱。

最終，AMD憑借台積電先進製程和市場性價比，在2021年的CPU市場回升到四成左右的市場份額[9]。

面對落後的局面，英特爾並沒坐以待斃。2020年，英特爾時任CEO斯旺把技術部門分權改組，同時推動廢除IDM模式，要把半導體製造環節交給台積電代工，但還沒真正實施就被趕了下台。

一年後，英特爾新任CEO基辛格上台，又是擴建產能又是開放架構搶客戶，矛頭直指台積電。

逆襲的底氣

賬面上看，英特爾作為縱橫半導體50多年的老牌巨頭，既有技術積累，又不乏資源優勢。

從製程工藝來說，大部分人印象中，製程納米數越小，代表工藝越先進。殊不知，真正衡量芯片製程工藝的核心指標，其實應看“邏輯晶體密度”——只有密度越高，產品才越先進。

即便英特爾在14nm不斷擠牙膏，拖到2019年才量產10nm，而彼時台積電已經進入7nm製程，但如果把兩者的邏輯晶體密度（單位：MTr/mm²）對比：英特爾100.8，台積電100，就會知道，英特爾10nm的技術水平與台積電7nm相當。

換句話說，TMG當年做的也不完全是無用功。英特爾的技術水平在行業還是頂尖，完全有追趕台積電可能。

資源方面，文章開頭提到的開放x86是一步狠招。按照英特爾新成立的代工服務事業部（IFS）工程副總裁Bob Brennan的說法，這是“英特爾史上第一次將x86軟核和硬核授權給想要開發芯片的客戶[3]。”

簡單說，x86是如今PC市場絕對主流的芯片架構標准，相當於微軟Windows系統在電腦的地位。全球只有英特爾、AMD和台灣威盛擁有x86架構的授權。英特爾憑借這一架構，在所有CPU市場處於龍頭的位置。

如今英特爾開放這張入場門票當然是有條件的：客戶想要獲得授權，設計出芯片後，要找英特爾晶圓部門代工。消息一旦落地，勢必會對使用ARM架構的台積電三星訂單帶來影響。

相比於內因，更利好英特爾逆襲的，還得是它的美國戶口。這為英特爾帶來雙重特殊待遇：核心客戶和關鍵設備。

核心客戶方面，美國政府在相關政策支持會給它帶來更多本土客戶。

比如，去年3月英特爾重回晶圓代工業務後，在7月就獲得高通和亞馬遜兩大核心客戶訂單，形成典型的美國同盟[8]。一個月後，政府直接把國防部“快速保障微電子原型商業計劃”（RAMP-C）第一階段晶圓代工訂單，交給了英特爾為首的美國公司。

關鍵設備方面，全球任何一家晶圓代工廠，在半導體製造的關鍵設備上，都不可能繞過美國：EUV光刻機唯一供貨商阿斯麥接受美國長臂管轄；刻蝕機則被美國拉姆、應用材料把控；就連離子注入機也是美國維利安半導體的天下。

以阿斯麥為例，美國政府當年因為擔心尖端技術落入外國公司，極力反對日本尼康加入EUV技術聯盟。而當時只是小廠商的荷蘭阿斯麥，不僅答應在美國建廠，還許下光刻機的美國零部件佔比55%以上的承諾，才得以加入聯盟。在資本層面，阿斯麥前三大股東都來自美國。

從這個角度來看，英特爾能得到最強EUV光刻機的優先供貨權並不是一件令人意外的事情。

相比之下，無論是台積電還是三星，與美國的關系就疏遠了許多。

台積電雖然是被美國扶持起來的盟友，但其1987年創辦以來，台積電只在1996年到美國華盛頓州建設過180nm製程的晶圓代工廠。直到2020年，在懂王多次威逼利誘下，才拍板在亞利桑那州興建5nm晶圓廠。

早在2014年，英特爾70%的處理器和芯片組晶圓就已經產自美國晶圓廠[10]，至今在美國本土建有超過10座代工廠，這還沒計算投資千億美金的超級工廠。去年6月，英特爾CEO基辛格似有所指地在《POLITICO》刊文喊話：美國應該重點扶植像英特爾一樣的美國本土芯片廠商，而不是只在美國設廠的外國企業[4]。

至於三星就更不用多言了。如果說英特爾是親兒子，台積電是干兒子，那麼三星是直接的競爭對手。

去年，美國要求台積電三星等半導體企業，交出自己的客戶名單、銷售、采購和庫存等核心機密信息，美其名曰要讓芯片供應鏈變得更透明，實際上，“誰不聽話就等著被制裁”的意味明顯。業界甚至認為，美國有可能把這些資料轉交給英特爾。

然而在這些優勢的加持下，英特爾的反超並不像看上去那樣板上釘釘，因為它還存在沒解決的隱憂。

英特爾的隱憂

英特爾新CEO基辛格上任，釋放出各種進擊信號的同時，卻也做了一件“不吸取歷史經驗教訓”的事情：把前任想摒棄的IDM模式又搬了回來。

這個IDM2.0計劃雖然會把部分先進產能外包給第三方代工廠，但英特爾會加強技術和研發路線，繼續在內部完成大部分產品的生產。這也意味著，英特爾會堅持從設計、製造到封測三大環節的IDM模式。

