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本期聚焦芯片晶圆大厂英特尔的式微、台积电走强背后的产业发展模式的更迭。
1 o6 L7 R1 L& |- ]& P划重点:
0 g4 V1 A* k: h1、在芯片制造上,过去英特尔一直采用 IDM 模式,从设计、生产、封装、到销售全都自己操办,打遍天下无敌手。4 R! G$ |4 s; g. g3 z
2、半导体行业是典型烧钱又耗技术的行业,技术和资金到达一个量级后,IDM 模式反而成了前进的掣肘,10nm 的失败成为英特尔下坡路的关键节点。
6 P& ?+ h$ }1 P& Q. B, r7 Y- }3、台积电定位很明确:只做下游的制造,成功证明了半导体行业分工做得越细,在某个领域越拔尖,扎得更深,就能跑得越快。: B: G0 s1 R, W2 r4 z
4、如今英特尔寄希望于 IDM2.0 战略复兴,但最大的挑战——客户是谁?目前苹果、英伟达、AMD 们都不太可能。0 n5 x& f6 S2 \& v1 j# g
文 / 知勇,锦缎研究院
8 m6 n0 U* o0 U; Z" 年年挤牙膏,终于挤不动了 "、" 英特尔这几年真是弱 ",看到英特尔史上最糟糕财报之后,很多人的感受是,英特尔时代要落幕了。 Z* c8 h' H5 s8 ^$ U
英特尔日前发布 2022 年四季度财报,财报显示,英特尔营收同比大降超 3 成,净亏损 6.6 亿美元。财报发布后,投资者们果断用脚投票,盘后英特尔股价暴跌 9.7%。
3 @, _2 e# h/ p" _8 A% o而就在此前半个月,台积电发布 2022 年四季度财报,营收同比增长 42.8%,净利润同比增长 78%。% s4 `0 O4 ] |& e0 d
同样都是在芯片行业大幅收缩、退烧的大环境下,为什么台积电和英特尔,交出了截然不同的成绩单?! l( X# G! W p% l% R% w: k4 O5 c+ \* ~
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01英特尔向下,台积电向上1、IDM 模式缔造英特尔时代( c y4 |: r% y" v$ r! F6 ?1 _2 P
在很多 80 后、90 后的印象中,蓝色的 "Intel Inside" 标签是一种科技的象征。
8 [/ I- M1 ^0 v在 PC 时代,英特尔毫无疑问是行业霸主,坐拥个人电脑和服务器的 CPU 市场。与此同时,市场上还有微软这位强大的同盟军在操作系统上为之保驾护航,使得英特尔引以为傲的 x86 处理器不可替代。(注:业内称为微软–英特尔体系,即 WinTel)6 Q- w. {" j6 b# O# b+ g
在芯片制造上,过去英特尔一直以来采用 IDM 模式,即所有环节从设计、生产、封装、到销售全都自己一手操办。
! J. }% j/ @3 {英特尔的商业模式是把芯片设计和制造牢牢捆绑在一起,设计部门不断研发迭代,设计出更新、更快的 CPU,制造部门则投资巨额资金,生产出一代又一代的新产品。& F9 E- _/ O! C6 i9 K8 C
在 WinTel 时期,英特尔凭借 IDM 模式可谓打遍天下无敌手,稳稳当当地坐着头把交椅。8 O- F- h3 Z T$ C) F- i
时至今日,尽管英特尔已经颓势日显,但 IDM 模式在行业里依旧占据较高权重。
7 ^3 o: ^ Q- h根据 Knometa Researc 的数据,截止至 2021 年底,全球 IC 晶圆的总产能为 2160 万片 / 月,其中三星、台积电、美光、SK 海力士、铠侠,前五大公司合计占比 57%,达到 1221 万片 / 月,这当中,除了台积电,三星(部分)、镁光、SK 海力士、铠侠都是 IDM 模式。- w2 e: C' \% ?* Y# p
对 IDM 模式,英特尔则仍然是恋恋不舍,在现任 CEO 基辛格的操盘下提出了 IDM2.0 战略,成立代工服务事业部,争夺台积电和三星的份额。5 D n6 w% z) J; N/ \
2、10nm 成为分水岭/ F7 q5 }6 F& ~7 X1 F& g: }
摩尔定律成就了英特尔,也困死了英特尔。# _7 r- ~# ?# o
英特尔创始人戈登 · 摩尔上世纪 60 年代提出了摩尔定律的概念,即集成电路上可以容纳的晶体管数目大约每经过 18 个月,便会增加一倍。* w# s# v" Z; m4 H; E
