芯片设计和芯片制造工艺之间的紧密联系是一把双刃剑,它在IT领域促成了巨大的成功,也造成了巨大的破坏。随着摩尔定律的放缓和丹纳德缩放定律在十年前的消亡,情况变得越来越糟了。芯片制造商一直在试图推进最先进的工艺,一方面要控制芯片的功耗,一方面又要从器件中榨取出更多的性能来,这种做法造成了大量的麻烦。当世界各地代工厂设定的芯片工艺目标未能达成时,设计公司的芯片就会偏离其既定路线图,迎来难堪的失败。

 

没有什么能比英特尔在过去五年中挣扎着将10纳米芯片推向市场更能说明这一点的了,它为AMD满怀热情地重新杀入服务器 CPU 市场提供了空间,也让英特尔无法在GPU和FPGA加速器上维持原有的进攻性。但是,显而易见的是,受到制造工艺伤害的并非只有英特尔一家公司。

 

在公开场合,IBM 似乎已经甩掉了对前代工合作伙伴格罗方德的沮丧和失望,根据一份起草于2014年10月、完成于2015年7月的十年协议,格罗方德应该完成IBM Power和z处理器的14纳米技术的交付,并提供 10 纳米和更小的芯片蚀刻技术。

 

根据该协议,IBM 基本上将其微电子部门都交给了格罗方德,该部门生产各种处理器,包括用于索尼、微软和任天堂游戏机的处理器、IBM 的服务器 CPU 和大量面向包括美国政府在内的各种客户的芯片。事实证明,IBM 确实对格罗方德在 14 纳米工艺上的延迟不屑一顾——根据我们的观察,他们在14纳米的 Power8 上晚了大约一年。但是,IBM对格罗方德在10纳米工艺上的延迟感到愤怒不已。除非公众把一些孤立的事情联系起来,否则他们还真的不知道蓝色巨人为何如此激愤。再然后就是7纳米工艺,格罗方德在2018年 8 月突然宣布退出7纳米,这让蓝色巨人的服务器路线图基本沦为一张废纸。现在,IBM想要至少 25 亿美元的补偿。

 

该诉讼于 6 月 8 日在纽约最高法院提起,尚未在该法院的系统上公开,但我们得到了一个经过大量修订的版本。 

 

事情发展到这种地步,无论是在技术上、经济上还是在感情上,对簿公堂对IBM和格罗方德都不大体面。但是,如果 IBM 在其诉讼中声称的事情属实,那么这将成为代工合作关系如何恶化的教科书案例。

 

最明显的问题是:IBM 为什么现在要这样做?格罗方德停止 10 纳米工艺已经快六年了,而宣布停止 7 纳米工艺甚至更小的晶体管工艺也将近三年了。随着 IBM 正在逐步淘汰其 Power9 和 System z15 服务器,它已经不再像前几年那样依赖格罗方德了。在格罗方德爽约之后,IBM公司选择了三星电子作为其代工合作伙伴,并正在使用三星的7纳米工艺制造其未来的 Power10和z16 CPU。

 

另外,IBM发起诉讼的时机有点令人怀疑,特别是现在关于穆巴达拉投资公司的谣言四起,穆巴达拉投资公司是阿布扎比石油生产国的投资部门,也是格罗方德的东家,它准备今年在美国股市进行首次公开募股。此次 IPO 预计价值 200 亿至 300 亿美元,这在很大程度上要归功于这波半导体短缺,不过,IBM无法从中受益,因为自 2015 年 7 月以来,IBM就已经没有代工厂了。

 

在这个世界上,无巧不成书,目前,全球范围内的半导体制造短缺——无论是先进节点还是旧节点——正在帮助格罗方德重新变得有价值。这就是为什么会发生这次诉讼。当然,实际情况可能要复杂得多,重要的是要记住,诉讼中的索赔和反索赔都不是关键。


