摩爾定律失效！芯片版圖之爭(zhēng)

5月的上海陽(yáng)光明媚，歐洲印制電路板(PCB)制造商奧特斯(AT&S)全球CEO葛思邁(AndreasGerstenmayer)的心情卻有些沉重。

葛思邁在每年5月的財(cái)報(bào)季都會(huì)飛到中國(guó)，中國(guó)是奧特斯最重要的市場(chǎng)之一。但是由于重慶新工廠啟動(dòng)后產(chǎn)能未能達(dá)到目標(biāo)，加之半導(dǎo)體封裝載板面臨巨大的價(jià)格壓力，奧特斯去年總共虧損了2290萬(wàn)歐元，相比起上一個(gè)財(cái)年5600萬(wàn)歐元的盈利，利潤(rùn)大幅下滑。據(jù)悉，奧特斯在重慶工廠的投資總額高達(dá)4.8億歐元，是該公司迄今為止最大規(guī)模的單筆投資。

奧斯特在中國(guó)工廠面臨的困境也是摩爾定律增勢(shì)減緩的真實(shí)寫照。葛思邁表示：“隨著市場(chǎng)發(fā)展放緩和需求降低，半導(dǎo)體封裝載板的價(jià)格壓力將持續(xù)增長(zhǎng)，未來(lái)一個(gè)財(cái)年的業(yè)績(jī)將繼續(xù)受到影響。”不過他依舊樂觀，隨著技術(shù)優(yōu)勢(shì)的逐步顯現(xiàn)，公司將最終一步步走向盈利。

奧特斯在下游芯片封裝市場(chǎng)的舉步維艱折射出整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的困境。事實(shí)上，對(duì)于整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)而言，過去的一年都是極具挑戰(zhàn)的一年。

放緩的腳步

英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾在1965年提出“摩爾定律”，預(yù)言半導(dǎo)體芯片上集成的晶體管和電阻數(shù)量將每年增加一倍。其核心是，芯片的性能將逐漸提升，成本將會(huì)逐漸降低。不過，在摩爾定律發(fā)展的50年來(lái)，在物理上生產(chǎn)出更小芯片的挑戰(zhàn)正在逐漸增加。

葛思邁告訴記者，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的更新?lián)Q代正在趨緩，尤其是在芯片處理器行業(yè)，10納米的處理器進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間比奧特斯預(yù)計(jì)的要晚得多，因此相應(yīng)的載板進(jìn)入市場(chǎng)銷售的計(jì)劃也被推遲了。“目前市場(chǎng)上14納米的處理器停留的時(shí)間比我們想象的要長(zhǎng)得多。根據(jù)很多微處理器生產(chǎn)商之前的公告，照理說(shuō)早就應(yīng)該更新?lián)Q代了。”葛思邁對(duì)記者表示，“一般來(lái)說(shuō)每?jī)赡昃蜁?huì)有新一代的CPU推出市場(chǎng)。但是到現(xiàn)在為止，我們看到這一次升級(jí)換代的步伐似乎放緩了很多，比原計(jì)劃要晚一年半。”

確實(shí)，作為芯片行業(yè)的“老大”，英特爾的10納米芯片的量產(chǎn)卻經(jīng)歷了幾次“跳票”。

英特爾正在不斷調(diào)整制程工藝方面的衡量標(biāo)準(zhǔn)，從而在經(jīng)濟(jì)效益和芯片體積方面適應(yīng)放緩的摩爾定律的發(fā)展節(jié)奏。最初，英特爾的產(chǎn)品更替周期是一年半，后來(lái)這一周期延長(zhǎng)到2年，而最近的14納米芯片在市場(chǎng)上停留的時(shí)間已經(jīng)接近3年。

相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，該公司的制程工藝從45納米變?yōu)?2納米花了大約27個(gè)月，從32納米到22納米用了28個(gè)月，從22納米到目前的14納米則用了30個(gè)月。從2014年9月開始，英特爾在制程工藝方面就再無(wú)進(jìn)展。

英特爾方面對(duì)記者透露，新的10納米芯片預(yù)計(jì)最終會(huì)在2017年下半年問世。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，10納米芯片在市場(chǎng)上的停留時(shí)間也將達(dá)到3年左右。盡管比10納米更加先進(jìn)的，被稱為技術(shù)飛躍的7納米芯片預(yù)計(jì)將會(huì)在2019年面世，但英特爾推出7納米芯片可能要等到2020年左右。

摩爾定律失效了嗎?

