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本期聚焦芯片晶圆大厂英特尔的式微、台积电走强背后的产业发展模式的更迭。& s! i3 F0 ~3 s* o. v- b
划重点:' J5 v! l, h7 U6 m# O
1、在芯片制造上,过去英特尔一直采用 IDM 模式,从设计、生产、封装、到销售全都自己操办,打遍天下无敌手。
2 r# j0 U% z( m2、半导体行业是典型烧钱又耗技术的行业,技术和资金到达一个量级后,IDM 模式反而成了前进的掣肘,10nm 的失败成为英特尔下坡路的关键节点。
# w9 k+ b# J5 L/ {& V, ]3、台积电定位很明确:只做下游的制造,成功证明了半导体行业分工做得越细,在某个领域越拔尖,扎得更深,就能跑得越快。7 t( a8 \" j4 Z- s
4、如今英特尔寄希望于 IDM2.0 战略复兴,但最大的挑战——客户是谁?目前苹果、英伟达、AMD 们都不太可能。, ~6 b% R, ?0 q( X
文 / 知勇,锦缎研究院" o; N" o3 @; E. ~
" 年年挤牙膏,终于挤不动了 "、" 英特尔这几年真是弱 ",看到英特尔史上最糟糕财报之后,很多人的感受是,英特尔时代要落幕了。
) x, p( m% F- S. G3 o% E7 |4 X英特尔日前发布 2022 年四季度财报,财报显示,英特尔营收同比大降超 3 成,净亏损 6.6 亿美元。财报发布后,投资者们果断用脚投票,盘后英特尔股价暴跌 9.7%。
8 m, {; \3 f- s4 `6 z: w" t而就在此前半个月,台积电发布 2022 年四季度财报,营收同比增长 42.8%,净利润同比增长 78%。
* n) q' m$ @0 x$ i' b+ L8 R, ~同样都是在芯片行业大幅收缩、退烧的大环境下,为什么台积电和英特尔,交出了截然不同的成绩单?
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01英特尔向下,台积电向上1、IDM 模式缔造英特尔时代) }; |0 v7 |% E/ s+ ~' f
在很多 80 后、90 后的印象中,蓝色的 "Intel Inside" 标签是一种科技的象征。
" T9 D) t: k) U在 PC 时代,英特尔毫无疑问是行业霸主,坐拥个人电脑和服务器的 CPU 市场。与此同时,市场上还有微软这位强大的同盟军在操作系统上为之保驾护航,使得英特尔引以为傲的 x86 处理器不可替代。(注:业内称为微软–英特尔体系,即 WinTel): ?. c P6 ], {
在芯片制造上,过去英特尔一直以来采用 IDM 模式,即所有环节从设计、生产、封装、到销售全都自己一手操办。
) d. E R: h0 z. x/ q0 t/ X! Y英特尔的商业模式是把芯片设计和制造牢牢捆绑在一起,设计部门不断研发迭代,设计出更新、更快的 CPU,制造部门则投资巨额资金,生产出一代又一代的新产品。* U* X+ t$ R# |$ S) g1 n
在 WinTel 时期,英特尔凭借 IDM 模式可谓打遍天下无敌手,稳稳当当地坐着头把交椅。
3 e. |; }; V% |时至今日,尽管英特尔已经颓势日显,但 IDM 模式在行业里依旧占据较高权重。3 q* x+ ?& z5 c) V# s+ [
根据 Knometa Researc 的数据,截止至 2021 年底,全球 IC 晶圆的总产能为 2160 万片 / 月,其中三星、台积电、美光、SK 海力士、铠侠,前五大公司合计占比 57%,达到 1221 万片 / 月,这当中,除了台积电,三星(部分)、镁光、SK 海力士、铠侠都是 IDM 模式。
$ }( g% C4 Z" L' m1 r7 P% P3 N P0 A对 IDM 模式,英特尔则仍然是恋恋不舍,在现任 CEO 基辛格的操盘下提出了 IDM2.0 战略,成立代工服务事业部,争夺台积电和三星的份额。7 P |. _( H c4 M
2、10nm 成为分水岭
: c! M2 }5 c* d* y$ ~) @摩尔定律成就了英特尔,也困死了英特尔。
