英特爾10nm工藝問題造成的影響遠超市場所見？

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英特爾 10nm 工藝延遲問題引起了廣泛關注，但人們并沒有深入了解它的影響；

英特爾不僅將面臨丟失市場份額的風險，甚至有可能在市場份額上落后于 AMD- 尤其是在最重要的服務器市場上。

英特爾本年第一季度表現不佳，第二季度情況有所好轉，全年營收指引亦有所改善，英特爾投資者們對公司業(yè)績表現的反應卻很遲鈍。雖然作為投資者個人，不可能知道究竟是什么導致了這種反應，但是有一點很明顯 - 市場不滿意英特爾 10nm 工藝的進展。英特爾自己發(fā)表的評論、越來越多的分析師關注 10nm 進展以及英特爾在社交媒體上面臨的質疑都把 10nm 工藝延遲的問題放到了聚光燈下。

我們認為，從市場對英特爾 10nm 工藝問題的反應來看，市場仍然大大低估了該問題的影響。我們將在本文討論 10nm 工藝延遲到底意味著什么，以及將帶來哪些影響。

背景
在繼續(xù)分析之前，讀者有必要了解一下英特爾制造工藝的發(fā)展歷史。

從歷史經驗來看，英特爾每隔兩年都會推出新的制造工藝（下圖來自于英特爾技術日），這種情況一直持續(xù)到 2014 年推出 14nm 產品之時。實際上，英特爾推出上一代 22nm 產品是在 2011 年，這次工藝升級時隔三年，已經是落后于進度預期，但是英特爾仍然領先于對手，其工藝也頗具競爭優(yōu)勢?？梢钥隙ǖ氖?，14nm 工藝的延遲是英特爾的工藝優(yōu)勢再難繼續(xù)維持的第一個明顯跡象。

由于 10nm 工藝多次延遲，英特爾開發(fā)了中間節(jié)點以改善其芯片性能，即上圖中的 14+和 14++工藝。

盡管一再跳票，英特爾之前不久還信誓旦旦地聲稱將在 2018 年實現 10nm 工藝的大規(guī)模量產，雖然有證據表明它不可能如期推出 10nm，但公司的指引中依然堅持己見。然而，這一切都在 2018 年第一季度的電話會議上發(fā)生了 180 度逆轉，英特爾這次將 10nm 的量產時間推遲到了 2019 年。和 2014 年推出 14nm 之時整整相隔五年，遠遠超過了其 2 年升級一次工藝的目標時間。不過，鑒于英特爾多次跳票，我們懷疑它是否能夠在 2019 年實現 10nm 的大規(guī)模量產，而且英特爾本身的聲明也不是很有自信。

相比之下，英特爾的主要競爭對手臺積電就沒有遇到這種困難，臺積電將在本季度實現 7nm 工藝的大規(guī)模量產。AMD 的晶圓廠合作伙伴格羅方德比臺積電落后一些，但也預計將在 2019 年實現其 7nm 工藝的大規(guī)模量產。需要指出的是，盡管命名不同，但一般認為，臺積電和格羅方德的 7nm 大致相當于英特爾的 10nm。

最重要的一點是，英特爾之前一直在制造工藝上保持領先兩年的競爭優(yōu)勢，現在是第一次落后于臺積電至少一年時間，如果它真能兌現 2019 年實現 10nm 工藝的大規(guī)模量產的承諾的話。現在看來，格羅方德似乎已經追上了英特爾。

英特爾的運營方式是，一旦公司推出了新工藝，它就會迅速將其所有微處理器產品轉移到新工藝上，同時繼續(xù)使用上一代制造工藝生產芯片組，以滿足資本效率的要求。英特爾推出 14nm 的 CPU 時，其芯片組使用的是 22nm 制造工藝。雖然英特爾這幾年遲遲沒有推出 10nm 工藝的 CPU，但是其芯片組的制造工藝卻已經升級到了 14nm 上，這會產生一些問題，容我們稍后討論。

