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摩爾定律終結:偏執狂英特爾為何不再偏執

摩爾定律終結:偏執狂英特爾為何不再偏執

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文/孫永傑

近日,全球芯片巨頭,摩爾定律的發明、倡導和執行者英特爾在其公司文檔中廢止了“Tick—Tock”(製成和架構)的芯片發展模式,即從第三代Skylake架構處理器“Kaby Lake”芯片徹底打破了“Tick-Tock”的鐘擺節奏,從下一代10納米製程芯片開始,英特爾會採用“製程(Process)-架構(Architecture)-優化(Optimization)”(簡稱PAO)的三步走戰略,而隨着英特爾這一策略的轉變,業內認為,被喻為芯片產業創新和發展的摩爾定律正式終結。那麼問題來了,英特爾為何要終止摩爾定律?究竟是主動為之還是被動放棄?

眾所周知,任何產業的發展都是受技術與商業(例如市場)的推動,摩爾定律或者說以其為標準的芯片產業也不例外。這裡我們不妨從芯片產業,結合英特爾本身來分析下摩爾定律為何終結。

摩爾定律在業內有很多不同版本,大意是每十八個月(有一說法是兩年),半導體的功能會翻增兩倍,或同一大小芯片能放兩倍的運算單元,相同的成本能獲得兩倍的運算能力。摩爾定律並不是物理定律,只是戈登•摩爾(Gordon Moore)對科技行業的觀察,因為科技公司競爭激烈,要在行業中生存,只有不斷研究創新,搶先推出比對手更快更好的產品,於是摩爾定律成為自我實現的預言。從這個定律的內容可以看出,從主觀上講,技術和成本(經濟性)是決定摩爾定律能否延續的關鍵。但就像業內一直爭論的是,技術受限於相關半導體材料本身特質等因素(就是業內探討的物理極限)的影響研發和製造難度會越來越大,除非未來發現更新的可替代傳統半導體的材料。

據相關分析,從32nm到16nm設計成本的增加超過了1億美元。如果假設32nm時一個裸片的成本是10美元,並且假設每個節點傳統的成本下降仍將持續,那麼需要超過2000萬個裸片才能達到收支平衡。如果再考慮到與這種設計相關的風險,那麼實際上要求超過1億個裸片,或至少10億美元市場,才能證明投資這種器件的合理性。很明顯,很少有設計可以達到1億片或10億美元的市場規模。而SEMI世界代工預測報告顯示:在32nm節點以下,每個晶圓的成本變得越來越重要。期望的在更小節點生產成本下降的經濟性在減少,並且在許多情況下跟不上製程縮小好處的步伐。這對長期遵循摩爾定律節奏發展的行業產生了具有廣泛而深遠的影響。

摩爾定律終結:偏執狂英特爾為何不再偏執

實際上,經濟性下降趨勢早在28nm到22nm節點時就已經出現,即22nm的成本與28nm大抵相同,而14nm的成本則不跌反升。如此一來,相關企業因成本考慮,選擇停留在28nm或22nm技術,少了分攤14nm的開發成本,間接讓14nm芯片的造價更加昂貴,而這個問題在10nm將更加嚴重。之前的IBM便是因為成本問題,把芯片工廠賣掉,退出了半導體製造行業,10年前,擁有尖端芯片生產能力的企業有18家,今天僅剩英特爾、三星、GlobalFoundries和台積電4家。

如果說上述是摩爾定律在芯片產業遭遇到的技術與成本經濟性的挑戰和瓶頸,具體到英特爾,早在2011年其就預計未來10年將在製造,以及技術和產品開發與芯片相關方面投資1040億美元,2015年這一數字上調至2700億美元。由於與工具、晶圓和人力資源相關的費用的增長,開發成本已經上漲。例如僅在去年,英特爾用於芯片研發的頭投入就達到121億美元位列芯片行業研發投入在第一位,佔了公司年營收的24%。而排在第二位的高通,儘管研發投入占其營收的比例為23.1%,與英特爾幾乎相當,但從投入的絕對值看,僅為37億美元,只是英特爾的1/3左右。

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不幸的是,儘管英特爾投入巨大,但隨着市場和用戶轉向智能手機等移動產品,英特爾最近幾年一直遭受衝擊,例如去年第四季度,其PC芯片發貨量較上年同期下跌16%。而從2015財年整體的情況來看,英特爾的營收和凈利均處於下滑態勢。其營收達到554億美元,較上年的559億美元下滑1%。凈利潤為114億美元,較上年同期的117億美元下滑2%。而毛利率為62.6%,較上年同期的63.7%下滑1.1個百分點。

