英特爾2.0
大家都知道目前世界上集成電路製造能力最強的公司有三家臺積電，三星，英特爾。
這三家中，臺積電業務量最大，三星則虎視眈眈的緊盯臺積電，作爲“御三家”的英特爾因爲過去幾年的擠牙膏，14nm的+號多到自己都數不清，10nm一直難產，然後突然又跳過10nm改命名規則，直接上“intel 7”，一步到“胃”。一頓胡裡花哨的操作後被外界質疑：“英特爾你他孃的到底行不行啊，還有多少老本可以吃？”
作爲此前世界半導體領域的霸主，這幾年由於各種原因，業務收入增長不如同行，最引以爲傲的芯片製造技術水平的也逐漸被臺積電和三星追上甚至反超。痛定思痛之後，英特爾請來老將基辛格，並推出 IDM2.0計劃 ，此舉是否還有翻盤機會？今天來聊聊，芯片製造“”御三家”以及英特爾2.0計劃的機會，挑戰和雄心。
01
東亞怪物房裡的殘酷內卷
今年6月三星，搶先發布了量產3nm工藝，並且宣稱到2025年前還要量產2nm工藝，最近更是宣稱2027年要量產1.4nm工藝。
近日，三星主管晶圓代工業務的社長崔時榮表示，將基於下一代晶體管結構全環繞柵極 ( GAA ) 技術不斷創新工藝，計劃 2025 年實現 2nm 芯片生產，2027 年實現 1.4nm 工藝。
不過三星沒有公佈1.4nm工藝的細節，晶體管的密度，性能，功耗等具體參數不得而知。
面對三星的高調，臺積電也不甘落後，表示3nm將在今年年底前量產，同時積極準備2nm，預期也是在2025年。
三星進入半導體行業要從69年代末開始說起，以前三星成立於1938年一開始只是做做低端貿易的小商會，但是三星創始人李秉哲深深感覺到，國小地貧的韓國，想要活下去，必須有幾樣高科技高附加值的產業，於是在電子信息時代來臨的後，敏銳的意識到了芯片會成爲下一個風口。於是在上世紀60年代末，斥資進入電子領域成立三星電子，然後三星電子開始與NEC深度合作，從簡單的真空管和黑白電視機做起。
70年代，三星抓住機會開展與摩托羅拉的合作，投入重金建立半導體生產線，併爲摩托羅拉提供5微米CMOS芯片代工。到80年代，三星隨後在美國支持下開始進軍高端數字電路，特別是在存儲行業和日本同行瘋狂內卷，攻城略地大殺四方。前後在DRAM內存、NAND閃存等領域把日本公司卷死的卷死，卷殘的卷殘。2012年日系存儲僅存的爾必達沒能挺過去，最後以25億美金的白菜價賣給美光，輝煌一時的日系存儲連最後的獨苗都沒有留下。
日本東芝存儲也因爲東芝集團在覈電站資產西屋上面的瞎雞兒操作踩了大坑，最終被迫將東芝存儲賣身美國貝恩資本，改名鎧俠。
最終三星成爲DRAM和NAND領域最大公司。
2018年，三星的晶圓代工LSI業務羽翼豐滿，拆分出來後開始獨立運營。一年後，三星的代工業務收入超過此前的格羅方德，成爲世界第二。隨後三星將臺積電視爲追趕對象，臺積電則把三星視爲最大的威脅，雙方在晶圓製造領域投入重金，互相競爭，甚至臺積電花大價錢把EUV光刻機產能定光，誓死不讓三星超越。
從目前實際結果來看，在先進工藝領域臺積電依然一家獨大，但是三星的市場份額也不小，臺積電囊獲了英偉達，AMD，蘋果，賽靈思等客戶的青睞，三星也緊抱高通大腿，甚至英偉達部分GPU芯片也使用了三星的工藝，分了部分蛋糕。