IBM退出代工业务


早在 2013 年和 2014 年,IBM 就处在其定期陷入的剥离情结之中。之前,它将 System x X86服务器业务卖给了联想,将微电子部门“卖”给了格罗方德,后者是 2008 年 10 月从 AMD 分拆出来,通过芯片制造业务特许进行了扩充。所有这三个芯片业务都加在一起,再加上IBM及其在纽约州立大学奥尔巴尼纳米技术中心半导体研究中心的其他合作伙伴的研发协议,成了继续推动IBM芯片业务的发动机。如今,三星和英特尔都在为这项研发协议做出贡献并从中受益,这份协议的成果大概包括 IBM 上个月宣布的突破性的 2 纳米芯片工艺。另外,世界上第一个 7 纳米和第一个 5 纳米 CPU 都在那里蚀刻,因此,这是帮助代工厂完成最终芯片制造的实用研究。

 

作为微电子部门交易的一部分,格罗方德获得了大约16,000项专利和专利申请的组合,这是抵御竞争对手诉讼的重要屏障,同时,格罗方德还得到了两家过时的代工厂——一家位于纽约的East Fishkill,另一家位于佛蒙特州的Essex Junction,以及大约5,000名设计芯片和运营代工厂的员工。蓝色巨人保留了一个小团队来设计它的Power和z处理器,还有一些 IBM Research从事半导体工作的人。当时,IBM 同意在三年内向格罗方德支付15亿美元以投资 14 纳米和 10 纳米工艺,并另外承担 32 亿美元的冲销费用。2013 年,微电子的销售额为 14 亿美元,但税前亏损 7 亿美元,所以你可以理解为什么蓝色巨人想退出代工业务了。每一代新的工艺尺寸的缩减都变得越来越痛苦,越来越昂贵,而 IBM 并没有格罗方德希望建立的那种规模。 IBM 的诉讼称,格罗方德没有能力制造“高性能”芯片,这点其实很荒谬,因为早在这笔交易完成之前,AMD 就完全有能力为服务器构建市场领先的 Opteron CPU 和用于图形和可视化的Radeon GPU了。

 

公平地说,格罗方德需要保留AMD的业务,将IBM的业务加入其中将有助于它在CPU、GPU和其他加速器业务上滚雪球,以便在客户端和服务器部件方面更好地与英特尔、台积电、三星和其他ASIC制造和封装厂商竞争。IBM当时的代工厂对未来并不真正有用,但钱和人肯定有用。事实上,格罗方德现任首席执行官Thomas Caulfield在1989年至2005年期间经营着AMD建造的Fab8代工厂,并在IBM经营East Fishkill代工厂,然后在加入格罗方德之前涉足风险投资和创业公司一段时间。

 

IBM 诉讼的关键是,格罗方德承诺提供10纳米工艺,然后将其升级为7纳米工艺——但格罗方德一条都没有做到。为了分担风险,格罗方德7纳米上采取了两条路径,一条使用标准浸没式光刻,另一条使用极紫外 (EUV) 光刻。EUV是台积电第一个做成功的技术,三星现在正在完善,英特尔也正在EUV上努力但是遇到了一些问题,而格罗方德最终在7纳米节点上没有跟进。格罗方德之所以会放弃其7纳米的努力,是因为它已经知道 AMD 将向台积电下单“罗马”Epyc 7002 和“米兰”Epyc 7003服务器处理器,而且我们知道AMD决定跳过10纳米节点,这可能也是格罗方德决定不投资10纳米的原因,尽管其与IBM的合同明确表示会这样做。但是,如果没有相对大量的AMD服务器芯片,IBM的服务器芯片规模太小,无法抵消巨额投资的费用。我们不知道具体费用是多少,但是,当IBM决定摆脱其代工业务时,肯定进行过同样的数学计算。

 

我们不知道的是,AMD决定跳过10纳米工艺而直接采用7纳米工艺是为了获得对英特尔的优势,还是当时的它真的别无选择,因为当时的格罗方德正在专注两个技术路线的7纳米工艺,而直接跳过了10纳米工艺。所以,我们认为,AMD受到了与IBM相同的10纳米跳票的打击,但是, AMD 从未对此发表任何声明,并及时地对其进行了最佳调整。就像IBM并没有提到格罗方德带来的14纳米工艺的困难那样,AMD在其第一代“Naples”Epyc 7001 芯片中使用了格罗方德的14纳米工艺,并且仍然在罗马和米兰服务器处理器中的I/O和内存hub上使用了14纳米工艺。罗马和米兰处理器的内核使用台积电的7纳米蚀刻,通过Infinity Fabric将hub和内核放在同一个封装中。

