英特尔10nm工艺延迟到底意味着什么？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;

10nm问题不仅会降低英特尔产品的竞争力，还会带来一些隐性成本;

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，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。