但是總體而言，儘管三星技術水平並不差，但是整體良率效率，和臺積電比始終差一點，7nm就是做不過臺積電。同時後續5nm工藝，三星工藝水平更不行，臺積電再次佔得先機，於是三星果斷放棄，提前佈局3nm並拿出GAA技術炫技並叫板，意思是：“老子一時半刻搞不過你臺積電，咱們3nm見！”
不愧是東亞怪物房，兩家公司競爭激烈，極度內卷。按照歷史規律，老大老二幹架，往往倒黴的是老三，老四，這些年格羅方德，聯電等，基本放棄10nm以下先進製程的研發，專注做好成熟製程市場。
對於格羅方德糟糕的現狀，一向急性子的範大將軍有話要說了。
範大將軍：你說格羅方德一屆一屆換了多少個CEO了？改過不啦？換湯不換藥啊。人家湯姆.考菲爾德也有理由說的，我曾經帶的什麼人啊？IBM啊，你這批什麼人，你叫我帶？格羅方德現在什麼水平，就這麼幾個人，連個CTO都沒有，能做先進製程嗎？做不了，沒這個能力知道嗎？再下去要輸中芯國際了，中芯國際輸完輸華虹，再輸高塔，接下來沒人輸了。
從另外一個方面來講，格羅方德也是在FD-SOI硅製程備戰最早的FAB廠……
歐呦，謝天謝天，你像14nm一下先進製程本身就沒有打好基礎，你能更爲保證，未來在chiplet時代的關鍵技術節點上，它，它能贏啊？務實一點，我勸格羅方德，把自己這個製程和良率，這個代工理念先搞懂，桑傑.賈帶的蠻好的，你去把他換了幹什麼你告訴我？現在排名都快輸到第五了，你倒告訴我怎麼解釋？臉，臉都不要了！
從目前情況來看，格羅方德排名真的可能要掉到瓷磚廠後面了，什麼有補貼？ 格羅方德想要雄起，這點補貼是遠遠不夠的。
雖然英特爾花言巧語也騙來200億沒刀的補貼，準備在美國再蓋2個廠。但是由於競爭對手AMD Zen構架以及和臺積電的合作非常，用Zen2更加靈活的Chiplet方案把英特爾的牙膏一腳踩爆，這些年AMD也打出一個漂亮的翻身仗，在CPU領域步步蠶食英特爾的市場份額。
由於英特爾CPU在高算力領域有點搞不過英偉達的GPU，畢竟這些數據中心，算力中心，GPU特點更佔優，買英偉達的GPU多了，買英特爾CPU就少了，所以兩頭夾擊把英特爾搞的很難受。
怎麼辦？由於就有了英特爾的2.0計劃。
02
英特爾的2.0時代
競爭對手來勢洶洶逼迫英特爾不得不改變，2021年新CEO帕特.基辛格上任。
基辛格以前是英特爾老將，2000年的時候擔任過CTO，2009年離開英特爾出去EMC和VMware兩家公司雲遊了一番。2021年1月，又回到英特爾成爲第8任CEO。
上任初期，新官上任三把火，基辛格隨後拋出英特爾翻身計劃：英特爾IDM2.0戰略。
在基辛格的規劃中，進一步明確產品設計、製造工藝、代工等業務戰略及長期演進路線圖。公司依託IDM2.0策略，將業務線劃分爲新興業務（IFS、AGX、Mobileye）和傳統業務（DCAI、CCG、NEX等）。
包括對IDM商業模式的進一步優化和迭代，具體包括：加大對先進製程工藝的投資，加大晶圓廠的建設投資，以期延續摩爾定律；對於自家產品，不僅以自己晶圓廠生產，同時也可以對外尋求外部代工；對外開放自家代工能力，不再侷限於設計、製造、封裝測試等環節的一手包辦。
經過調整後，英特爾2.0包含三個方面：
1、內部完成大部分產品的生產：
在演講中，基辛格重申英特爾將在內部生產大部分產品。他認爲這是英特爾的關鍵競爭優勢之一，有助於產品優化，提升英特爾的營收和供應能力。
2、擴大對第三方製造能力的使用：