 

14 纳米工艺的延迟和 10 纳米工艺的停止对 IBM Power 路线图的影响很明显。看看几年前的这个老的Power 处理器路线图:

 

 
现在来看,说Power9是2017年实现出货的有些过于慷慨,因为当时它只是少量地用于橡树岭国家实验室的“峰会”超级计算机和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的“塞拉”超级计算机中。实际上,IBM花了2018全年的时间才完全推出基于Power9芯片的系统,该芯片使用的正是格罗方德的14纳米工艺。

 

我们无法证明,但我们认为IBM最初的计划是将Power10缩小到10纳米,并创建一个双芯片模式的chiplet,将其推至48个内核。我们还认为,IBM肯定希望在2020年实现这一目标,并在其服务器平台上保持三年一更新的节奏。IBM表示,10纳米工艺遇到麻烦的第一次传言发生在2015年9月,也就是微电子交易签署后仅两个月。后来,到了2015年12月,格罗方德明确表示要放弃10纳米。IBM 声称,“根据所知和所信”,格罗方德在交易完成之前就知道它会放弃10纳米。

 

IBM 表示,它从未放弃要求格罗方德兑现在10纳米上的承诺,而“真诚地”致力于开发7纳米芯片。我们推测,这就是我们现在看到Power10从之前的基于24核的小芯片转变为具有全新内核,每个芯片有16个物理内核,每个chiplet有15 或30个胖或瘦的内核,每个封装有30或60个内核,三星目前计划在今年晚些时候为蓝色巨人生产该器件。


 

根据IBM的诉讼,格罗方德在2016年秋季曾经表示,将在2017年第二季度准备7纳米测试芯片,2018年第一季度试产,2018年第三季度实现量产,并声称,格罗方德一再向IBM表示,它将要开发的7nm芯片将足以替代其承诺的10nm芯片。

 

鉴于此,IBM削减了微电子部门转移承诺的15亿美元现金中最后2.5亿美元的支票,并表示,到2017年,它已投资至少1.88亿美元用于帮助格罗方德在7纳米上的研发努力。而此时,格罗方德正在努力提升Power9和z13芯片使用的14纳米技术——蓝色巨人称其“受到严重延迟以及性能和质量问题的影响”。据称,2018年7月被任命为首席执行官的Caulfield 告诉IBM,如果IBM额外支付15亿美元,格罗方德可能会继续进行7纳米的开发。到了8月,IBM开始要求格罗方德返还15亿美元,显然,格罗方德拒绝了这个要求,到月底,格罗方德公开宣布暂停其包括浸没式和EUV光刻技术路线的7纳米技术的研发,并将专注于14纳米及更老的技术。

 

虽然,现在两家公司就他们的协议的含义以及是否违反协议陷入了喋喋不休的争论之中,但是,伴随着他们的争论,格罗方德在2019年4月以4.3亿美元的价格将East Fishkill 晶圆厂卖给了安森美半导体,并于2019年5月以6.5亿美元将其定制ASIC业务卖给了Marvell,另外还出售了一些其他资产,IBM称这些资产高达10亿美元,这种卖光模式基本上证明了格罗方德无法再兑现其10纳米和7纳米的承诺。这里说一句题外话,格罗方德的7纳米研发是在纽约马耳他的Fab8工厂进行的。IBM将资产作为交易的一部分进行转让,然后又在“买方”决定出售时发脾气,我们觉得这样是不对的。

 

