英特爾如何追趕臺積電？

柳書琪

全球芯片產業正面臨前所未有的技術升級和競爭升級局面，英特爾希望能抓住這次機會。

近日，在英特爾代工大會（Intel Foundry Direct Connect）上，英特爾宣布與微軟達成芯片代工合作，微軟將采用英特爾18A制程生產芯片。雙方未透露這款芯片的具體信息，去年微軟曾發布一款AI芯片及一款CPU，因此業內推測微軟與英特爾的合作也將是AI方向的芯片。

芯片制造業務曾是英特爾的重要業務之一，此后該業務一度被放棄。2021年上任的英特爾CEO（首席執行官）基辛格（Pat Gelsinger）堅定重回代工路線，無視外界勸說英特爾放棄芯片制造的聲音，轉而大力投資建設晶圓廠，提出了“四年五節點”的激進目標，分別是Intel7、Intel4、Intel3、Intel 20A和Intel 18A。英特爾與微軟將合作的18A，是目前英特爾最先進的制程工藝，目前英特爾已有四家采用18A制程生產芯片的外部客戶。

與臺積電、三星以納米制程命名不同，英特爾采用獨立的命名方式。便于比較，業內通常認為Intel 20A對應業界的2納米，Intel 18A對應業界的1.8納米。

基辛格透露，目前Intel7、Intel4已上市，Intel3已做好大規模量產的準備，Intel 20A將于今年量產，Intel 18A也正按計劃推進。在那次會議上，英特爾還公布了后續的芯片制程演進計劃。2024年后英特爾將發展更先進的Intel 14A制程，并將原有的制程工藝演進至新技術版本。英特爾副總裁兼技術開發總經理安·凱萊赫（Ann Kelleher）告訴《財經》，業內不再以實際測量的晶體管柵極間距或其他物理指標作為命名標準，但為便于理解，業內可以將Intel 14A與1.4納米制程對應。

圖1：全球半導體代工市場份額變化

資料來源：Counterpoint。制圖：顏斌

除了微軟，英特爾也達成了與芯片架構公司Arm的合作，做好了基于Arm架構的芯片公司采用英特爾代工的準備，如聯發科等。IP（知識產權）和EDA（電子設計自動化）企業如新思科技、Cadence、西門子、Ansys、Lorentz和是德科技也在英特爾的后續合作名單之中。

基辛格在芯片代工上雄心勃勃，他任期內的一項重要任務，是帶領英特爾代工業務重回頂峰?；粮駷榇嗽O下兩個目標：一是在技術上，2025年底前在先進制造上超越臺積電，并將優勢延續到2026年后；二是在產能或產值上，2030年前英特爾要成為世界第二大芯片代工廠。這個位置目前屬于三星。

對英特爾而言，芯片工廠至少有三重含義：第一也是最重要的目的，是保證英特爾自身芯片的產能、技術優勢和供應安全?；粮裨诮邮堋敦斀洝返让襟w采訪時表示，即便到2030年，英特爾工廠的大部分晶圓產能仍將用于英特爾產品，并用這些產品反推制程節點的改進、實現性能目標。

在英特爾代工大會（Intel Foundry Direct Connect）上，基辛格展示英特爾“四年五結點”的晶圓產品。圖/受訪者提供

其次，芯片市場規模在AI與數字化浪潮下持續擴大，臺積電訂單爆滿，先進制程的芯片制造市場前景廣闊。吸引外部客戶加入，有助于英特爾工廠快速提升規模，改善財務狀況。

再次，英特爾發力芯片代工，也是美國主導制造業回流的關鍵一環?；粮裉岢隽恕暗窃掠媱潯钡哪繕?，他說，20世紀90年代初，80%的芯片在美國和歐洲制造，而現在80%的芯片制造在亞洲。英特爾的目標是在十年內實現兩邊各50%的比例，以保證供應鏈的韌性與安全。

美國商務部長吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）在英特爾代工大會（Intel Foundry Direct Connect）上與基辛格的連線中表態，美國需要制造更多芯片，“讓硅（芯片的主要成分）重回硅谷”。英特爾是這項計劃的重要實施者。

獨立運營代工業務

英特爾芯片制造的歷程頗為坎坷。

此前多年英特爾曾是芯片制造上的王者，憑借在芯片設計與制造的雙重領先，在全球PC（個人筆記本電腦）和服務器芯片領域占據統治地位，至今仍有超過七成的市場份額。以英特爾為代表的IDM模式（從設計到生產全流程自主化）也被視為業內主流。

圖2：英特爾代工服務營收及利潤情況

單位：億美元注：不包括英特爾內部訂單。資料來源：英特爾財報

但是從約十年前開始，英特爾從10納米制程工藝起逐漸被臺積電、三星超過。IDM模式一度飽受質疑，AMD、IBM等科技公司逐步放棄了自主生產芯片，轉而采用更輕資產的Fabless模式（只設計，不生產），這也是高通、蘋果、英偉達、華為等企業共同的商業模式。IDM模式只剩下英特爾、三星等為數不多的企業。