爲優化英特爾在成本、性能、進度、供應等方面的路線圖，英特爾預計將擴展與其現有第三方代工廠的關係。除了爲英特爾生產通信和連接、圖形和芯片組等產品外。未來第三方代工廠或將代工一系列基於英特爾先進工藝的產品，包括英特爾計劃從2023年起提供的客戶端和數據中心產品。
3、將爲美歐客戶提供晶圓代工及封裝業務：
英特爾宣佈，未來計劃主要爲美國、歐洲客戶進行芯片代工及封裝服務，以滿足全球對半導體生產的巨大需求。爲了實現這一願景，英特爾正在建立一個新
的獨立業務部門“英特爾製造服務部（IFS，Intel Foundry Services ）”。IFS將爲客戶提供晶圓代工及封裝服務，提供x86、Arm、RISC-V等多種IP組合。
隨後英特爾進行一系列操作比如收購以色列高塔，同時出售存儲業務以及退出傲騰業務，成立CXL聯盟以及UCIe聯盟等。
隨着美國總統拜登於8月9日簽署《芯片與科學法案》，讓英特爾有了更多的子彈。針對2.0戰略，進行美國本土晶圓製造新產能擴充佈局，以期待讓英特爾基辛格團隊重振英特爾晶圓製造能力。
03
英特爾要爲AMD代工？？？
專注IDM多年的英特爾，現在從基辛格時代開始，英特爾又一次想做代工。
十年前英特爾曾經爲FPGA巨頭之一的阿爾特拉做過一段時間代工，但是合作很不愉快，不僅效率底下，還面臨和自家CPU搶產能的問題，儘管後面英特爾斥巨資收購阿爾特拉，但是FPGA芯片的製造依然給了臺積電，屬於白忙活了。
在2.0戰略時代，英特爾並且不僅是要做單純的晶圓代工，而是想搞系統級代工，關於系統級代工，這個和近年來興起的Chiplet有很大關係。
從技術上來講，在摩爾定律高速發展幾十年後，在當下已經是百尺杆頭了，想要再進一步異常困難，花費巨大，導致單個晶體管成不降反升，晶體管密度、功耗、尺寸、工藝難度之間的平衡面臨更多的挑戰。然而新興應用對高性能大算力以及異構集成的芯片需求有增無減，因此驅動着業界探尋新的解決之道。
於是業界認爲“後摩爾時代”來臨，以後要靠Chiplet來給摩爾定律的“續命”。
Chiplet簡單理解包含了三層概念：異構架，小芯粒以及系統集成。
異構架：短期內解決不同芯片之間的結合問題，如CPU和FPGA，以及DRAM內存之間的不同芯片的如何協同工作的問題，遠期要解決甚至不同材料之間，比如GaN光電器件和硅器件的整合。
小芯粒：是把原生SoC大核各個功能區的IP進行重排，拆分成一個個小芯粒重新組合，從面對不同市場出發，不同客戶的訴求出發，在成本， 性能和特定功能之間找設計和製造的平衡點。
系統集成：主要是從系統考慮找到最佳解決方案，其中軟集成是指打通底層軟件和系統，硬集成是利用先進封裝技術把他們整合一起。
因此Chiplet是從整體系統效率出發，兼顧成本和工藝製造的一種新的解決思路。
在當下特別是在未來製程微縮受限的情況下，但是還要保持芯片性能的持續躍遷，以及越來越高的系統要求，Chiplet的將會是突破摩爾定律的解法，因此這就是“後摩爾時代”，Chiplet扛大旗的說法來源。
英特爾宣稱，現有工藝在單塊芯片上集成的晶體管極限大概爲1000億個，而通過系統級代工，未來萬億級晶體管芯片則可行，背後就是這個解決思路。