过去的二十多年,英特尔处理器紧扣 " 摩尔定律 ",从 45nm、到 32nm、再到 22nm,一路都是水到渠成。" w: c3 r; [7 b1 {6 j# s
在 14nm 工艺节点之前,英特尔一直保持领先。不论是三星还是台积电,它们都跟随着英特尔的步伐,但是到 10nm,英特尔突然无法延续摩尔定律了,两年一次升级的规律被按下暂停键。
+ w t3 g/ y. `. [- T# W; F, e英特尔最初的设想是在 2017 年实现 10nm 工艺,但此计划破灭,10nm 工艺一直难产。为了对全球用户有个交代,英特尔就只能在 14nm 的字符后面标记字符 "+",也就是在 14nm 基础之上优化,最多的时候用上了 3 个加号—— 14nm+++。
. f/ z# s8 b, I. G有一段时间,14nm+++ 成为网友调侃英特尔最多的一个梗," 祖传的 14 纳米还能再战几年 "、" 英特尔 14nm 终极版不应该叫做 14nm+++,要学下苹果手机的命名,叫 14nm Pro Plus Max……"
8 k( I% t2 l8 U) ]% r+ Y$ U自家的工厂造不出设计部门的芯片,IDM 模式受到前所未有的考验。对英特尔而言,制造环节受限,反过来又会进一步侵蚀英特尔的设计能力,形成蝴蝶效应。10nm 工艺之败,也导致 7nm 芯片的进度大幅度落后。
, W2 j6 M* R Y! v2019 年,时任英特尔 CEO 的鲍勃 · 斯旺这样回应 10nm 的困局," 英特尔对自己超过行业标准的能力过于自信,限制了自己的思维,措施了技术转型的机会,现在承受了后果。"( d; U1 e$ X+ L$ G+ F
鲍勃 · 斯旺口中的后果,就是被竞争对手们赶超,并拉开差距。
0 v; P& N; U+ n" t! r5 P: h7 R2020 年 7 月,英特尔宣布其采用 7nm 工艺的 CPU 将推迟半年发布,此举再次震惊行业。时年台积电和三星都已经在接 5nm 芯片的订单了。
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% T, p; y+ r: Q9 D2 o6 C" A, B图 1:英特尔芯片升级过程 来源:英特尔,中信证券4 C# n# N% o0 o5 L" ?1 {4 s% r
另一方面,长期在英特尔阴影侧生存的 " 千年老二 "AMD 成功逆袭,开始与英特尔硬碰硬竞争。( _3 \5 P+ F- q
2018 年,AMD 全面转向台积电,并发布了由台积电独家代工的面向计算市场的 7nm 显卡 Radeon Instinct MI60/MI50,性能超过同级别的英特尔产品。
# ^$ @( v3 u! F9 R0 k最近几年,AMD 的销量大幅提升,市占率也逐年提高,不断蚕食英特尔的地盘,而英特尔的衰退则是肉眼可见的。
/ o! M% h9 p$ r继 2022 年二季报首次亏损之后,英特尔四季度净亏损 6.6 亿美元,毛利率也从 2014 年的超过 60% 掉到 40% 左右。最直观地对比,台积电的毛利率自 2020 年以来始终保持在 50% 以上,2022 年四季度更是达到了惊人的 62%。
5 j: V# E) U* z) h' i% X3 ?4 @过去几年,AMD 和英特尔的市值多次出现交叉,不久之前的 1 月 31 日,伴随着英特尔的财报暴雷,AMD 再次实现了市值对英特尔的反超。$ z! d! |. @/ T" }& }# E8 o
3、台积电后来者居上! P1 }" }+ V; `- Y
在台积电创办的二十余年里,一度是以英特尔 " 小弟 " 的角色存在。
. K- V) b. t$ W l' z* ?与英特尔的 IDM 模式不同,台积电的商业定位从一开始就很明确:只做下游的制造,不和客户在芯片设计上竞争。+ _% h! Y! N! m
但是在英特尔 " 统治 " 下,台积电的起家并不容易。2014 年 " 斯坦福工程英雄 " 讲座活动上,张忠谋这样回忆台积电的创业生涯," 单一的代工模式这种创新,在早期类似一种‘先有解决方案,再寻找需求’的概念,我们提供的是代工平台,但在当时没有人需要这样的平台,因为当初几乎少有无厂半导体公司,现有的无厂半导体公司也不需要台积电,而是更愿意去找日立、东芝、英特尔,这种现象直到 90 年代开始才有所改变,我们的存在,也大大加速了无厂半导体公司的诞生。": K0 q" b' ?" ^' b