# B; f1 T) S- L0 m+ @8 s英特尔创始人戈登 · 摩尔上世纪 60 年代提出了摩尔定律的概念,即集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过 18 个月,便会增加一倍。+ j7 O+ s/ v& O A+ Z
过去的二十多年,英特尔处理器紧扣 " 摩尔定律 ",从 45nm、到 32nm、再到 22nm,一路都是水到渠成。5 F( g6 U& N& ?' c
在 14nm 工艺节点之前,英特尔一直保持领先。不论是三星还是台积电,它们都跟随着英特尔的步伐,但是到 10nm,英特尔突然无法延续摩尔定律了,两年一次升级的规律被按下暂停键。: o5 }* s7 @; @3 m# T. g6 u% j4 D
英特尔最初的设想是在 2017 年实现 10nm 工艺,但此计划破灭,10nm 工艺一直难产。为了对全球用户有个交代,英特尔就只能在 14nm 的字符后面标记字符 "+",也就是在 14nm 基础之上优化,最多的时候用上了 3 个加号—— 14nm+++。
& Z, ^7 _+ ~$ b7 z U8 F有一段时间,14nm+++ 成为网友调侃英特尔最多的一个梗," 祖传的 14 纳米还能再战几年 "、" 英特尔 14nm 终极版不应该叫做 14nm+++,要学下苹果手机的命名,叫 14nm Pro Plus Max……"
+ l/ a. g7 }7 d3 c自家的工厂造不出设计部门的芯片,IDM 模式受到前所未有的考验。对英特尔而言,制造环节受限,反过来又会进一步侵蚀英特尔的设计能力,形成蝴蝶效应。10nm 工艺之败,也导致 7nm 芯片的进度大幅度落后。, A1 ]$ [* R. [
2019 年,时任英特尔 CEO 的鲍勃 · 斯旺这样回应 10nm 的困局," 英特尔对自己超过行业标准的能力过于自信,限制了自己的思维,措施了技术转型的机会,现在承受了后果。"% y$ C' v6 S2 v- G
鲍勃 · 斯旺口中的后果,就是被竞争对手们赶超,并拉开差距。; ~) W b) i5 W1 e+ f* l) [
2020 年 7 月,英特尔宣布其采用 7nm 工艺的 CPU 将推迟半年发布,此举再次震惊行业。时年台积电和三星都已经在接 5nm 芯片的订单了。+ H% x; o% M( B* F/ E; `
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图 1:英特尔芯片升级过程 来源:英特尔,中信证券2 R5 O" r& {# k2 r
另一方面,长期在英特尔阴影侧生存的 " 千年老二 "AMD 成功逆袭,开始与英特尔硬碰硬竞争。 M9 X7 L9 X( o- q! _; w
2018 年,AMD 全面转向台积电,并发布了由台积电独家代工的面向计算市场的 7nm 显卡 Radeon Instinct MI60/MI50,性能超过同级别的英特尔产品。9 l" z' |# Q$ w) B, Y( O
最近几年,AMD 的销量大幅提升,市占率也逐年提高,不断蚕食英特尔的地盘,而英特尔的衰退则是肉眼可见的。9 o& e* U! y6 R9 s2 a; f
继 2022 年二季报首次亏损之后,英特尔四季度净亏损 6.6 亿美元,毛利率也从 2014 年的超过 60% 掉到 40% 左右。最直观地对比,台积电的毛利率自 2020 年以来始终保持在 50% 以上,2022 年四季度更是达到了惊人的 62%。
9 t1 v# H S+ b! s9 O过去几年,AMD 和英特尔的市值多次出现交叉,不久之前的 1 月 31 日,伴随着英特尔的财报暴雷,AMD 再次实现了市值对英特尔的反超。 o- p2 y9 c& I; G
3、台积电后来者居上3 d3 J1 v4 C6 B2 c5 _' j+ _7 k- e
在台积电创办的二十余年里,一度是以英特尔 " 小弟 " 的角色存在。
: p1 i* {. e' K& Z. c1 J& P与英特尔的 IDM 模式不同,台积电的商业定位从一开始就很明确:只做下游的制造,不和客户在芯片设计上竞争。8 l. h' g/ W3 V
