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密謀五年,臺積電扳倒英特爾的三大絕招

2020-11-18
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 臺積電 英特爾

  7月24日,一場遠(yuǎn)在美國的法說會,宣告臺積電在高速運算時代的大機會正式到來。這一天,英特爾執(zhí)行長史旺(Bob Swan)透露兩個重要的訊息:「我們7納米的處理器生產(chǎn)時程,會比原先預(yù)期的晚6個月。」他接著解釋,為了維持「英特爾產(chǎn)品在市場上的領(lǐng)導(dǎo)地位,將會在自家晶圓廠之外,采用其他晶圓代工廠產(chǎn)能生產(chǎn)先進產(chǎn)品」。法說會后,英特爾27日立即開除從高通挖角來的首席工程師。

  27日,這個消息讓臺積電的股價如觸電般狂飆,臺積電股價從每股386元跳上424元,直接漲停鎖死。同一時間,一直追趕英特爾的美國處理器大廠AMD(超微)股價漲幅更為驚人;7月23日,AMD股價為59.5美元,到7月30日,AMD股價站上78.2美元,7天內(nèi)市值暴漲3成。

  制程能力超越英特爾5納米,強勁成長推進3納米

  為什么會這樣?以營收計算,英特爾依然是全球半導(dǎo)體龍頭。英特爾去年營收高達(dá)2兆元臺幣(下同),是臺積電的2倍;獲利約6900億元,比臺積電高出2500億元。英特爾依然是全球處理器之王,去年在終端和資料中心事業(yè)的營業(yè)額,則達(dá)1兆8000億元。

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  然而,英特爾執(zhí)行長這一次的發(fā)言,被投資法人視為臺積電制程能力超越英特爾的明確訊號。英特爾先進制程進度一再出問題,10納米制程原本預(yù)計2016年推出,卻到2019年才問世;今年初,英特爾財務(wù)長更公開承認(rèn),10納米的產(chǎn)能表現(xiàn)不如預(yù)期,無法大幅貢獻獲利。

  反觀,臺積電先進制程不斷推進。盡管外界不斷質(zhì)疑摩爾定律已到盡頭,新制程愈來愈難做,但在今年7月16日,臺積電總裁魏哲家在法說會上卻明確表示:「今年下半年5納米制程將強勁成長,全年將貢獻8%的業(yè)績。4納米為5納米世代制程技術(shù)延伸,預(yù)計2022年量產(chǎn);3納米制程開發(fā)符合進度,將于2022年下半年量產(chǎn)?!?/p>

  大摩最新報告更指出,從去年底,臺積電推出7納米「強效版」制程后,臺積電在制造能力上已開始超越英特爾,在同樣面積里,能生產(chǎn)出更多電晶體。臺積電的7納米性能相當(dāng)于英特爾的10納米,但當(dāng)2022年英特爾7納米量產(chǎn)時,臺積電已進入3納米時代。英國《金融時報》評論:「這標(biāo)志著英特爾長期領(lǐng)導(dǎo)地位的結(jié)束。」

  最直接的證據(jù)是英特爾競爭對手的市占率數(shù)字。過去,AMD市場表現(xiàn)落后英特爾,2018年1月AMD一股只值11美元;但這一年,AMD委托臺積電制造CPU和繪圖芯片后,AMD不斷用效能挑戰(zhàn)英特爾,市占率節(jié)節(jié)高升,市值更在2年內(nèi)翻升8倍!

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  臺積電和英特爾的市值走勢也是如此。2000年時,PC是高科技世界的中心,當(dāng)時,英特爾的市值可以買下6家臺積電;但2001年臺積電和ARM(安謀)合作,發(fā)展制造超省電處理器的能力,緊緊抓住手機芯片的制造商機,英特爾在手機芯片市場一直難以發(fā)展?,F(xiàn)在臺積電的制程已足以生產(chǎn)最先進的處理器芯片,跨進最重要的云端、處理器、AI等高性能運算市場,有機會讓臺積電再創(chuàng)高峰。

  僅是英特爾,去年靠終端產(chǎn)品和資料中心,就做了1兆8000億元臺幣的生意,毛利率也和臺積電相當(dāng);如果英特爾擴大對臺積電釋單,即使只釋出5%,恐怕都是百億元起跳的大訂單。