灑家一直看好這種Chiplet，系統級代工是未來晶圓代工的必然趨勢和發展方向，英特爾的解決思路是對的，相當於將不同任務整合爲客戶提供一個Turnkey Solution，此舉目標契合基辛格的2.0戰略的計劃，可爲英特爾未來的發展打下基礎。
對於野心勃勃的英特爾而來講，確實也有能力來把這事做成了。
從現有手中的資源來看，英特爾擁有完整的x86構架的IP，這是它的底蘊，而且，英特爾又掌控了PCIe技術聯盟標準的制定，而PCIe基礎上發展起來的CXL聯盟和UCle標準也是由英特爾主導，相當於英特爾既掌握了核心X86 IP，又掌握了非常關鍵的高速SerDes技術和標準。
有了高速SerDes的接口以及x86CPU構架，英特爾可利用它們更好地推出使用圍繞CPU做Chiplet的定製化組合，更好更快的推出新的高性能，高算力的芯片。而且，英特爾的先進工藝，和先進混合封裝技術的能力並不弱，是有希望通過商業模式創新，並打造出一個全新的英特爾2.0時代，繼續保持其強大的江湖地位，畢竟戈登.摩爾大佬現在還活好好的，不能讓老爺子看到英特爾一步步衰敗對吧。
但是英特爾餅畫很大，甚至號稱要給AMD做代工，灑家覺得也就是說說而已，蘇媽會同意有鬼了，現在CPU設計和代工業務不拆分，能給AMD做代工也是天方夜譚，真正的客戶應該是谷歌、亞馬遜這種。
谷歌、亞馬遜這種互聯網巨頭，這些年由於佈局算力中心，數據中心，雲存儲中心，投入並不少，並且也開始自研各種芯片，如Ai芯片，算力芯片，加速計算芯片諸如此類的東西。
灑家認爲英特爾和他們是有雙贏合作的可能性。
從商業邏輯上來講，英特爾放開x86 CPU構架給亞馬遜，讓亞馬遜圍繞自己的CPU內核做定製化改進，增減各種功能模塊，並且利用PCIe高速接口互聯把亞馬遜自研芯片的IP部分整合進來，同時英特爾又有代工能力和系統級整合能力，可以提供一站式服務。
比如wafer上切割下小芯粒後，可以利用英特爾的混合封裝能力，把各個不同的小芯粒以及高性能內存顆粒直接封裝到一起，再通過改進信號線路和供電線路的PowerVia技術，變相增加互聯密度以及控制功耗，最終得到一個基於英特爾CPU爲基礎，亞馬遜特製高階定製版的HPC高性能芯片，用於他們自己的服務器和數據計算中心。
是不是看起來比給AMD代工靠譜一點？應該說算是一個比較完美的商業方案，這樣做的好處有三條：
第一是英特爾通過授權X86構架的CPU IP和PCIe技術，有利於保持英特爾CPU領域的市場份額，聯合亞馬遜自研芯片體系，最快搞出產品，頂住英偉達的蠶食。
第二、有利於UCle標準的推廣，因爲UCIe技術在自己手裡，英特爾可以通過UCIe相關控制虛擬內存資源，你們不是恨我英特爾的CPU壟斷內存資源很久麼，現在開放給你們，但是必須通過我UCle來搞，這麼一來，UCle標準也推出去了。
第三、英特爾提供完整平臺來解決流片、封裝的問題，提供一站式服務，形成最終英特爾深入參與的亞馬遜版本Chiplet方案芯片。
前後可以多賺好幾道錢，還把自己主導的IP和標準推向了市場。
你從這個角度看，就會覺得基辛格的2.0戰略還有點意思，至少邏輯上行的通，至於實際上怎麼做，讓我們拭目以待。
04
代工很難做，英特爾還需要補課
晶圓製造代工看上去是一個很高大上的東西，但是實際上說實話，也不是一個很好的活，算是一個細活，苦活，累活，雜活。
做代工並不是來活就能幹，首先需要提供平臺開發工具來讓IC設計客戶做驗證，仿真之類的活，其次還要樹立“客戶至上”的服務理念。