但是在英特尔 " 统治 " 下,台积电的起家并不容易。2014 年 " 斯坦福工程英雄 " 讲座活动上,张忠谋这样回忆台积电的创业生涯," 单一的代工模式这种创新,在早期类似一种‘先有解决方案,再寻找需求’的概念,我们提供的是代工平台,但在当时没有人需要这样的平台,因为当初几乎少有无厂半导体公司,现有的无厂半导体公司也不需要台积电,而是更愿意去找日立、东芝、英特尔,这种现象直到 90 年代开始才有所改变,我们的存在,也大大加速了无厂半导体公司的诞生。"
) e2 n% e9 @1 I& @, M台积电的发展过程中,不得不提到苹果公司。
( V$ y0 `' g) m7 ^. k; n从 2014 年开始,自研芯片的苹果开始将芯片代工订单交给台积电。收获苹果这个大客户后,台积电不但获得了技术快速进步的机会,还收获了今后十年的业务增长。& q; t% f5 y6 I& H; |1 X
更重要的是,与英特尔分手后,苹果的业务仍然推进顺利,这给其它厂商一个很好的示范效果——我们不必非要在英特尔那里 " 买 " 芯片,可以试着找台积电代工。毕竟台积电的交付周期更短,成本更低,于是,台积电的订单纷至沓来,高通、英伟达、AMD 等几乎所有芯片设计巨头都已和台积电合作。3 X" `9 G3 I1 t' E6 D
公开数据显示,2014 年台积电全年实现 1482 亿元人民币的营收,这个数字到 2022 年,达到了 5025 亿人民币。& N2 ]( _& `3 n
至此,台积电开始有了和英特尔分庭抗礼的实力。如今,台积电已经成为全球最大晶圆代工企业,占据晶圆代工半壁江山。7 F" I& Y, Q' Z4 k1 _' ^
在工艺节点上面,台积电已经宣布量产 3nm 工艺,足足领先英特尔一个身位。得益于高端制程芯片销量快速增长,其营收和净利润屡屡创下新高。0 P, P# B1 O3 ~: p
作为后来者,台积电顺利改写了世界芯片制造的权力格局。另一边,当年芯片霸主却成了追赶者。
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0 N8 D/ I) E9 G图 2:晶圆代工市场格局 资料来源:Counterpoint
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过去几年,大家总是调侃英特尔是一家牙膏厂,每次提升的那点可怜性能总是被软件用光了。但是可能很多人并不知道,英特尔其实也是无可奈何,不是他实力不够,而是芯片设计和制造的难度远比想象中的高。
# j [; J4 ~! q: ^. c; L更重要的,对英特尔来说,IDM 模式注定是一条越走越窄的路。
4 C5 G1 f4 K7 J. |1 o# o/ O1、" 双高 " 现象压倒英特尔' f* x( w$ v6 k5 O! g
众所周知,半导体行业是典型烧钱又耗技术的行业,可以理解为 " 双高 " 现象,这个趋势目前已经越来越明显,也是压倒英特尔的关键因素。5 @5 M! \; r* K
先看技术维度,半导体技术进步主要遵循摩尔定律,即芯片上集成的晶体管数量平均每隔 18 个月就会翻一番,性能也提升 1 倍。在这种发展速度下,电路结构越来越复杂,加工工艺的要求也越来越高。
. {& b( L. q$ b$ e- r% r5 Z所以到最后行业呈现的割裂现象就是越到高端制程,行业玩家越来越少。在 10nm 工艺节点,已经只剩下台积电、三星、英特尔。+ W5 @* F# ~0 \
可以说,芯片制造行业注定是一条英雄寂寞的道路。
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0 q- g* X+ B9 m2 y" U( S图:随着制程工艺提高,行业玩家逐渐减少 资料来源:英特尔,中信证券
! A- b* t3 V1 S$ T0 P" \再看资金壁垒,随着工艺节点提高,新一代生产线所需的投资额成倍甚至数十倍地增加。举例来说,2020 年台积电宣布在美国投建的 5nm 工厂投资额约合 120 亿美元,未来 3nm 产线的投资额预计将达到惊人的 200 亿美元。
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4 N$ U" C0 C& o% p$ W% B图:不同制程下每 5 万片晶圆产能的设备投资(亿美元)资料来源:天风证券
