英特尔10nm工艺问题造成的影响远超市场所见？

英特尔 10nm 工艺延迟问题引起了广泛关注，但人们并没有深入了解它的影响；

英特尔不仅将面临丢失市场份额的风险，甚至有可能在市场份额上落后于 AMD- 尤其是在最重要的服务器市场上。

英特尔本年第一季度表现不佳，第二季度情况有所好转，全年营收指引亦有所改善，英特尔投资者们对公司业绩表现的反应却很迟钝。虽然作为投资者个人，不可能知道究竟是什么导致了这种反应，但是有一点很明显 - 市场不满意英特尔 10nm 工艺的进展。英特尔自己发表的评论、越来越多的分析师关注 10nm 进展以及英特尔在社交媒体上面临的质疑都把 10nm 工艺延迟的问题放到了聚光灯下。

我们认为，从市场对英特尔 10nm 工艺问题的反应来看，市场仍然大大低估了该问题的影响。我们将在本文讨论 10nm 工艺延迟到底意味着什么，以及将带来哪些影响。

背景
在继续分析之前，读者有必要了解一下英特尔制造工艺的发展历史。

从历史经验来看，英特尔每隔两年都会推出新的制造工艺（下图来自于英特尔技术日），这种情况一直持续到 2014 年推出 14nm 产品之时。实际上，英特尔推出上一代 22nm 产品是在 2011 年，这次工艺升级时隔三年，已经是落后于进度预期，但是英特尔仍然领先于对手，其工艺也颇具竞争优势。可以肯定的是，14nm 工艺的延迟是英特尔的工艺优势再难继续维持的第一个明显迹象。

由于 10nm 工艺多次延迟，英特尔开发了中间节点以改善其芯片性能，即上图中的 14+和 14++工艺。

尽管一再跳票，英特尔之前不久还信誓旦旦地声称将在 2018 年实现 10nm 工艺的大规模量产，虽然有证据表明它不可能如期推出 10nm，但公司的指引中依然坚持己见。然而，这一切都在 2018 年第一季度的电话会议上发生了 180 度逆转，英特尔这次将 10nm 的量产时间推迟到了 2019 年。和 2014 年推出 14nm 之时整整相隔五年，远远超过了其 2 年升级一次工艺的目标时间。不过，鉴于英特尔多次跳票，我们怀疑它是否能够在 2019 年实现 10nm 的大规模量产，而且英特尔本身的声明也不是很有自信。

相比之下，英特尔的主要竞争对手台积电就没有遇到这种困难，台积电将在本季度实现 7nm 工艺的大规模量产。AMD 的晶圆厂合作伙伴格罗方德比台积电落后一些，但也预计将在 2019 年实现其 7nm 工艺的大规模量产。需要指出的是，尽管命名不同，但一般认为，台积电和格罗方德的 7nm 大致相当于英特尔的 10nm。

最重要的一点是，英特尔之前一直在制造工艺上保持领先两年的竞争优势，现在是第一次落后于台积电至少一年时间，如果它真能兑现 2019 年实现 10nm 工艺的大规模量产的承诺的话。现在看来，格罗方德似乎已经追上了英特尔。

英特尔的运营方式是，一旦公司推出了新工艺，它就会迅速将其所有微处理器产品转移到新工艺上，同时继续使用上一代制造工艺生产芯片组，以满足资本效率的要求。英特尔推出 14nm 的 CPU 时，其芯片组使用的是 22nm 制造工艺。虽然英特尔这几年迟迟没有推出 10nm 工艺的 CPU，但是其芯片组的制造工艺却已经升级到了 14nm 上，这会产生一些问题，容我们稍后讨论。

当一种新工艺开始爬产时，总会遭遇高缺陷密度（或低良率）。缺陷密度越高，生产大芯片就越困难（见下图 - 黄色芯片即带缺陷的芯片）。

随着时间的推移，工艺逐渐成熟，缺陷密度随之降低，大硅片的可制造性也越来越高。这就意味着硅片越大，在工艺爬产早期的良率就越低，也就更昂贵。出于这个原因，英特尔会首先把新工艺用在更小的台式机和笔记本电脑芯片上，然后才会用在大型服务器芯片上。我们会在后文分析这种安排的影响。

最后，CPU 设计时需要考虑特定的工艺。由于工艺延迟，CPU 设计也会变得过时，推出之时可能已经丧失了竞争力，因此可能需要重新调整设计，以适应工艺的重大变化。
 

竞争
由于开发新工艺成本高昂，AMD 一直在制造工艺上落后于英特尔。作为一家相对较小的公司，AMD 没有足够的出货量来抵消先进工艺开发的成本，也无法赶上英特尔制造工艺升级的步伐。随着晶圆制造技术的投资越来越大，AMD 于 2009 年剥离了晶圆制造业务，即格罗方德。最初，为了支持格罗方德，AMD 和它签订了合同，AMD 需要履行从格罗方德购买晶圆（除了包括 GPU 在内的一些产品）的义务。随着格罗方德的发展壮大，AMD 一直在与之磋商新的协议，以实现从其它晶圆厂生产芯片的灵活性。最新的合同条款是在 2016 年敲定的，尽管这些条款在很大程度上是一个秘密，但是我们了解到，AMD 向格罗方德支付了大笔资金，以提高从其它代工厂采购晶圆的灵活性。我们并不知晓 AMD 将继续在格罗方德制造哪些芯片，由于不确定，投资者一厢情愿地认为 AMD 将继续使用格罗方德的工艺生产其 CPU 产品。