開發平臺的軟件和工具以英特爾的能力，只要認真做沒有太大難度，但是代工文化，不是一朝一夕就能學會的。
代工和封裝不是說技術強大就萬事大吉的事情，從IDM轉型代工，對於英特爾來說，最大挑戰仍是代工文化，要學會與客戶溝通，學會低身傾聽客戶訴求，要從客戶角度出發爲客戶提供所需服務，最終滿足客戶差異化的需求，本質上這是細活，苦活，累活，雜活。
英特爾這種氣質，與生俱來都是高傲的，走路都他孃的是鼻孔朝天的，想要來低聲下氣來給別人服務，怎麼看怎麼彆扭。
英特爾以前一直是IDM模式來製造CPU以及NAND，wafer良率的高低都在自己內部消化了，但是做代工要是良率不高，誰他TM會來流片？
所以英特爾以前也曾嘗試過代工，但結果也不盡人意，希望現在藉助後摩爾時代的風口，以及系統級代工能助力其實現IDM2.0的宏願。
希望收購以色列高塔後好好學學代工文化，該加班加班，被客戶罵幾句也給我憋着。
05
先進封裝不是一蹴而就
晶圓製造難，同樣以系統級先進封裝也不簡單。
從Chiplet的涵義來看，晶圓生產出來之後要實現不同芯粒之間的硬件整合，如何整合？談何容易。
以臺積電爲例，臺積電在先進封裝方面也摸索多年，最早給蘋果，AMD做方案就花費數年時間，當了好多年學徒，最終到現在在技術和成本方面頗有心得。
多年之後積累，臺積電便推出瞭如CoWoS、SoIC等多個封裝技術平臺方案，隨後把CoWoS，SoIC的整合到一起，搞了一個新的封裝品牌叫"3D Fabric"，但是這更像是直接湊在一起的大禮包，實際案例更多的依然是一對一定製化封裝服務，並不是傳言中爲客戶提供“芯片像搭積木一樣”高效的封裝方案。
但是，臺積電畢竟是臺積電，在UCIe聯盟成立後，臺積電迅速響應，抓住這個機會參與了UCle聯盟的組建，並想方設法將自己的封裝標準和UCIe標準打通，以期持續延續臺積電的後摩爾時代的輝煌。
同樣對於英特爾而言，儘管英特爾的混合封裝技術不亞於也不同於臺積電，算是一種頗具特色的2.5D混合封裝。
英特爾並不是不使用一整塊interposer，只在局部採用一個小型的bridge die的這種2.5D技術就是EMIB，以及TSMC的LSI技術。EMIB成本更低，也不會受光罩大小限制。最早在Kaby Lakes上用過，英特爾用它鏈接了KBL-G的Polaris GPU和HBM顯存。
後面的Foveros也算是一種3D封裝，但是和臺積電的3D封裝也不盡相同。
不過畢竟英特爾是UCle聯盟的創立者，在UCle封裝技術環節上，英特爾前段時間在UCIe的技術標準上發佈了長長一文，灑家稍微看了一下，直接頭大兩釐米，十分頭疼，等看懂了，想明白了， 再給各位看官解釋。
06
結語
英特爾搞2.0計劃，不得不說是英特爾的一次大膽嘗試，幹成了，再保20年江湖地位，搞不成就繼續吃老本，反正牙膏廠的名頭背了不是一兩天了。
總之英特爾不管是拉起UCle大旗搞互聯標準，搞封裝標準，還是拉上谷歌，亞馬遜搞開發X86 CPU IP 搞定製化高性能算力芯片，還是搞代工，搞系統級封裝集成，都有不小的挑戰。
不可否認的是英特爾工藝能力，集成能力，軟件能力依然是頂尖的，但是想要做更大的生意，還需要更多的轉變。
希望英特爾的2.0時代，不要來的太晚。（ 作者：陳啓 啓哥有何妙計 ）