在英偉達(dá)等芯片企業(yè)看來(lái)，摩爾定律在十年前就開始失效，人工智能革命已經(jīng)到來(lái)。CPU晶體管和能量大幅上升導(dǎo)致應(yīng)用性能只有小幅增長(zhǎng)。最近，其性能每年只增長(zhǎng)10%，而過去每年的增幅為50%。英偉達(dá)認(rèn)為，Dennard(登納德)縮放效應(yīng)遇到了元件物理的瓶頸。

盡管如此，一直將摩爾定律作為指路明燈的英特爾仍然堅(jiān)信，其依然能夠生產(chǎn)出更小、更快、更廉價(jià)的芯片，在今年上半年英特爾的技術(shù)與制造日上，英特爾副總裁StacySmith表示：“摩爾定律未死，至少對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是這樣的。”

而事實(shí)上，對(duì)于英特爾而言，他們的戰(zhàn)略方向也正在逐漸地轉(zhuǎn)變。英特爾工藝架構(gòu)與整合資深研究員MarkBohr表示：“英特爾不想再和三星、臺(tái)積電玩‘數(shù)字’游戲了，以后英特爾要用密度度量法來(lái)定義工藝節(jié)點(diǎn)。”

如果采用這種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，英特爾最近幾年都是以兩倍的速度在提升晶體管密度。Bohr舉例稱，22納米進(jìn)化為14納米的時(shí)候，晶體管密度提升了2.5倍，14納米進(jìn)化為10納米時(shí)，密度又提升了2.7倍。“最重要的是，10納米芯片在運(yùn)算速度和功耗上有了較大進(jìn)步。”Bohr表示。

由于近年來(lái)未能堅(jiān)持此前幾十年的慣例，也就是每?jī)赡昃桶丫w管的尺寸壓縮一次，英特爾已經(jīng)遭到了投資者和分析師的懲罰。過去五年中，英特爾的股價(jià)僅上升了28%，還不到標(biāo)普500指數(shù)漲幅的一半。

Gartner分析師盛陵海對(duì)記者表示：“英特爾用摩爾定律推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了在通用處理器上的壟斷。但現(xiàn)在，其最核心的追隨摩爾定律的生產(chǎn)技術(shù)并不適合碎片化的市場(chǎng)，此外對(duì)投資領(lǐng)域的體量和利潤(rùn)要求也很高。”

公開信息顯示，英特爾此前投資的一些項(xiàng)目并沒有取得很大的效益，先后放棄了應(yīng)用處理器、平板芯片、手機(jī)芯片和數(shù)字電視等領(lǐng)域。

整合加速

盛陵海對(duì)記者表示：“由于生產(chǎn)方面的技術(shù)進(jìn)步放緩了，設(shè)計(jì)和軟件方面的能力就更加重要了，這也加速了行業(yè)的整合。”

盛陵海解釋道，原來(lái)由于利潤(rùn)分配情況還是不錯(cuò)的，各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上的分支可以活得很好，但是現(xiàn)在不斷地整合，原因就是要通過減少競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手或者整合產(chǎn)品的協(xié)同競(jìng)爭(zhēng)力來(lái)提高利潤(rùn)。

過去兩年中，芯片行業(yè)巨頭的整合動(dòng)作頻頻。2015年底，英特爾斥資167億美元收購(gòu)了可編程芯片廠商Altera，這也是英特爾歷史上最大規(guī)模的收購(gòu)。去年10月，高通更是以470億美元的高價(jià)收購(gòu)了歐洲的半導(dǎo)體巨頭恩智浦(NXP)。恩智浦在2015年時(shí)則以118億美元價(jià)格收購(gòu)了另一家車載半導(dǎo)體巨頭飛思卡爾(Freescales)。去年7月，ADI(亞德諾半導(dǎo)體)以148億美元收購(gòu)LinearTechnology(凌力爾特)。

今年以來(lái)，芯片巨頭的收購(gòu)烽煙再起。今年3月，英特爾以153億美元收購(gòu)了以色列信息技術(shù)公司Mobileye。5月26日，高通聯(lián)合大唐電信旗下聯(lián)芯科技，以及建廣資本和智路資本，成立合資公司瓴盛科技(JLQTechnology)，進(jìn)軍手機(jī)芯片低端市場(chǎng)，從而抗衡有英特爾入股的紫光旗下的展訊和銳迪科。早在今年2月，建廣資本就已經(jīng)完成了27.5億美元收購(gòu)恩智浦標(biāo)準(zhǔn)件業(yè)務(wù)。

