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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。% P& V4 D0 \8 y. L! ]. g: W
划重点:
; A; l" ~! V! a( v1、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。9 m4 @: R1 V$ {! K
2、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。; X. X+ y, H f5 Y- n
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。
8 G8 G ~' R& c" S1 R4、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。
0 h$ }. f, b7 q! {; }4 v& X: C文 / 知勇,锦缎研究院( Y( u# S: S7 \6 \2 m6 r, z, o, @
" 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。
2 T0 |& ~7 y/ t& Y0 U* J5 v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%。
0 B: q5 j& h) X4 u2 S" }9 E1 R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%。: @% m+ @$ q' m6 n- i
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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8 t1 `: J1 |9 S. i6 G01英特尔向下,台积电向上1、IDM 模式缔造英特尔时代
4 O; s* F8 w' l2 j) W. K1 X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。, E; i* E w; p+ ^2 O' i- o: 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)0 \+ ]( W4 z" d" c* b1 r6 K, A3 A
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。! L% a& B5 F# s1 _& L, l
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。
+ f$ U7 Q& B3 h) d1 V, o" o/ b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。% m; S5 p g- l2 L6 j* w0 i% h
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。
7 Q7 K- r' _1 X2 n( d5 \) x& x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。6 h7 L0 z3 w, k1 X" I
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。4 ~+ N6 f8 f6 f
2、10nm 成为分水岭$ V2 I% S% B& h, A; ^0 ~9 t
摩尔定律成就了英特尔,也困死了英特尔。3 A6 @; z q2 A9 d
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。
, e% {7 J( _8 u! t; @' U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。7 X' _( Z+ p( m' f
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。, R- A8 r$ U; U" P1 Q3 q
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+++。7 F& A* e! s* f$ X, r! i" G
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……"
. y& x7 v4 w8 p5 G6 i( k+ `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。" E/ N9 E/ J& \; ]0 [+ I4 y3 a
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。"
+ j( X# ]% h0 \- b0 U1 F鲍勃 · 斯旺口中的后果,就是被竞争对手们赶超,并拉开差距。
* A; V+ v: w# X$ S" L5 t, O2020 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。
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" q$ A. J( u* p" i图 1:英特尔芯片升级过程 来源:英特尔,中信证券: D7 m4 N" {$ M5 H' {
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。2 [# K: `' K6 ]- T
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。 C$ `4 `* |/ l/ v8 j0 c) h
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。
8 v5 d! a0 l0 Z# s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%。( c8 N- P: C7 h2 H/ K8 V3 Q
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。
: s5 S$ X" |' i1 w- D* ?; E2 f+ Q3、台积电后来者居上
' d* u2 J" j/ P3 P5 w" {3 d6 H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。0 {9 ] L/ r! h% o7 r/ a
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。! u5 v; s3 A y! Y9 T& ?$ J
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。"! Z3 }3 H% `7 K. g" e
台积电的发展过程中,不得不提到苹果公司。
: a8 p# E+ Z) b: q7 U9 V. L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。
3 Z5 B; U3 d( C6 b' `& I' [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。
# r8 ?; }0 m& ^) b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。
5 Q0 D- I( C7 G8 I/ J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。
) s$ q* f+ z( F( r3 s/ l b+ Y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。8 |3 {5 N$ {8 e u
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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图 2:晶圆代工市场格局 资料来源:Counterpoint% |. `- v+ w5 v, m% ^* R
02 半导体行业的更迭路径, T8 d/ C/ |& C4 i
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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。
- V. X: f. ~& j更重要的,对英特尔来说,IDM 模式注定是一条越走越窄的路。/ Y: a7 F# N0 X& t
1、" 双高 " 现象压倒英特尔3 { J! j. z3 b
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。
) R+ R9 d$ o, Z- @& f7 \) I- n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。
) u( w- h0 T; O) R, j4 b8 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。
: _ |# x8 O6 ]可以说,芯片制造行业注定是一条英雄寂寞的道路。! t- ?9 B* ?, m' A" ^) `0 w4 t9 b8 ~9 Z6 N
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' W" ~0 C/ w4 @# P! v" J v/ Z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
9 e4 D) E" m0 v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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, B1 ?% u% v2 q1 n, }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! y5 v7 W* }) U8 C
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。0 H) N& k2 ^; F1 E$ w
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。
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' g9 ~& |; \' t7 W图:台积电历年资本开支 资料来源:中原证券
Y1 b6 v* s k" S! R# P8 |% p2、分工模式成就台积电
M. o) Q' ^1 D1 U9 |9 P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。, X6 W' h) v5 z* O3 o) T
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。0 G* p) L A% A
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/ w% s7 d0 s3 `' K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。5 [/ ^! a! d9 b- f* R0 N
MercuryResearch 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%。0 j. S: b' r" x8 B8 u0 e9 S
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。
) q/ T5 z7 b3 ^ p+ j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。9 K7 O' l0 q, ?! W- \) ^: P' N
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 K9 ^: O" e! r! z$ ^! D/ P
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。
+ e( n. y( b1 J$ b% M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。
* G( y# {$ T; D2 P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。* B# H2 i8 k, L
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。& w# T4 C2 z# n
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。 e' b% u# u% e6 R: u
去英特尔大包大揽的时代正在成为历史。 p3 C0 e9 R- ^4 D! u- Y5 u
3、英特尔进入衰退的长夜?
2 {4 _4 f! f) E: G+ m7 T2 Q5 c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%。7 K! @0 E9 K8 A. v5 ^
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。
! ?% }+ W B3 i! e% l d5 g" k, r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。1 Q) g: P+ C. w' r& Y! x
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图:英特尔股价图 资料来源:谷歌8 I5 n' I' {/ `3 V. ?$ f
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。* y" L9 r" u( Y
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。! T' [& W+ C' c9 e8 S
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。
! u5 F5 R* N5 m* Y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。
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* e0 [' o( ~+ V图:IDM2.0 战略图解 资料来源:英特尔0 L5 P# B; o/ }, k3 o! r
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。, q7 q, b; Q9 c' R) K
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。7 j {* k6 \7 D9 f H
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。
/ D, U, C. p2 p7 {. C! Y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。
! h) C9 Y6 w! Q3 I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)8 } X4 v4 ~* T; q# M, V
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。2 k& l2 h. a" K! R! U
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。( }/ Y. g- J! ^7 d, T# z; X
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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