台积电的发展过程中,不得不提到苹果公司。
+ z; E" |; `# I q从 2014 年开始,自研芯片的苹果开始将芯片代工订单交给台积电。收获苹果这个大客户后,台积电不但获得了技术快速进步的机会,还收获了今后十年的业务增长。- ^* j' i/ f; k' a9 h
更重要的是,与英特尔分手后,苹果的业务仍然推进顺利,这给其它厂商一个很好的示范效果——我们不必非要在英特尔那里 " 买 " 芯片,可以试着找台积电代工。毕竟台积电的交付周期更短,成本更低,于是,台积电的订单纷至沓来,高通、英伟达、AMD 等几乎所有芯片设计巨头都已和台积电合作。* m! c, L+ m& k* M7 g4 D1 x+ }
公开数据显示,2014 年台积电全年实现 1482 亿元人民币的营收,这个数字到 2022 年,达到了 5025 亿人民币。
9 }, j$ S, i! Q) I( H$ n, t至此,台积电开始有了和英特尔分庭抗礼的实力。如今,台积电已经成为全球最大晶圆代工企业,占据晶圆代工半壁江山。
3 v: Q) h3 L: a在工艺节点上面,台积电已经宣布量产 3nm 工艺,足足领先英特尔一个身位。得益于高端制程芯片销量快速增长,其营收和净利润屡屡创下新高。
2 e, h3 W1 ~" G1 K9 I作为后来者,台积电顺利改写了世界芯片制造的权力格局。另一边,当年芯片霸主却成了追赶者。
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, |+ A3 ^0 y) [9 z8 I/ X8 r图 2:晶圆代工市场格局 资料来源:Counterpoint
+ D" h8 i% o: e( \+ O02 半导体行业的更迭路径
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* p0 v2 ?8 n" ` x9 W4 n过去几年,大家总是调侃英特尔是一家牙膏厂,每次提升的那点可怜性能总是被软件用光了。但是可能很多人并不知道,英特尔其实也是无可奈何,不是他实力不够,而是芯片设计和制造的难度远比想象中的高。# i/ f- B& o: f7 T4 z
更重要的,对英特尔来说,IDM 模式注定是一条越走越窄的路。2 R3 V" w u: h" }# j v9 j
1、" 双高 " 现象压倒英特尔
3 \6 T9 Y3 E) {' [* u众所周知,半导体行业是典型烧钱又耗技术的行业,可以理解为 " 双高 " 现象,这个趋势目前已经越来越明显,也是压倒英特尔的关键因素。, J3 o; C7 d9 C" F: T3 _
先看技术维度,半导体技术进步主要遵循摩尔定律,即芯片上集成的晶体管数量平均每隔 18 个月就会翻一番,性能也提升 1 倍。在这种发展速度下,电路结构越来越复杂,加工工艺的要求也越来越高。% a9 h Y. ?2 ]# X
所以到最后行业呈现的割裂现象就是越到高端制程,行业玩家越来越少。在 10nm 工艺节点,已经只剩下台积电、三星、英特尔。
3 s, l' `# ]" O: S可以说,芯片制造行业注定是一条英雄寂寞的道路。/ f( d% I1 U. s# x0 f
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图:随着制程工艺提高,行业玩家逐渐减少 资料来源:英特尔,中信证券
, s4 O; }# }8 F- v" r5 n6 C- ~再看资金壁垒,随着工艺节点提高,新一代生产线所需的投资额成倍甚至数十倍地增加。举例来说,2020 年台积电宣布在美国投建的 5nm 工厂投资额约合 120 亿美元,未来 3nm 产线的投资额预计将达到惊人的 200 亿美元。
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2 J( v6 z6 O# y# M, m M2 G! _& z+ N图:不同制程下每 5 万片晶圆产能的设备投资(亿美元)资料来源:天风证券# `0 x5 N; O3 C" l& D
为了更进一步理解半导体的资金壁垒,我们看下台积电的历年资本开支。2021 年,台积电的资本支出再创新高,达到 300 亿美元,其中研发支出约为 45 亿美元。
, P0 k- ?9 k% V/ K* Q" H一言以蔽之,芯片制造是一项需要大量资金维持的高难度技术动作。6 P* \) Y# l9 p