當一種新工藝開始爬產時，總會遭遇高缺陷密度（或低良率）。缺陷密度越高，生產大芯片就越困難（見下圖 - 黃色芯片即帶缺陷的芯片）。

隨著時間的推移，工藝逐漸成熟，缺陷密度隨之降低，大硅片的可制造性也越來越高。這就意味著硅片越大，在工藝爬產早期的良率就越低，也就更昂貴。出于這個原因，英特爾會首先把新工藝用在更小的臺式機和筆記本電腦芯片上，然后才會用在大型服務器芯片上。我們會在后文分析這種安排的影響。

最后，CPU 設計時需要考慮特定的工藝。由于工藝延遲，CPU 設計也會變得過時，推出之時可能已經喪失了競爭力，因此可能需要重新調整設計，以適應工藝的重大變化。
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競爭
由于開發(fā)新工藝成本高昂，AMD 一直在制造工藝上落后于英特爾。作為一家相對較小的公司，AMD 沒有足夠的出貨量來抵消先進工藝開發(fā)的成本，也無法趕上英特爾制造工藝升級的步伐。隨著晶圓制造技術的投資越來越大，AMD 于 2009 年剝離了晶圓制造業(yè)務，即格羅方德。最初，為了支持格羅方德，AMD 和它簽訂了合同，AMD 需要履行從格羅方德購買晶圓（除了包括 GPU 在內的一些產品）的義務。隨著格羅方德的發(fā)展壯大，AMD 一直在與之磋商新的協議，以實現從其它晶圓廠生產芯片的靈活性。最新的合同條款是在 2016 年敲定的，盡管這些條款在很大程度上是一個秘密，但是我們了解到，AMD 向格羅方德支付了大筆資金，以提高從其它代工廠采購晶圓的靈活性。我們并不知曉 AMD 將繼續(xù)在格羅方德制造哪些芯片，由于不確定，投資者一廂情愿地認為 AMD 將繼續(xù)使用格羅方德的工藝生產其 CPU 產品。

不過，我們有足夠的理由懷疑這種情形。我們認為，AMD 很可能使用臺積電的工藝制造其最新的 Zen2 CPU。鑒于臺積電的 7nm 工藝已經投產，AMD 下一代臺式機和服務器芯片的供貨保證將毫無問題。

如果 AMD 使用格羅方德的工藝生產其 Zen2 CPU，那么，AMD 能否在 2019 年大規(guī)模量產該產品就值得商榷了。雖然目前還不清楚在這種情況下，AMD 的產品還是否對英特爾的產品存在制造工藝優(yōu)勢，但是，就算兩家工藝相近，對長期在制造工藝上落后于英特爾的 AMD 來說也是很大的進步了。

AMD 還有一個微妙且關鍵的優(yōu)勢，即 EPYC 的架構劃分。英特爾的 Xeon 采用了大尺寸的單片硅片，而 AMD 的 EPYC 則使用多個較小的硅片組合而成。如前所述，在工藝爬產早期生產大尺寸硅片要困難得多，換句話說，在格羅方德和英特爾工藝對等的情況下，AMD 的產品能夠更快實現大規(guī)模量產，而且很可能比英特爾能更早生產其服務器芯片。

AMD 在 EPYC 和 Threadripper 上使用小尺寸硅片，實在是一種很聰明的架構選擇。高端 EPYC 芯片使用 4 個小硅片而不是像英特爾那樣使用單個大硅片。從概念上來講，如果英特爾能夠按照現在的時間表執(zhí)行，它在臺式機和筆記本電腦芯片上的量產進度上還可以追上 AMD，但是在利潤豐厚的服務器芯片上肯定落后。英特爾一名高管最近的評論表明事實可能就是如此。