眼下，日本半導(dǎo)體制造商?hào)|芝也急于出售半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，作為全球第二大閃存芯片制造商，多家巨頭虎視眈眈瞄準(zhǔn)東芝半導(dǎo)體。其中不僅有東芝合作方西部數(shù)據(jù)以及美國(guó)芯片制造商、蘋果供應(yīng)商博通(Broadcom);也有韓國(guó)芯片制造商SKHynix(海力士)以及中國(guó)臺(tái)灣的富士康母公司鴻海。

據(jù)彭博社報(bào)道，蘋果也有意聯(lián)合鴻海收購(gòu)東芝，此前鴻海稱愿意為收購(gòu)支付3萬(wàn)億日元，不過西部數(shù)據(jù)以“違約”為由阻止東芝向第三方出售芯片業(yè)務(wù)，并提起仲裁。結(jié)果將于今年下半年見分曉。

芯片版圖之爭(zhēng)

經(jīng)過大規(guī)模整合，半導(dǎo)體行業(yè)中有能力制造最先進(jìn)芯片的公司已從10年前的十幾家變?yōu)槿缃袂缚蓴?shù)的幾家。除了英特爾，目前這份名單上只剩下三星、臺(tái)積電和2009年從AMD拆分出來(lái)的格羅方德。

三星正在與英特爾決斗，它們都想成為世界上最先進(jìn)的芯片制造商。三星率先擁抱10納米技術(shù)，英特爾卻因?yàn)橹圃靻栴}延遲?，F(xiàn)在英特爾還在用14納米制程制造芯片。

一份由麥克萊恩提供的最新報(bào)告顯示，英特爾20多年來(lái)所保持的芯片行業(yè)老大的地位將被打破。受到市場(chǎng)不斷增加的對(duì)內(nèi)存和閃存需求的提振，三星在2017年一季度的芯片銷量首次超過英特爾。而且未來(lái)由深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)所驅(qū)動(dòng)的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)將進(jìn)一步催生對(duì)智能芯片的需求，英特爾能夠成功轉(zhuǎn)型變得非常關(guān)鍵。

三星的第一代10納米芯片已經(jīng)應(yīng)用于今年稍早前發(fā)布的GalaxyS8當(dāng)中，高通的驍龍835芯片也是三星現(xiàn)有的10納米工廠制造的。

三星還在不斷提升10納米芯片的性能。公司已經(jīng)在開發(fā)第二代10納米芯片，并宣布今年四季度起將會(huì)用10納米LPP(low-powerplus)技術(shù)生產(chǎn)芯片。據(jù)介紹，最新的10納米LPP芯片采用增強(qiáng)型3D架構(gòu)，比現(xiàn)有芯片速度快10%，而且能夠節(jié)能15%。

雖然三星沒有透露哪些客戶會(huì)下單制造新芯片，但高通很可能將繼續(xù)成為三星第二代10納米芯片的大客戶。蘋果和高通的芯片需求占到三星整體出貨量的一半左右。

螳螂捕蟬，黃雀在后。臺(tái)灣半導(dǎo)體制造公司臺(tái)積電也在積極參與到最高端的芯片制造領(lǐng)域。臺(tái)積電CEO魏哲家透露，公司正在研發(fā)7納米芯片，并且已經(jīng)開始代工12種產(chǎn)品，2018年啟動(dòng)量產(chǎn)。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)，臺(tái)積電生產(chǎn)的10納米芯片或?qū)⒊蔀樘O果年內(nèi)即將發(fā)布的最新款iPhone的獨(dú)家供應(yīng)商。

Gartner高級(jí)研究分析師DavidChristensen對(duì)記者表示：“快速的4G遷移與更強(qiáng)大的處理器使得晶圓尺寸大于上一代應(yīng)用處理器，需要代工廠提供更多28納米、16/14納米與10納米的晶圓。原有的制程工藝將繼續(xù)在高集成度顯示驅(qū)動(dòng)芯片與指紋ID芯片以及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)顯示驅(qū)動(dòng)器集成電路(ICs)領(lǐng)域保持強(qiáng)勁增長(zhǎng)。”