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- `! V7 W5 @2 e( Y/ J$ o1 F图:台积电历年资本开支 资料来源:中原证券/ T7 Q) X% U* c( [0 y
2、分工模式成就台积电! Q0 ]- p+ ]; R
回到英特尔身上,了解半导体 " 双高 " 现象,其实也就不难理解英特尔为什么会出现挤牙膏现象。诚然,英特尔这个巨无霸企业有大量的资金和技术人员,但是做芯片一条龙服务既要投入制造又要投入设计,还要做封测。1 n* a9 j* P# _' y) A( X X7 ~5 \* D& j0 K& C
相比之下,台积电只用集中精力在制造环节,两者最终的表现可想而知。$ w7 O( O; P* H* v( y" [- J
专注制造环节的台积电,正是将代工技术做到极致,每年投入超百亿美元死磕制造环节,最终实现了制程工艺的全面领先,改变了行业规则。8 z; x/ ?: \, s' m7 j& V) e
专业分工这套逻辑在 AMD 身上也得到验证,在分拆掉格罗方德业务之后,定位变成了无厂半导体设计公司,将代工业务转交台积电,成功扭转下滑颓势。
% t- o: \9 ]/ n: E3 [+ jMercuryResearch 的最新调研数据表明,AMD 在包括桌面处理器,移动处理器和服务器处理器的 x86 处理器整体市场当中,份额达到 31.3%,而在 2020 年第一季度,AMD 的份额还只有 14.8%。
) V C! H4 { q9 |虽然英特尔沿用的 IDM 模式可以将所有核心环节掌握在自己的手中,但是当技术和资金到达一个量级后,即面临 " 双高 " 现象挑战时,反而成了技术进步的最大掣肘。类似地,在芯片设计环节,英特尔面临的高通、英伟达等顶尖对手,胜算同样不高。$ j4 I7 k: m; w4 i$ X d
实际上,半导体领域与工业领域的发展规律恰恰相反。大部分工业领域强调垂直一体化,比如光伏、动力电池行业。行业龙头先单点突破,某一个领域做大做强,再延伸补强其他产业链环节,最后打造产业链一体化,实现降本增效。
9 ^* r4 M- d$ s8 n+ w* I/ z A8 }5 G然而半导体行业已经形成术业有专攻的典型规则,分工做得越细,在某个领域越拔尖,扎得更深,就能跑得越快,行业地位自然更稳固。
+ p" q+ f, U v" L0 T5 e0 _1 |其次,半导体行业的分工合作是更优的风险分担机制。台积电的高额资本开支由高通、英伟达、AMD 等芯片设计公司共同分摊,而英特尔只能内部消化。
( v; o3 ~9 I' M) [/ C) W! M第三,代工模式的技术进步是最快的。台积电的客户是全球顶级芯片设计公司,可以更快更多地积累一流芯片制造能力。这也是为什么台积电可以在成本和技术上面降维打击其它晶圆厂,而 IDM 模式里面每个环节里只要有一个落后了,出现重大障碍,整个产品的进度都会受到拖累。
. _; U" a# l' o9 l2 V正所谓皮之不存,毛将焉附,没有制造能力,再高端的技术只是设计图纸。
# v- v* y4 ~9 f' Q9 p不难发现,以台积电为代表的晶圆代工模式,可以更好地突破技术和资金壁垒。走 IDM 路线的英特尔比不上单押制造环节的台积电,有其必然性,并不是前者的研发能力不强,而是很难做到齐头并进、孤独一掷地投入,最后输出的是挤牙膏式技术创新。
0 I: o) B2 t/ C+ n未来分工合作这个模式,大概率会演化成为行业新路径,每个环节由单独的公司负责,然后几家公司携手制造出最优的芯片。
# l5 u1 n0 r H/ g7 O5 L# t0 [" F# x! f去英特尔大包大揽的时代正在成为历史。1 G1 _ ^% c% S+ {5 W/ a
3、英特尔进入衰退的长夜?) h* [8 ^. w; C+ ^
如今的英特尔,与昔日的辉煌相比,早已是另一番景象。在营收、净利润双双大幅下滑的颓势之下,资本选择夺路而逃。在过去 12 个月中,英特尔的股票已经下跌了近 40%。
& f# i6 z: }1 I1 w; R9 R英特尔的成功很大程度上得益于对于个人电脑的把握,并在摩尔时代,引导行业往自己有利的方向发展。而在后摩尔时代,业务众多的英特尔已经跟不上技术进步的速度。在新的游戏规则里,台积电们显然抢到了和英特尔竞争的制高点。& x9 `7 P2 _. s$ v( U