除了核心PC芯片遭受衝擊外,英特爾的巨大投入在移動市場並未獲得回報,甚至不得不靠額外的補貼勉強在移動市場(例如平板電腦)獲得並不具備商業價值的市場份額,直到今天,英特爾在智能手機市場的份額已然處在可以忽略不計的尷尬中,但英特爾這幾年卻為此付出數百億美元的代價。由此可見,除了芯片產業本身外,英特爾在具體的市場表現中也未充分體現出遵循摩爾定律的經濟性優勢,即核心的PC芯片銷量和利潤率不斷下滑,而在體現出摩爾定律經濟性的移動市場卻毫無建樹。

摩爾定律終結:偏執狂英特爾為何不再偏執

在此,也許有人(包括英特爾)會稱,英特爾在數據中心(主要是服務器)芯片市場表現強勁,且完全可以彌補因PC芯片下滑帶來的損失。事實的確如此,但從未來看,隨着以高通為首的ARM陣營向該芯片市場的滲透,英特爾在此領域的優勢地位有可能遭遇挑戰。例如今年年初,谷歌就聲稱正在考慮在其未來的數據中心的服務器採購中選擇高通的芯片。

要知道,谷歌每個季度為其服務器採購的處理器數量高達30萬顆,購買力超過多數廠商。而據市場研究公司IDC的數據顯示,在服務器芯片市場,谷歌採購的芯片數量佔據了服務器芯片總出貨量的5%以上,鑒於谷歌還自主開發服務器相應的軟件,這就意味着谷歌在其服務器系統的可選擇性上要遠高於其他公司,即從英特爾的x86架構切換到ARM架構的難度要小於其他廠商。需要說明的是,儘管英特爾服務器芯片業務銷售額不到英特爾總銷售額的1/3,但營業利潤佔到英特爾總利潤一半以上,但也正是由於利潤豐厚,數據中心相關廠商已經把英特爾服務器芯片作為削減成本的目標,實際上去年第四季度,英特爾數據中心業務營收僅增長5%,遠遠低於此前兩位數的增長,這意味着即便是英特爾看好和佔優的數據中心芯片市場在未來也會面臨營收和利潤增長的挑戰。

正是由於英特爾在核心PC芯片、移動芯片(主要是智能手機)和服務器芯片市場遭遇的挑戰及這些挑戰所導致的摩爾定律經濟性難以充分體現及摩爾定律在芯片產業本身經濟性面臨的挑戰的疊加,使得英特爾提前終結摩爾定律顯得既有必要,又顯得無奈。因為對手似乎正在利用這種無奈趕超英特爾。

據稱IBM正在開發一種非常非常小的晶體管,相比其他工廠明顯更先進,也是目前首個打破10nm 工藝限制的企業,採用7nm鍺片替代硅,與此同時,IBM認為用碳納米管(carbon nanotubes)可以向1.8nm節點進發;台積電去年年底透露,其將於2017年第2季度向市場推出7nm工藝的芯片,而且5nm也在研發當中。再加上此前台積電已經明確表示10nm工藝會在今年年下半年完成量產,這家台灣晶圓廠的工藝似乎已經完全超越了英特爾;高統則聲稱將利用英特爾針對摩爾定律經濟性考量而創新放緩的機會在未來趕超英特爾。由此看來,英特爾終結摩爾定律極有可能喪失在芯片產業的主導地位。

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不知是巧合,還是其他原因,在英特爾終結摩爾定律之時,英特爾公司前首席執行官安德魯·格羅夫(又名安迪·格羅夫)辭世,為此業內對其為英特爾的貢獻予以了高度評價。美國斯坦福大學教授羅伯特·伯格爾曼認為,如果不是格羅夫掌舵,英特爾公司無法在上世紀80年代成功轉型,後來經受住來自亞洲IT企業的挑戰和衝擊。而給我們印象最為深刻的是其1996年出版的《只有偏執狂才能生存》,這本書是在總額5億美元的有缺陷的英特爾奔騰芯片必須被召回並更換的災難性事件后寫的,這本書彰顯了格羅夫對於芯片產業的洞察力和創見,尤其是書名“只有偏執狂才能生存”成為英特爾之後一直尊奉的企業理念,而英特爾能有今天在芯片產業的地位此理念的餞行至關重要。

令我們遺憾的是,今天的英特爾在面對壓力之時,顯然已經失去了格羅夫時代其該具備的那種身處逆境但依然對於創新的偏執。當然我們很是理解目前英特爾的處境,但我們更希望英特爾能夠延續其偏執狂的本性,畢竟惟有偏執狂才能生存。

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(聲明:本文僅代表作者觀點,不代表新浪網立場。)

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