  臺積電原本做的是運算能力較慢的手機芯片,為何能讓最頂尖的兩家處理器公司,都找臺積電制造高效能芯片?其實,背后是臺積電一項長達(dá)數(shù)年的秘密布局。

  2016年5月,劉德音在臺積電技術(shù)論壇上指出,未來臺積電將致力發(fā)展4個新產(chǎn)品平臺,包括行動運算、高效能運算、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)平臺。「這是臺積電看到未來成長最快的市場區(qū)塊?!箘⒌乱裘鞔_指出,高效能運算的需求,到2020年就會爆發(fā)。說實話,當(dāng)時沒人把劉德音的預(yù)測當(dāng)一回事。

  4個新產(chǎn)品平臺將發(fā)酵,劉德音靠3項秘密武器沖上顛峰

  一位業(yè)界人士觀察,臺積電當(dāng)時已經(jīng)推算出兩件事:第1,沿著臺積電制程演進的速度推斷,到2019~2020年實力足以進入處理器市場;第2,AI等趨勢出現(xiàn),高效能運算芯片是高價又有規(guī)模的大市場。

  「這幾年,處理器市場百花齊放,」這位業(yè)界人士解釋,過去的處理器是「一顆芯片處理所有事」,但AI出現(xiàn)后,「有專門處理語音的翻譯芯片,專門做人臉辨識的影像識別芯片」。同一時間,高科技公司也都想發(fā)展自己的AI芯片或處理器,谷歌有自己的AI芯片,蘋果今年也宣布推出Apple Silicon,要把蘋果電腦里的英特爾處理器換掉。英偉達(dá)更因為發(fā)展AI芯片,4年內(nèi)股價從22美元翻漲到420美元。

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  中國大陸也想發(fā)展自己的處理器,最有名的當(dāng)屬華為旗下海思。去年,海思就推出7納米鯤鵬伺服器芯片;如今即使海思被禁,中國還有飛騰信息等公司,持續(xù)投資中國自有的處理器芯片。

  鎖定高效能運算市場,劉德音過去幾年培養(yǎng)出3項秘密武器,從省電的手機處理器跨入高效能芯片的大市場。

  「臺積電從2012年開始,就培養(yǎng)自己的處理器團隊?!挂晃粯I(yè)界人士觀察,劉德音過去對研發(fā)著力甚深,在他支持下,臺積電培養(yǎng)出全臺灣數(shù)一數(shù)二的設(shè)計團隊,「人數(shù)約有2 、3千人,而且這些人流動性不高,許多人一待就是10幾年」。

  臺積電有能力設(shè)計出世界一流的IC參考設(shè)計,但這些設(shè)計,都留在自家供客戶選擇使用,不跟客戶競爭。業(yè)界人士觀察:「臺積電做這么多年的晶圓代工,光是電源管理用的IP,就有非常多的選擇。」這些設(shè)計早已經(jīng)過臺積電內(nèi)部千百次的試煉,只要客戶點頭,馬上就能上線生產(chǎn)。「三星IP不夠多,要什么沒什么,很多都必須外購。」他分析,IP正是臺積電看不見的秘密武器。

  關(guān)鍵1:獨家IP 拿下AMD訂單的決勝武器之一

  業(yè)界人士透露,臺積電拿下AMD訂單的關(guān)鍵,就與一個處理器專用的設(shè)計有關(guān),「以前AMD的單一核心,與英特爾相比,效能始終無法超越」。過去要設(shè)計多核處理器是非常復(fù)雜的技術(shù),但臺積電團隊設(shè)計出一種全新的設(shè)計,「讓芯片上資料交換的速度能達(dá)到全世界最快,而且只送不賣!」有了這個設(shè)計之后, AMD可以在短時間內(nèi)把處理器核心從4核發(fā)展成8核,甚至64核?!高@個過程里,祥碩的團隊也有貢獻。」他透露。

  從此,AMD改變策略,核心數(shù)愈多,與競爭對手的性價比拉得愈高。同時,由于臺積電能在同樣面積里創(chuàng)造出更大的運算能力,AMD開始猛攻高階市場?!窤MD為了讓臺積電能順利代工,也與臺積電簽下授權(quán)協(xié)議?!惯^去臺積電曾為英特爾生產(chǎn)X86手機處理器,但跟AMD的合作,才讓臺積電正式跨入高性能X86架構(gòu)PC和伺服器處理器市場。