实际上,早在 2017 年左右,英特尔跑不赢摩尔定律的隐患已经显现,只是财务的恶化滞后于业务已陷入泥潭这个事实,进而未在当年财报上面体现。从资本市场中可以看到,过去几年英特尔的股价已停滞不前,华尔街精英们对英特尔的信心已经不足,他们开始担心这颗奔腾的 " 芯 " 还能跳动多久。
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图:英特尔股价图 资料来源:谷歌, Z4 Z3 B P& z0 L& `7 V
如果拿当年的老对手对比,英特尔的衰落就更明显。英特尔的命运风雨飘摇,而 " 轻装上阵 " 的 AMD 蒸蒸日上。比如在服务器芯片领域,英特尔曾一度控制 99% 的市场份额。现在已经被 AMD 夺走了接近 15% 的市场份额。根据摩根大通的分析师预计,未来 AMD 的市场份额将继续增至 30% 以上。
1 r3 |8 l' a, o. T值得注意的是,根据财报数据,英特尔 2022 年第四季度的库存金额达到了 132 亿美元,可谓内忧外患。* I; r, z7 ^# O8 O
难道英特尔甘愿坐以待毙吗,对自己的危机毫无察觉?实际上,即便时光可以倒流,英特尔能更早意识到 IDM 模式的命门,仍然无法避免今日之被动,因为它内部的问题没法解决。
7 E. Q2 ~2 v- @+ _# Y8 r4 ? Z归因下来,英特尔家大业大,体系臃肿,加上涉及的产品类型非常广,很难一刀切换掉 IDM 模式,即船大掉头难。在 2018 年上任的 CEO 鲍勃 · 斯旺曾经主导英特尔走 AMD 的路线,也就是把制造部门独立出去,但最终他没能调整这艘巨轮的行驶轨迹。- S4 o; v) U4 U. s& L! o( ^7 w. t3 i- c
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2 a2 }* P s7 D: Q& k( I2 [- ?8 r图:IDM2.0 战略图解 资料来源:英特尔
6 ?9 K* U% G( k2 v- }1 v% J J3 年之后,新 CEO 基辛格上台后,希望扭转局势,制订了 IDM 2.0 战略。简单概括为三部分:主要产品依旧发挥 IDM 模式余热,自己设计、自己制造;部分产品采用无厂半导体公司模式(Fabless),由外部代工厂代工;自身的代工厂,开放一部分产能给第三方无厂半导体公司。, c2 f3 y$ h; D: A) j- q1 _
为落实 IDM2.0 计划,英特尔继续大开大合的动作。2021 年 3 月,英特尔宣布投资 200 亿美元在美国亚利桑那州新建两座工厂;一年后,英特尔宣布将投资 200 亿美元在美国俄亥俄州新建两座工厂。
. x& l* v& `* A1 e不过,这条路并非坦途大道,英特尔最大的挑战是要解决客户来源——什么样的客户愿意将芯片图纸交给英特尔,英特尔又能为客户提供什么样的工艺?与台积电还在合同蜜月期的苹果、AMD、英伟达们,目前看起来都不太可能。 m8 B* f% m/ s8 A! S% U; V
用数据说话,2022 年第四季度,英特尔代工服务收入仅为 3.2 亿美元,算下来还不到台积电两天的收入。
& Y+ E; e5 y& I: U0 X8 R: z更严重的危机已经袭来,按照英特尔第一季度财报指引,其盈利能力还将进一步恶化,预期 2023 年一季度营收在 105 至 115 亿美元区间,毛利率降到 39%,每股亏损 0.8 美元。(注:当前半导体行业景气度向下,台积电也难以独善其身,虽然现在的财报很亮眼,下半年同样会有压力)0 [, g( T' }% @( X) K( p0 ~
截止目前,昔日 " 小弟 " 台积电的市值已达到 4900 亿美元,而半导体行业缔造者英特尔却仅剩下 1200 亿美元,前者是后者的三倍有余。具有象征意味的是,去年三季度以来巴菲特老爷子大举买入台积电,现已成为台积电第五大股东。/ G- A: U. e* v# i# |8 m
不可否认,过去很长时间英特尔不断地为全世界提供越来越好的处理器,直接推动了个人电脑的普及,但英特尔已经不是当年那个叱咤风云的公司了。
/ U: g/ u1 s- P% v5 [/ `时代的车轮滚滚向前,不论当初多么辉煌,抛弃你的时候可能连个招呼也没有。拥戴新王的山呼海啸之声,已然湮没了旧王渐行渐弱的扼腕之叹。 |
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