有觀點認為，英特爾已在制程工藝競賽中落后于臺積電、三星，不必再追趕。但英特爾確實有其優勢：它是當今半導體行業為數不多的同時具備先進芯片設計、制造能力的企業。為了適應新時代、新形勢、新需求的發展，英特爾沒有固守以往的模式，也沒有簡單粗暴地拆分設計與制造，而是提出了全新的IDM 2.0模式。但基辛格反其道而行之，2021年他啟動的IDM2.0戰略，核心是以合縱連橫的姿態，重啟晶圓代工業務。

此次英特爾代工的一大變化是，在組織架構上將產品與代工拆分，打破了自家芯片自家造的傳統。英特爾芯片可以找臺積電代工，英特爾代工也可以生產其他芯片公司的芯片。

圖3：全球半導體產能分布

注：通常28納米以下被稱為先進制程，28納米以上被稱為成熟制程。資料來源：Trendforce

英特爾高級副總裁兼代工服務事業部總經理斯圖爾特·潘（Stu Pann）對《財經》說，英特爾內部實行了嚴格的防火墻制度，代工與產品業務將成為兩個分離的法律實體，采用兩套ERP企業管理系統、兩套員工團隊。

事實上，Intel公司現在分為兩大部分，一是負責產品設計的Intel Product，二是負責代工制造的Intel Foundry。二者相輔相成但又相對獨立，財務單獨核算，彼此互相激勵。

研究公司Creative Strategies首席執行官兼首席分析師本·巴加林（Ben Bajarin）在接受采訪時稱，此前英特爾向客戶提供代工服務存在兩個問題，一是更重視英特爾自身的芯片產品和技術，二是潛在客戶會擔心英特爾既是供應商又是競爭對手的雙重角色。

將組織架構分離是英特爾吸取教訓后作出的調整，目前看來初有成效。據媒體報道，英特爾最早將于今年二季度成為英偉達芯片封裝的供應商，預計月產能5000片，約占英偉達訂單量的10%。盡管只是封裝而不是晶圓生產，這也是兩家競爭對手少見的合作。

自下季度起，英特爾還將首次在財報中披露整體代工業務的財務狀況，包括內部及外部代工。此前財報中的代工業務收入僅來自外部。

一位英特爾人士對《財經》說，產品與制造業務分離，總體上可以節約成本。過去產品部門可以免費要求制造部門多次流片，成本高昂，而要求付費后產品部門會更加謹慎。但這也對英特爾制造能力提出了更高的挑戰，如果在定價、良率與產能上沒有足夠的優勢，自家產品也會采用外部代工廠。

新賽點出現

Intel代工的目標，是在2030年成為全球規模第二的代工廠，僅次于臺積電。

此次英特爾公布的新制程節點14A，將是英特爾能否趕超的關鍵。與14A制程對應的臺積電、三星1.4納米制程也已在研發中。二者均預測將于2027年前后實現量產，與英特爾的時間表相當。

這項關鍵性技術需要借助荷蘭光刻機公司ASML的High-NA EUV（高數值孔徑極紫外光刻），英特爾2023年底就已率先采購。

臺積電與三星也將采購這款最新的光刻機設備，但暫未公布時間表。一位芯片設計公司人士對《財經》記者評價，由于High-NA EUV定價高昂，臺積電仍在觀望中，更傾向于采用低成本的成熟技術。

芯片代工是一個高度集中的寡頭市場，臺積電與三星兩家企業占據過七成的市場份額，留給英特爾的空間是有限的。

第三方研究機構Counterpoint數據顯示，2023年三季度，全球半導體代工企業收入市場份額中，臺積電以近六成位居第一，三星以13%的市場份額排名第二，聯電、格羅方德、中芯國際均以6%左右的份額排名第三至第五。余下代工廠共占10%市場份額。

英特爾與前二者相比還有較大差距。據另一家研究機構Trendforce統計，2023年三季度英特爾在全球晶圓代工行業中首次躋身前十，以1%的市占率排名第九。

以財務指標來看，英特爾代工業務2023年實現營收10億美元，營業虧損5億美元。與此同時臺積電營收規模為693億美元，凈利潤269億美元。

英特爾代工市場營銷副總裁克雷格（Craig Org）告訴《財經》記者，英特爾為外部客戶代工芯片的業務僅啟動三年，目前仍在設計和產能爬坡階段，尚未實現量產，因此營收規模有限。只有芯片封裝業務已取得可觀的實際收益。

盡管營收規模不大，但以技術儲備來看，全球具備角逐先進制程實力的公司只剩臺積電、三星和英特爾。

據Stu Pann介紹，英特爾的差異化優勢是提供一系列專業化的系統支持，從工廠網絡到軟件的全棧優化。Stu Pann經常對客戶說，英特爾代工不同于傳統意義上的晶圓廠，而是綜合發揮芯片系統領域的優勢，包括芯片、IP、系統架構咨詢等專業能力。