  「生產(chǎn)1顆處理器,從設(shè)計開始,大約需要一年半時間?!顾^察,從劉德音2016年端出高效運算平臺后,「臺積電派了一組人與AMD一起設(shè)計處理器」,2018年,AMD把所有處理器訂單都交給臺積電生產(chǎn)。他研判,這次英特爾CEO宣布委外制造,臺積電團隊?wèi)?yīng)已與英特爾開始合作。

  業(yè)界人士觀察,AMD和臺積電合作,今年下半年會端出殺手級的產(chǎn)品,「沒有意外的話,今年下半年AMD會推出第一顆3D封裝IC」。過去,英特爾在伺服器市場的市占率超過95%,但現(xiàn)在已有人預(yù)測,未來AMD和英特爾在伺服器市場的市占率,將達(dá)到3:7。

  這幾年,外界多把焦點放在臺積電微縮制程的發(fā)展上,但是先進封裝才是臺積電另一個重要的武器。以前一片主機板上,處理器要處理資料,必須透過主機板上的線路,到記憶體里拿資料,不管處理器跑得再快,主機板上資料傳輸?shù)乃俣龋羁煲仓挥忻棵胧瓽;處理器跑得再快,沒有資料,也只能空轉(zhuǎn)。

  關(guān)鍵2:先進封裝技術(shù)業(yè)界人士:效能提升「會非??植?!」

  但是,臺積電先進封裝技術(shù),能把記憶體和處理器放進同一顆芯片里。臺積電負(fù)責(zé)先進封裝專家曾在論壇上表示,在同一顆芯片里,記憶體和處理器之間資料交換的速度,傳輸速度可以增加10倍以上。業(yè)界人士觀察,AMD要推出的新處理器,就會把記憶體和處理器包進同一顆芯片,「效能提升會非??植?!」

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  他說,臺積電與弘塑等設(shè)備商合作開發(fā)3D封裝用的新材料,在芯片上層再疊一層芯片,中間用特制的納米雙晶銅材料貫穿?!冈龠^3年,臺積電就有能力把PC主機板上的芯片,Type C、HDMI相關(guān)的芯片都放進來?!顾治觯坏┙鉀Q散熱的問題,未來一塊芯片,就能完成現(xiàn)在一臺PC才能做的工作。

  另一個值得注意的是,臺積電原本擅長生產(chǎn)的ARM處理器,被認(rèn)為運算效能無法與英特爾競爭,但這幾年,臺積電和ARM合作后,已經(jīng)可以和英特爾匹敵。

  美國媒體觀察,臺積電代工生產(chǎn)的蘋果手機處理器芯片就是采用ARM的技術(shù),「A10就比前一代效能增加4成」,接下來,從A10到A14,每一代效能都穩(wěn)定成長。根據(jù)《MacWorld》的報導(dǎo),臺積電今年用五納米打造的A14處理器,效能已經(jīng)足以取代部分筆電處理器。

  關(guān)鍵3:手機處理器具直接挑戰(zhàn)PC處理器能力

  「ARM早已稱霸手機,只剩下PC和伺服器的市場還沒吃下來?!箻I(yè)界人士觀察,ARM和臺積電聯(lián)手研發(fā)新技術(shù),臺積電透過微縮制程增加運算能力,ARM透過修改指令集,增加運算效率。今年,日本的富岳電腦就是用ARM芯片,拿下全球超級電腦運算力第一的寶座。

  對蘋果來說,iPhone芯片效能達(dá)到PC水平后,蘋果就可以用自己設(shè)計的處理器取代英特爾處理器,不但成本更便宜,還能用同一套作業(yè)系統(tǒng)和服務(wù),通吃PC和手機,蘋果的營收跟著水漲船高。

  這也能解釋,為什么臺積電在劉德音出任董事長之后,不斷加大資本支出,推動新廠建設(shè)案,總投資規(guī)模超過1兆元臺幣。因為今年底Apple Silicon訂單將涌進,AMD也會追加訂單,明年到后年還有英特爾的高階訂單需求,這些芯片要的全是最先進的制程,臺積電的投資手筆,反映對接下來的需求相當(dāng)樂觀。

  現(xiàn)在,是臺積電在云端和高效能運算商機爆發(fā)的前夕,投資人要關(guān)注臺積電是否真能按照時程推進制造技術(shù),拉開與英特爾的差距;如果一一實現(xiàn),臺積電將成為全世界處理器制造之王?,F(xiàn)在,外資對臺積電的目標(biāo)價,幾乎全是4字頭起跳,最高喊到530元;高效能芯片時代,臺積電的未來會很不一樣。

 



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