* F$ N: D+ m, V# D为了更进一步理解半导体的资金壁垒,我们看下台积电的历年资本开支。2021 年,台积电的资本支出再创新高,达到 300 亿美元,其中研发支出约为 45 亿美元。$ K' _: M& r' C% T6 X" H6 M
一言以蔽之,芯片制造是一项需要大量资金维持的高难度技术动作。 Q) l- @6 f# W% n [( F. v
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) ?+ }' H X. i/ w, k1 C; C" L2 O- d& c* h图:台积电历年资本开支 资料来源:中原证券/ f+ n% W* O3 K) n: y8 U
2、分工模式成就台积电5 ~3 c! D& e! i! J( I
回到英特尔身上,了解半导体 " 双高 " 现象,其实也就不难理解英特尔为什么会出现挤牙膏现象。诚然,英特尔这个巨无霸企业有大量的资金和技术人员,但是做芯片一条龙服务既要投入制造又要投入设计,还要做封测。
, }4 c4 n- ]& V; {1 Z$ E相比之下,台积电只用集中精力在制造环节,两者最终的表现可想而知。! f8 L( s# r! d; i
专注制造环节的台积电,正是将代工技术做到极致,每年投入超百亿美元死磕制造环节,最终实现了制程工艺的全面领先,改变了行业规则。: U* i6 [! ~' f: [
专业分工这套逻辑在 AMD 身上也得到验证,在分拆掉格罗方德业务之后,定位变成了无厂半导体设计公司,将代工业务转交台积电,成功扭转下滑颓势。
( N+ W/ K2 t; r! NMercuryResearch 的最新调研数据表明,AMD 在包括桌面处理器,移动处理器和服务器处理器的 x86 处理器整体市场当中,份额达到 31.3%,而在 2020 年第一季度,AMD 的份额还只有 14.8%。: I1 X& ]0 o% M3 |+ a5 {
虽然英特尔沿用的 IDM 模式可以将所有核心环节掌握在自己的手中,但是当技术和资金到达一个量级后,即面临 " 双高 " 现象挑战时,反而成了技术进步的最大掣肘。类似地,在芯片设计环节,英特尔面临的高通、英伟达等顶尖对手,胜算同样不高。1 ?* k! z7 d2 P9 K9 b
实际上,半导体领域与工业领域的发展规律恰恰相反。大部分工业领域强调垂直一体化,比如光伏、动力电池行业。行业龙头先单点突破,某一个领域做大做强,再延伸补强其他产业链环节,最后打造产业链一体化,实现降本增效。( Q# g) M% W: ?
然而半导体行业已经形成术业有专攻的典型规则,分工做得越细,在某个领域越拔尖,扎得更深,就能跑得越快,行业地位自然更稳固。1 h4 p [2 k+ w. y
其次,半导体行业的分工合作是更优的风险分担机制。台积电的高额资本开支由高通、英伟达、AMD 等芯片设计公司共同分摊,而英特尔只能内部消化。# ^# X5 L9 T2 N1 G7 {
第三,代工模式的技术进步是最快的。台积电的客户是全球顶级芯片设计公司,可以更快更多地积累一流芯片制造能力。这也是为什么台积电可以在成本和技术上面降维打击其它晶圆厂,而 IDM 模式里面每个环节里只要有一个落后了,出现重大障碍,整个产品的进度都会受到拖累。
) M0 a' e* J( `5 @0 |4 W正所谓皮之不存,毛将焉附,没有制造能力,再高端的技术只是设计图纸。" M/ X# U$ X+ s$ [' A
不难发现,以台积电为代表的晶圆代工模式,可以更好地突破技术和资金壁垒。走 IDM 路线的英特尔比不上单押制造环节的台积电,有其必然性,并不是前者的研发能力不强,而是很难做到齐头并进、孤独一掷地投入,最后输出的是挤牙膏式技术创新。
$ O; `1 h) Q; n) X2 y. h未来分工合作这个模式,大概率会演化成为行业新路径,每个环节由单独的公司负责,然后几家公司携手制造出最优的芯片。2 ]0 P2 ~# Z% j7 n( @; |3 M! ^
去英特尔大包大揽的时代正在成为历史。
% N3 P# W" Y! x7 a3、英特尔进入衰退的长夜?