不过，我们有足够的理由怀疑这种情形。我们认为，AMD 很可能使用台积电的工艺制造其最新的 Zen2 CPU。鉴于台积电的 7nm 工艺已经投产，AMD 下一代台式机和服务器芯片的供货保证将毫无问题。

如果 AMD 使用格罗方德的工艺生产其 Zen2 CPU，那么，AMD 能否在 2019 年大规模量产该产品就值得商榷了。虽然目前还不清楚在这种情况下，AMD 的产品还是否对英特尔的产品存在制造工艺优势，但是，就算两家工艺相近，对长期在制造工艺上落后于英特尔的 AMD 来说也是很大的进步了。

AMD 还有一个微妙且关键的优势，即 EPYC 的架构划分。英特尔的 Xeon 采用了大尺寸的单片硅片，而 AMD 的 EPYC 则使用多个较小的硅片组合而成。如前所述，在工艺爬产早期生产大尺寸硅片要困难得多，换句话说，在格罗方德和英特尔工艺对等的情况下，AMD 的产品能够更快实现大规模量产，而且很可能比英特尔能更早生产其服务器芯片。

AMD 在 EPYC 和 Threadripper 上使用小尺寸硅片，实在是一种很聪明的架构选择。高端 EPYC 芯片使用 4 个小硅片而不是像英特尔那样使用单个大硅片。从概念上来讲，如果英特尔能够按照现在的时间表执行，它在台式机和笔记本电脑芯片上的量产进度上还可以追上 AMD，但是在利润丰厚的服务器芯片上肯定落后。英特尔一名高管最近的评论表明事实可能就是如此。

英特尔的回应
英特尔显然已经清楚地意识到了上述挑战，并采取了若干手段。

英特尔的 Cannon Lake 系列芯片最初预计 2016 年上市，专为 10nm 设计，现在看来，它可能要到 2019 年底甚至 2020 年初才能上市。由于该芯片设计是针对 2016 年推出的，产品推出之时基础架构就已经落后了足足四年。在此期间，AMD 发布了一个非常优秀的架构，英特尔很可能正在暗自调整 Cannon Lake 的设计，但是这种调整也是在它意识到 10nm 工艺会再次延期后才做出的。考虑到产品路线图的复杂性，如果英特尔跳过 Cannon Lake 而直接转到预计将于 2018 年首次亮相的 Ice Lake 产品家族上，我们也不会感到惊讶。Ice Lake 是一个更新的架构，对 AMD 更加有威胁。但是，现在人们对该架构知之甚少，还无法给出正确的评估。

在长期战略方面，英特尔引进了 AMD 的前 CPU 设计主管 Jim Keller 和前 GPU 业务负责人 Raja Koduri。因此它极有可能采用与 AMD 相同的架构路径。换句话说，英特尔将像 AMD 一样对其 CPU 和 GPU 进行分区，以便可以使用任何 CPU 和 GPU 组合来构建大型数据中心解决方案（AMD 称之为 Heterogenous 系统架构）。

然而，远水不解近渴，Keller 和 Koduri 的任何全新架构的产品都很难在 2020 年或之后及时推出。在此期间，英特尔需要一种新的解决方案来与 AMD 的下一代 Zen2 竞争。英特尔近期的新闻稿表明，它似乎寄希望于通过创建多芯片模块（称为 EMIB）来解决这一问题，这些模块可以将多个 14 纳米芯片集合在一起，以与 AMD 的 7 纳米解决方案竞争。

影响
英特尔的短期策略和长期战略看似合理，但现在的局面对英特尔委实不利。

以下是 2018-2020 年间大致的竞争格局。

服务器产品的优势（红色部分）对 AMD 来说非常重要。因为 OEM 大多比较保守，不会轻易改变方案，一代产品优势不足以让 OEM 厂商放弃英特尔，但是如果 AMD 具有多代产品优势，那么他们很难不动心。出于这个原因，我们相信 AMD 在服务器芯片领域的市场份额将远远超过其巅峰时期 20-25%的市场份额。

上述讨论同样适用于笔记本电脑和台式机 APU 市场。目前没有证据表明英特尔能够拿出和 Ryzen APU 竞争的技术，在英特尔开发出可对决 Ryzen 的技术之前，它不仅对 AMD 占据下风，而且可能必须使用 AMD 的 Vega 分立解决方案。

现在还没有任何分析师讨论过 AMD 在任何一个市场上获得 50%以上市场份额的可能性，但是我们现在相信，这种可能不仅存在而且很大。这种局面的出现将从根本上改变市场格局，并打破英特尔和 AMD 的市场局限。鉴于英特尔 10nm 工艺持续跳票，这种令人不安的更有利于 AMD 的可能性越来越明显了。

除了长期问题之外，由于 10nm 工艺的延迟，英特尔还面临重大的短期问题。正如我们之前讨论的那样，英特尔的芯片组也开始使用 14nm 工艺，这对 14nm 的产能造成了额外需求。为了和 AMD 竞争，英特尔一直在增加其台式机、笔记本和服务器解决方案的内核数量。内核数量的增加将对英特尔的产能、运行指出和利润率带来不利影响。

而且，10nm 工艺一再推迟也意味着其 7nm 也可能会遭遇跳票问题。果真如此，英特尔的工艺将成为累赘而不是资产了。

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