英特爾之所以自稱系統級代工，是因為有著系統級的全套服務能力，可謂差異化優勢。具體來說，底層是各種先進制造工藝和封裝技術，之上有基板技術（將引入玻璃材質）、散熱技術（浸沒式液冷散熱能力可超過2000W）、內存技術（下一代HBM4）、互連技術（UCIe）、網絡技術（光電子）等。再往上的頂層，則是各種軟件與服務能力，做到軟硬兼施。

既然是定位為“系統級芯片代工廠”，英特爾代工即便積淀深厚，也無法單打獨斗，而是與整個產業的眾多生態伙伴都密切合作。英特爾官方公布的芯片制造伙伴目前有30多家，包括IP（知識產權）、EDA（電子設計自動化）領域的新思科技、Cadence、西門子、Ansys、Lorentz、是德科技，以及Arm、Rambus等IP廠商。它們對于英特爾的意義在于在各個制程節點上，可以加速基于Intel 18A工藝的先進芯片設計。

Craig Org沒有披露英特爾具體的產能及良率。他表示，良率正以越來越快的速度提升，最終將至少達到業內常規或“更好一點”的水平。

基辛格透露，在晶圓制造和先進封裝領域，英特爾代工的預期交易價值在很短的時間內從40億美元提升至100億美元，如今已超過150億美元。如果以2030年前成為全球第二大代工廠來看，英特爾的目標是1000億美元。

留給英特爾的機會

在芯片代工的道路上走了三年，英特爾的朋友圈名單越來越長。

“我的董事會成員認為我的資本計劃相當激進?！被粮裨谂cOpenAI創始人兼CEO山姆·奧特曼（Sam Altman）對談時說。

2021年英特爾宣布斥資200億美元在美國亞利桑那州建設兩座晶圓廠，2022年再投資200億美元在俄亥俄州建立“世界最大”的芯片工廠。在歐洲與美國其他地區，英特爾也有設廠或擴產計劃。

圖4：全球AI半導體市場規模預測

單位：億美元。資料來源：Gartner（2023年8月）

全球芯片產業正處于擴產期，英特爾也正快速入局。國際半導體產業協會（SEMI）在全球晶圓廠預測報告中稱，繼2023年增長5.5%后，2024年全球半導體產能預計增長6.4%至每月3000萬片。當中既有智能終端市場復蘇的因素，也得益于生成式AI與高性能運算等新興應用的推動。2022年-2024年間，全球預計共有82座新的半導體工廠投產。

奧特曼說，他不懷疑基辛格的計劃。事實上，奧特曼對AI芯片產業的預期顯然更加激進。此前有媒體報道稱，奧特曼正奔走籌措總計高達7萬億美元的資金，以建立一套AI芯片生態——“可以買下世界上所有GPU”，英偉達CEO黃仁勛形容。

奧特曼在與基辛格的對談中沒有正面回應7萬億，但他相信這個世界需要比人們現在計劃多得多的AI基礎設施，包括晶圓廠、能源、數據中心，總成本將非常高昂。

市場研究機構Gartner預測，2024年全球AI芯片市場規模將同比增長25.6%至671億美元，2027年時還將近乎翻倍，達到1194億美元。芯片公司AMD的預測更加樂觀，將預測的2027年AI芯片市場規模由此前的1500億美元上修至4000億美元。

基辛格認為，市場對AI芯片的需求在未來幾年都是無法滿足的，他稱之為“芯經濟”（siliconomy）?！斑@些微型芯片會使我們得以實現現代經濟周期，堪比魔術?！?/p>

目前臺積電幾乎掌握著所有的最先進制程AI芯片訂單，但隨著市場膨脹，英特爾有望分得一杯羹。但對后來者英特爾而言，更重要的外部契機在于地緣政治。

2022年美國出臺了芯片法案，將以約520億美元引導芯片制造業回流，其中包括390億美元的直接撥款補貼。英特爾即是一大受益者，有望獲得超過100億美元的補貼。雖然臺積電、三星也計劃在補貼之下赴美設廠，但最先進的制程工藝會留在本土。

不需要在中國臺灣地區就能生產芯片，是英特爾的一大賣點。Stu Pann說。在芯片法案的扶持之下，一些芯片設計公司會首先考慮美國晶圓廠。

吉娜·雷蒙多認為，芯片如同過去的太空競賽?！懊绹绾闻c中國競爭，要跑得更快、創新得更快、量產得更快?！辈贿^，雖然芯片法案提供了可觀的補貼，但發放進度緩慢，英特爾、臺積電、三星的新工廠都因此推遲了投產時間。

美國芯片制造也面臨著人才、成本等諸多問題。臺積電創始人張忠謀2022年在接受美國智庫布魯金斯學會訪談中說，美國提高國內芯片產量是昂貴、徒勞之舉，美國芯片制造業沒有擴張和成功所需要的人才庫，在美國制造芯片的成本比臺灣貴50%。

基辛格認為，過去幾年的新冠疫情、經濟周期、戰爭，讓供應鏈的脆弱性更加突出，“我們只是希望建立一個更安全、更有彈性的供應鏈”。