臺積電最大危機來了！英特爾明年量產(chǎn)1.8nm制程

時隔數(shù)年，半導(dǎo)體市場似乎又進入到一個風起云涌的時代，隨著AI大模型到來，半導(dǎo)體巨頭們都開始加大投資，期望在AI時代中可以獲得新的增長。

英偉達作為AI大模型時代獲益最多的廠商，自然是穩(wěn)坐釣魚臺，而AMD也開始奮力直追，陸續(xù)推出多款新的超強算力產(chǎn)品，目標都直指AI市場。半導(dǎo)體領(lǐng)域中的兩大巨頭都已經(jīng)開始了明爭暗斗，那么英特爾顯然是不會缺席的。

圖源：Tom's Hardware

在過去的三天時間里，英特爾已經(jīng)陸續(xù)對外公布了合計金額超600億美元的多項投資計劃，其中，芯片的生產(chǎn)與設(shè)計業(yè)務(wù)發(fā)生了巨變，可以說徹底改變了英特爾的芯片生產(chǎn)與設(shè)計方式。據(jù)悉，英特爾將會在稍后對晶圓制造業(yè)務(wù)進行拆分并讓其獨立運營，同時也將會開始對外接受代工需求。

此外，英特爾還宣布將會在2024年的下半年開始量產(chǎn)Intel 18A工藝，作為Intel 20A工藝的改進版，從晶體密度來看，基本等效于其他晶圓代工廠商的1.8nm工藝。同時，Intel 18A工藝還會支持PowerVia、RibbonFET等技術(shù)，按英特爾的說法，Intel 18A的效能會完全超過臺積電和三星的2nm工藝。

圖源：VEER

從英特爾對外公布的技術(shù)文檔來看，PowerVia被稱為“背面供電技術(shù)”，該技術(shù)將傳統(tǒng)的電源線從前端移到晶圓的背面，將電源線與信號線分開部署，旨在解決芯片微縮結(jié)構(gòu)中日益嚴重的互連瓶頸問題。在測試中，PowerVia技術(shù)被證明可以有效降低芯片電壓，以更低的電壓獲得更高的處理器頻率，在溫度表現(xiàn)上也優(yōu)于此前的所有工藝。

而RibbonFET實質(zhì)上是一個全新的晶體管架構(gòu)，正式中文名稱為全環(huán)繞柵極晶體管，主要的優(yōu)點是在更小的空間中部署更多的晶體管，以達成大幅度提高晶體管數(shù)量的需求。晶體管數(shù)量某種程度上可以直接代表處理器的性能，借助這個新的架構(gòu)，英特爾才得以在Intel 18A上完成對臺積電和三星的反超。

考慮到臺積電和三星的2nm工藝最快也要等到2025年才能實現(xiàn)量產(chǎn)，在此之前，英特爾的處理器在工藝技術(shù)水平上可能都會處于領(lǐng)先地位，當然，前提是一切順利的情況下。

英特爾進軍晶圓代工，臺積電“危”？

在三大半導(dǎo)體芯片巨頭中，英特爾是目前唯一還在堅持所有芯片均由自主晶圓工廠生產(chǎn)的廠商，AMD和英偉達早已完全轉(zhuǎn)為芯片設(shè)計企業(yè)，具體的生產(chǎn)均交由臺積電、三星等晶圓代工廠完成。

目前，英偉達和AMD均采用臺積電的5nm工藝制造主流芯片，從此前公布的信息來看，英偉達和AMD似乎都打算在下一代的主流處理器上采用臺積電的3nm工藝。不過，考慮到制造成本等問題，屆時可能會出現(xiàn)5nm與3nm制程共用的情況，在中高端型號上使用3nm工藝，而在低端型號上采用改進版的5nm制程，通常也被稱為4nm制程。

對于多數(shù)芯片設(shè)計廠商而言，臺積電是目前他們可以找到的最好的晶圓代工廠，即使是擁有同等制程工藝的三星，實際出產(chǎn)的晶圓在能效比等方面都要落后于臺積電。高通的驍龍8Gen 1處理器，第一代采用的是三星工藝，第二代采用的則是臺積電工藝，在芯片本身的架構(gòu)設(shè)計沒有改變的情況下，僅僅是更改代工廠就得到了近20%的效能提升。

圖源：高通

所以，高性能處理器的代工廠都首選臺積電，比如iPhone的A系列處理器均由臺積電代工，并且基本都能用上臺積電的最新制程工藝。相較于財大氣粗且產(chǎn)品利潤極高的蘋果，其他廠商則一般會選擇次一代的制程工藝，一般來說只有高通會在最新型號的旗艦處理器上跟進臺積電的最新制程。

即使是臺積電的次一代制程工藝，在半導(dǎo)體領(lǐng)域也依然是先進制程，足夠滿足大多數(shù)的芯片設(shè)計需求。不過，正是因為臺積電目前在先進制程上幾乎沒有對手，所以臺積電的代工價格近年來漲幅明顯，已經(jīng)讓不少芯片企業(yè)有了別的心思。