這樣一來，英特爾面臨了兩大隱憂：一方面，過去IDM的製程迭代慢的問題依然存在，另一方面，這個模式讓它在全球的環境裡“四處為敵”。

製程迭代方面，IDM意味著當它需要升級製程時，必須同步升級電路圖、晶圓製造廠和封測廠，依然可能出現過去部門之間合作不暢的問題。

另外，從工序和成本上來看，IDM的這種“我全都要”，勢必要比台積電的“專攻製造”要高出很多。要知道半導體迭代製程越先進，工藝難度越大，需要的核心設備也越貴。

以半導製造的核心設備刻蝕機為例：20nm工藝的步驟約1000道，刻蝕佔55道工序；一旦進入7nm工藝，全部工序提高到1500道，刻蝕也需要增加到150道[5]。據IBS數據，一條5萬片/月產能的產線，在28nm節點的設備投資額約39.5億美金，而同樣產能的7nm產線，則要花114.5億美金[5]。

可以說，IDM的模式決定了，這些牽一發動全身的巨大成本，都需要英特爾自己全部承擔。

對比之下，台積電只專注晶圓代工，不需要迭代設計和封測環節，資本優勢巨大，能在製程領先的道路上更快狂奔。在2021年，台積電資本支出達到300億美金，營收更高的英特爾只有179億美金。

總結來說，台積電之所以強大，是因為形成了先進製程技術-具備產品議價權-把所有利潤投入更先進製程工藝-繼續保持製程領先的正循環。

而堅持IDM模式的英特爾，在資本和技術的劣勢下很難打得動台積電。

另一方面，IDM既做代工，又做產品競爭的模式，讓英特爾在行業四處為敵，別人很難放心把產品交給它。

如果拉出英特爾這條多業務競爭戰線，你會發現一個恐怖故事，英特爾在芯片領域有太多大佬級別的敵人。

在PC領域，AMD與英特爾纏斗20年；在AI芯片，雖然英特爾做集顯，英偉達做獨顯，但同樣是競爭對手；自動駕駛方面，英特爾則直接收了mobileye；FPGA領域有賽靈思（現已被AMD收購）；晶圓代工有最強者台積電......

台積電則完全是不同光景，它專門做晶圓製造，跟AMD、英偉達、高通等十幾家頂級半導體企業都是老朋友，利益不僅不沖突，還高度一致，台積電輕松地被這些全球頂級公司一起供養了起來。

總之，台積電沒有敵人，所有半導體公司都是它的客戶，英特爾卻相反，幾乎所有的公司都是對手。要在這樣的情況下重回巔峰，恐怕比提升製程還要困難數倍。

尾聲

整個半導體製造行業有一個獨特的特點：嚴重依賴工程師人才。本質上，一家晶圓代工企業的製程工藝實力，就是靠工程師的know-how積累而成的。

美國現在半導體製造領域的人才情況如何？答案是不容樂觀。

1990年代，美國半導體企業進入了全球化垂直分工進程，尤其在台積電開創了晶圓分工模式後，以德州儀器、AMD等一大批半導體巨頭紛紛退出晶圓製造環節，半導體製造產業重心開始遷移到以韓國和台灣為代表的亞洲地區。

外包的結果是專業工程師人才空心化。

美國半導體製造空心化後，優秀的年輕人就業首選，不是選擇進入華爾街指點江山，就是到硅谷創業叱咤風雲。

一個經典例子是，台積電去年宣佈在美興建亞利桑那州5nm代工廠後，要空運300名工程師進駐才能開展工作。與此同時，台積電在美國招聘數百工程師後，還要分批送到台灣回爐再造。

從半導體製造人才斷層這點來看，大陸和美國區別可能並不大。改開以來，由於對芯片產業的認識和重視不足，人們把注意力更多集中在下海經商、房地產、金融炒股上，而互聯網雖屬科技范疇，但“重模式、輕技術”、“重應用，輕研發”的特點，始終沒有把此前的課補上來，直到華為被制裁。

半導體晶圓製造是一個靠工程師“堆”出來的行業。但現實始終很骨感：美國的精英都在華爾街，大陸的人才全在陸家嘴。

參考文獻：

[1] 革命性創新的三維鰭型電晶體，唐英瓚

[2] 英特爾敗局揭秘，問芯Voice

[3] 聽說，英特爾要對外開放x86授權？CSDN

[4] 英特爾CEO投書敵視台積電 陸行之：沒把彼此當夥伴，台灣經濟日報

[5] Intel的歷史轉折與歷史進程中的中芯國際，國海證券

[6] 台積電被美國工程師吐槽：一天工作12小時、3小時開會浪費時間，Glassdoor

[7] 台積電創辦人張忠謀：世界已不是平的，美國半導體本地製造不會成功，愛集微

[8] 英特爾為高通、亞馬遜生產新品 有這三項目標，經濟日報

[9] 蘇媽率AMD從瀕臨破產到市值首次超過英特爾，新智元

[10] 六大芯片製造廠的製程工藝演進之路，半導體行業觀察

本文來自微信公眾號“遠川研究所”（ID：caijingyanjiu），作者：李健華，36氪經授權發布。

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