如果格罗方德对芯片制造做出了承诺但没有成功交付,IBM肯定会感到不安,并寻求经济损失的赔偿。这种情况在 14 纳米上不大成立,因为虽然交付时间比预期的晚,但不管怎样,芯片也确实制造出来了,不过,这个情形却很适用于10纳米和7纳米。格罗方德的跳票肯定会导致IBM重新规划其Power和System z处理器路线图,并且肯定会导致高端芯片的交付延迟。我们不知道所有这些变化在多大程度上破坏了IBM对橡树岭的继任者“Frontier”百亿亿级系统或劳伦斯利弗莫尔的“El Capitan”百亿亿级系统的竞标,但此时终归已经无力回天。(我们认为,在这次竞标中还有很多其他因素在起作用。)不管怎样,IBM这次诉讼的目的就是为了减少经济损失。陪审团很难计算IBM的经济损失到底是多少,但算上IBM转让微电子部门时给格罗方德的15亿美元,加上格罗方德后来出售资产得到的10亿美元,应该还是有足够的方法来计算经济损失的。我们想从 IBM 获得某种评论,但鉴于这是一场诉讼,我们得到的只是IBM发言人的官方声明:“IBM在对长期相互关系进行了大量投资后依赖于格罗方德。格罗方德的回应是拿走IBM的钱,并从IBM的知识、技能和资产中受益。尽管格罗方德一再向IBM保证它会履行承诺,但实际情况是,格罗方德却在IBM依赖它的情况下突然且没有任何理由地放弃了先进工艺,抛弃了IBM。格罗方德显然未能成为可靠的合作伙伴和供应商。”

 

“你可以找到更好的代工服务,而且不用付更多的钱”


格罗方德在回应中毫不含糊地指出了对IBM做法的质疑。 “这一行动的起因似乎是IBM的法律部门试图从格罗方德那里获得一笔IBM知道自己无权获得的古怪离奇的付款,这是一种误导和考虑不周的表现,”格罗方德回应道。“IBM发起诉讼的时机令人高度存疑,因为刚刚有报道称格罗方德可能进行估值约为300亿美金的首次公开募股,IBM就找上了门来。而且它的做法还极不负责任地将当前的形势置之度外,即新冠大流行已经影响了包括汽车行业在内的多个重要本土行业,从而加剧了全球芯片的短缺。” 

 

格罗方德表示,它将IBM给它的15亿美元全都投资到了代工业务中,然后自己追加了“远远超过这个数额”的进一步投资。虽然这是一个很容易证明并计算出来的数字,但格罗方德并没有在答复中给出具体数字。此外,格罗方德还声称双方已经同意放弃10纳米节点并转战7纳米节点,但考虑到7纳米的“技术复杂性和巨大的财务成本”,格罗方德无法在既定的时间表上交付7纳米。(我们认为格罗方德也愿意或可以承担成本。)鉴于其他代工厂商拥有7纳米技术,格罗方德“选择不继续追求失败的战略,从而避免自己陷入严重的财务压力,因此停止了7纳米技术的开发”,而且,“IBM很快找到了一家新的、更便宜的7nm技术供应商——三星。”所以,格罗方德认为,IBM 实际上是自己停止开发7纳米技术的决定的受益者。 

 

这样一来,IBM就可以更加快速地迭代到7纳米上。如果格罗方德会按照既有承诺推出10纳米的话,IBM肯定可以在一年前或更早之前推出基于10纳米技术的Power10。IBM在其诉讼文件中没有提到这一点,但是我们帮它说了出来。如果说有任何经济损失的话,损失就在这里了。System z客户对容量的要求并不大,但是在HPC市场,尤其是CPU-GPU混合型机器,其中的CPU具有大量I/O和内存带宽,也许还需要Power10拥有的内存区域网络,如果IBM的Power10如期推出,那么这些产品肯定已经使用上了Power10处理器。如果说起经济损失计算的话,这倒算是IBM的一部分损失。

 

IBM这起诉讼或许并不是轻率之举,但对格罗方德来说却是破坏性的,从时机上来说也非常尴尬。如果真的进入到审判程序,格罗方德的损失也不会接近其IPO的公开流通量。同时,这家芯片制造商将受到打击,甚至可能会继续冒着风险开发与其地位和传统相称的更先进的工艺。

 

作者: Timothy Prickett Morgan

编译:与非网