高通、英偉達等企業(yè)一直都在與三星頻繁接觸，希望能夠進一步優(yōu)化制程工藝技術(shù)，AMD也與三星關(guān)系密切，甚至通過技術(shù)合作的方式將RDNA 2架構(gòu)帶到了手機端，推出高性能的低功耗移動端核顯。

可以說，芯片企業(yè)早就苦臺積電久矣，只是還在等待一個“救世主”的出現(xiàn)，此前，最有希望擔任這個角色的就是三星，現(xiàn)在，或許還有英特爾。從英特爾目前的10nm制程來看，其性能與臺積電的5nm不相上下，如果后續(xù)的Intel 20A和Intel 18A可以如描述那般媲美2nm和1.8nm制程，那么對于其他芯片廠商來說，只要價格合適就會是一個巨大的誘惑。

據(jù)悉，在英特爾發(fā)布這個信息后，很快就有芯片企業(yè)做出了回應(yīng)，而且還是近期風頭正盛的英偉達。早前，英偉達的CEO黃仁勛在面對外界問詢時回復(fù)，自己確實在月初收到了英特爾提供的Intel 18A工藝的測試樣品，他已經(jīng)向英特爾方面表示了自己的興趣與關(guān)注。

圖源：英偉達

如果英偉達選擇讓英特爾進行芯片代工，無疑是對英特爾制程工藝的一個肯定，同時也會讓其他芯片產(chǎn)生在尋找代工廠時將英特爾納入考慮范圍。同時，英特爾在代工市場上位，也會直接威脅到臺積電，不管是讓臺積電暫緩提價方案，還是降價打價格戰(zhàn)，對于芯片廠商來說都是樂見其成的。

在我看來，如今的半導(dǎo)體代工市場，確實缺乏一個新力量來遏制臺積電，而英特爾或許就會是其中的關(guān)鍵。

英特爾將重獲市場主導(dǎo)？

不得不承認，代工生產(chǎn)與設(shè)計分開的模式，確實更有利于半導(dǎo)體企業(yè)進行快速的迭代更新，讓團隊可以將精力完全放在芯片設(shè)計上，無須去考慮自己的代工廠是否有足夠的能力進行量產(chǎn)。

此前，英特爾的新架構(gòu)處理器一直難產(chǎn)，以至于被AMD搶占大量市場，最主要的原因就是英特爾的晶圓生產(chǎn)能力無法滿足新架構(gòu)處理器的生產(chǎn)，即使解決了生產(chǎn)問題，英特爾也依然用了兩年來對技術(shù)進行完善，最終才在13代酷睿處理器上完成了對AMD的反超。

即使如此，英特爾與AMD在市場份額上依然處于拉鋸狀態(tài)，目前是英特爾暫時領(lǐng)先，正在逐步拉高自己的市場份額。但是，在服務(wù)器領(lǐng)域，AMD已經(jīng)對英特爾的地位構(gòu)成了直接威脅，能否繼續(xù)遏制AMD的進攻，新的制程工藝與架構(gòu)將成為關(guān)鍵。

圖源：VEER

所以，英特爾一直寄希望于即將在2024年量產(chǎn)的Intel 20A與Intel 18A兩項工藝技術(shù)，如果一切順利，英特爾將會擁有接近一年的時間差，可以在處理器市場上對AMD形成降維打擊，屆時AMD只有兩個選擇：1、承受臺積電的高昂代工價格，大范圍3nm工藝；2、調(diào)整產(chǎn)品價格，以此形成競爭力。

但是在我看來，兩個選擇都只能算是權(quán)宜之計，依然無法直接對抗英特爾的架構(gòu)與工藝優(yōu)勢。首先，英特爾的最新制程工藝對標臺積電的2nm工藝，僅靠3nm工藝顯然是無法直接對抗的，最好的情況就是能效比持平。

其次，產(chǎn)品降價確實可以提升競爭力，但是僅限于中低端市場，在高端服務(wù)器市場，對應(yīng)的客戶往往更在意整體的性能而非價格，對于這些科技巨頭而言，經(jīng)濟成本的優(yōu)先級是要低于時間成本的。

這么說來，AMD難道就沒有一點贏面嗎？顯然不是，處理器的性能除了制程工藝外，還會受到處理器架構(gòu)的影響，如果AMD可以在架構(gòu)設(shè)計上領(lǐng)先英特爾，那么在臺積電3nm制程工藝的輔助下，是可以與英特爾繼續(xù)分庭對抗的。不過，這樣就要湊足兩個先決條件，一是臺積電的3nm可以穩(wěn)定供應(yīng)，二是AMD的新架構(gòu)足夠給力。

當然，如果英特爾的代工廠真的來者不拒，那么找英特爾代工或許也是選項之一，不過對于AMD來說，這個選擇顯然是不可能的。至于英特爾是否愿意接受，那就是個未知數(shù)了。

至少從目前的情況來看，英特爾憑借領(lǐng)先的制程工藝與架構(gòu)設(shè)計，是有望在2024年重新獲得市場的主導(dǎo)地位， 前提是英特爾的制程工藝量產(chǎn)一切平穩(wěn)。