英特爾的回應
英特爾顯然已經清楚地意識到了上述挑戰(zhàn)，并采取了若干手段。

英特爾的 Cannon Lake 系列芯片最初預計 2016 年上市，專為 10nm 設計，現在看來，它可能要到 2019 年底甚至 2020 年初才能上市。由于該芯片設計是針對 2016 年推出的，產品推出之時基礎架構就已經落后了足足四年。在此期間，AMD 發(fā)布了一個非常優(yōu)秀的架構，英特爾很可能正在暗自調整 Cannon Lake 的設計，但是這種調整也是在它意識到 10nm 工藝會再次延期后才做出的?？紤]到產品路線圖的復雜性，如果英特爾跳過 Cannon Lake 而直接轉到預計將于 2018 年首次亮相的 Ice Lake 產品家族上，我們也不會感到驚訝。Ice Lake 是一個更新的架構，對 AMD 更加有威脅。但是，現在人們對該架構知之甚少，還無法給出正確的評估。

在長期戰(zhàn)略方面，英特爾引進了 AMD 的前 CPU 設計主管 Jim Keller 和前 GPU 業(yè)務負責人 Raja Koduri。因此它極有可能采用與 AMD 相同的架構路徑。換句話說，英特爾將像 AMD 一樣對其 CPU 和 GPU 進行分區(qū)，以便可以使用任何 CPU 和 GPU 組合來構建大型數據中心解決方案（AMD 稱之為 Heterogenous 系統(tǒng)架構）。

然而，遠水不解近渴，Keller 和 Koduri 的任何全新架構的產品都很難在 2020 年或之后及時推出。在此期間，英特爾需要一種新的解決方案來與 AMD 的下一代 Zen2 競爭。英特爾近期的新聞稿表明，它似乎寄希望于通過創(chuàng)建多芯片模塊（稱為 EMIB）來解決這一問題，這些模塊可以將多個 14 納米芯片集合在一起，以與 AMD 的 7 納米解決方案競爭。

影響
英特爾的短期策略和長期戰(zhàn)略看似合理，但現在的局面對英特爾委實不利。

以下是 2018-2020 年間大致的競爭格局。

服務器產品的優(yōu)勢（紅色部分）對 AMD 來說非常重要。因為 OEM 大多比較保守，不會輕易改變方案，一代產品優(yōu)勢不足以讓 OEM 廠商放棄英特爾，但是如果 AMD 具有多代產品優(yōu)勢，那么他們很難不動心。出于這個原因，我們相信 AMD 在服務器芯片領域的市場份額將遠遠超過其巔峰時期 20-25%的市場份額。

上述討論同樣適用于筆記本電腦和臺式機 APU 市場。目前沒有證據表明英特爾能夠拿出和 Ryzen APU 競爭的技術，在英特爾開發(fā)出可對決 Ryzen 的技術之前，它不僅對 AMD 占據下風，而且可能必須使用 AMD 的 Vega 分立解決方案。

現在還沒有任何分析師討論過 AMD 在任何一個市場上獲得 50%以上市場份額的可能性，但是我們現在相信，這種可能不僅存在而且很大。這種局面的出現將從根本上改變市場格局，并打破英特爾和 AMD 的市場局限。鑒于英特爾 10nm 工藝持續(xù)跳票，這種令人不安的更有利于 AMD 的可能性越來越明顯了。

除了長期問題之外，由于 10nm 工藝的延遲，英特爾還面臨重大的短期問題。正如我們之前討論的那樣，英特爾的芯片組也開始使用 14nm 工藝，這對 14nm 的產能造成了額外需求。為了和 AMD 競爭，英特爾一直在增加其臺式機、筆記本和服務器解決方案的內核數量。內核數量的增加將對英特爾的產能、運行指出和利潤率帶來不利影響。

而且，10nm 工藝一再推遲也意味著其 7nm 也可能會遭遇跳票問題。果真如此，英特爾的工藝將成為累贅而不是資產了。

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