}. w- ?4 a6 M3 }% M2 z如今的英特尔,与昔日的辉煌相比,早已是另一番景象。在营收、净利润双双大幅下滑的颓势之下,资本选择夺路而逃。在过去 12 个月中,英特尔的股票已经下跌了近 40%。3 ^! R/ g0 M6 l6 b! n
英特尔的成功很大程度上得益于对于个人电脑的把握,并在摩尔时代,引导行业往自己有利的方向发展。而在后摩尔时代,业务众多的英特尔已经跟不上技术进步的速度。在新的游戏规则里,台积电们显然抢到了和英特尔竞争的制高点。
& C7 T/ T: q3 S' p9 u# T4 E实际上,早在 2017 年左右,英特尔跑不赢摩尔定律的隐患已经显现,只是财务的恶化滞后于业务已陷入泥潭这个事实,进而未在当年财报上面体现。从资本市场中可以看到,过去几年英特尔的股价已停滞不前,华尔街精英们对英特尔的信心已经不足,他们开始担心这颗奔腾的 " 芯 " 还能跳动多久。
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0 s7 `5 a8 }/ G$ o# ^图:英特尔股价图 资料来源:谷歌
% U$ ?2 f% \, g# q& |- O如果拿当年的老对手对比,英特尔的衰落就更明显。英特尔的命运风雨飘摇,而 " 轻装上阵 " 的 AMD 蒸蒸日上。比如在服务器芯片领域,英特尔曾一度控制 99% 的市场份额。现在已经被 AMD 夺走了接近 15% 的市场份额。根据摩根大通的分析师预计,未来 AMD 的市场份额将继续增至 30% 以上。
$ u+ [( I- w! \. I& c3 a值得注意的是,根据财报数据,英特尔 2022 年第四季度的库存金额达到了 132 亿美元,可谓内忧外患。$ R8 w3 S" Q! F2 ]4 t- v1 n
难道英特尔甘愿坐以待毙吗,对自己的危机毫无察觉?实际上,即便时光可以倒流,英特尔能更早意识到 IDM 模式的命门,仍然无法避免今日之被动,因为它内部的问题没法解决。
; X8 q5 H: k* |8 A/ i归因下来,英特尔家大业大,体系臃肿,加上涉及的产品类型非常广,很难一刀切换掉 IDM 模式,即船大掉头难。在 2018 年上任的 CEO 鲍勃 · 斯旺曾经主导英特尔走 AMD 的路线,也就是把制造部门独立出去,但最终他没能调整这艘巨轮的行驶轨迹。: y" s8 X" V, ]; H! H/ ?
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/ x) Z$ _6 t Y l1 Z/ o图:IDM2.0 战略图解 资料来源:英特尔; H! B }7 w2 V4 s$ l
3 年之后,新 CEO 基辛格上台后,希望扭转局势,制订了 IDM 2.0 战略。简单概括为三部分:主要产品依旧发挥 IDM 模式余热,自己设计、自己制造;部分产品采用无厂半导体公司模式(Fabless),由外部代工厂代工;自身的代工厂,开放一部分产能给第三方无厂半导体公司。
, K; A* \! x% D- `% O- e为落实 IDM2.0 计划,英特尔继续大开大合的动作。2021 年 3 月,英特尔宣布投资 200 亿美元在美国亚利桑那州新建两座工厂;一年后,英特尔宣布将投资 200 亿美元在美国俄亥俄州新建两座工厂。
; ]) T0 b( a) d不过,这条路并非坦途大道,英特尔最大的挑战是要解决客户来源——什么样的客户愿意将芯片图纸交给英特尔,英特尔又能为客户提供什么样的工艺?与台积电还在合同蜜月期的苹果、AMD、英伟达们,目前看起来都不太可能。
3 g# J/ n9 @9 _3 y! p用数据说话,2022 年第四季度,英特尔代工服务收入仅为 3.2 亿美元,算下来还不到台积电两天的收入。
+ O8 g, f4 U& q! h: q更严重的危机已经袭来,按照英特尔第一季度财报指引,其盈利能力还将进一步恶化,预期 2023 年一季度营收在 105 至 115 亿美元区间,毛利率降到 39%,每股亏损 0.8 美元。(注:当前半导体行业景气度向下,台积电也难以独善其身,虽然现在的财报很亮眼,下半年同样会有压力); K" C7 a. X8 j' Y& ?; s
截止目前,昔日 " 小弟 " 台积电的市值已达到 4900 亿美元,而半导体行业缔造者英特尔却仅剩下 1200 亿美元,前者是后者的三倍有余。具有象征意味的是,去年三季度以来巴菲特老爷子大举买入台积电,现已成为台积电第五大股东。
r' l0 j7 |& b, s ]不可否认,过去很长时间英特尔不断地为全世界提供越来越好的处理器,直接推动了个人电脑的普及,但英特尔已经不是当年那个叱咤风云的公司了。
! f8 v+ c6 l$ G时代的车轮滚滚向前,不论当初多么辉煌,抛弃你的时候可能连个招呼也没有。拥戴新王的山呼海啸之声,已然湮没了旧王渐行渐弱的扼腕之叹。 |
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