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英特尔的孤注一掷

2021-03-29 16:13

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来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)编译自「nextplatform」,谢谢。

上周,英特尔新任首席执行官Pat Gelsinger举行了首次亮相大会,并宣布了一个旨在使全球最大的芯片制造商和设计企业重回正轨的战略,即“英特尔释放:工程设计的未来”。

与许多人一样,在Geisinger于一月份重返芯片制造巨头担任这个“理想的工作”岗位以后,我们一直期望英特尔在其代工业务方面做一些激进的工作,例如在美国政府的支持下将其分拆,也会是一个不错的选择。

过去一段时间,在冠状病毒大流行以及用于将晶体管蚀刻到硅片上的基板短缺等多种因素的影响,供应短缺和延误在芯片产业蔓延,并开始对政府机构本身和整个美国经济产生影响。这就让晶圆厂产能变得异常紧俏。

然而英特尔没有把代工业务分拆出来,而是将代工独立,在公司内部建立了一个独立的业务部门,称为英特尔代工服务(Intel Foundry Services:IFS),该部门将像英特尔其他部门一样,拥有自己的损益表,而Randhir Thakur也是该部门的负责人。据了解,Thakur目前负责英特尔自己的供应链运营,负责购买制造所用的所有复杂设备,同时还管理从开发到设计,制造再到向客户分发芯片的全流程。Thakur自2017年11月以来一直担任该职位。在互联网泡沫时期,Thakur曾是半导体制造设备制造商Applied Materials的高级主管,然后,他在SanDisk工作了三年,负责管理闪存制造和测试以及与此相关的其他供应链和采购,然后在大萧条期间,他回到Applied Materials经营其太阳能电池工厂,然后成为该公司的硅系统集团总经理。因此,Thakur似乎是经营英特尔代工业务的最好选择,英特尔代工业务已经存在了多年,但正如Gelsinger在与华尔街分析师的电话会议上所承认的那样,过往的投入这并不是现在的英特尔想要的。

过去,没有人相信英特尔会开放自己的晶圆代工厂,而英特尔也确实没有。但是根据基辛格的说法,这一次,英特尔非常认真,这首先体验在其将于亚利桑那州钱德勒的奥科蒂洛园投资200亿美元建设两家芯片厂。上面的功能图中显示的Fab 42就是这里,也是英特尔最终生产10纳米芯片的地方。

英特尔对这两家代工厂未来的定位并不十分明确,但基辛格证实,他们将采用极紫外技术,或简称为EUV,简称光刻技术,这意味着7纳米或更小的晶体管几何形状。基辛格补充说,该公司将扩大在美国和欧洲其他地方的晶圆制造能力。

然而对于许多人来说,很难将英特尔认真地视为一家代工厂商,但是由于世界上对芯片制造的需求超过供应,地缘政治也造成了一定程度的影响,特别是考虑到先进代工厂的80%位于中国台湾和中国大陆,而在美国仅占15%,在欧洲更是只有5%,为此英特尔利用这种政治气候并从美国(在亚利桑那州,马萨诸塞州,新墨西哥州和俄勒冈州)、以色列(在耶路撒冷和基里亚尔加特)和爱尔兰(在莱克斯利普)等工厂所在地的政府获得足够的支持也就不足为奇了。

英特尔在全球多地有测试和封装厂,不过基辛格并未谈及太多,而是花了很多时间谈论当前代工厂的地理分布中反映的“供应链”问题(意味着国家安全问题),而测试和封装工厂应遵循相同的逻辑。毕竟,将晶圆切成小片然后放入封装中并被证明是很好的一部分,否则晶圆是完全没有用的。

虽然没有给出具体细节,但基辛格说,英特尔希望得到拜登政府的支持,因为他们在美国这里建立了自己的晶圆厂产能,亚利桑那州也希望得到今天透露的200亿美元晶圆代工厂厂的激励措施。

图片:英特尔的孤注一掷 1.jpg



“这是英特尔的战略时期”,基辛格宣称。“我们的成功并不取决于政府投资,国家的支持或任何其他投资。他说,这是我们前进的正确策略,”基辛格补充说,“当然,我们需要政府的激励措施。我们需要投资,因为对于他们来说,加快制造业发展和全球供应链的不平衡是正确的选择。但是,我们在做出这些新的晶圆厂规划时并未得到政府的任何承诺。”

正如格辛格所说的那样,英特尔首先“将我们的筹码放在桌面上”,然后预计到急切的政府会针对此事有所作为。

晶圆代工厂的开放不仅包括与IBM合作进行高级芯片制造和设计过程研究的合作伙伴关系,还包括简化和调整其自己的芯片制造工具,使其可以在其他工厂中使用,例如竞争对手台积电(主要在台湾和中国大陆,但要在今年开始在亚利桑那州建立代工厂),三星(在韩国),GlobalFoundries(主要在美国和欧洲)和联电(在台湾,新加坡,中国和日本)。英特尔还与Cadence和Synopsys合作,调整其工具以更好地与22纳米至7纳米或更小的英特尔工艺配合使用,并致力于使其工具适合制造基于X86,Arm和RISC-V的处理器。

现在回看,在Gelsinger宣布回归大约一周后,Sunil Shenoy也回到英特尔担任设计工程部总经理,这并非巧合。Shenoy在英特尔任职超过三十年,在加入RISC-V初创企业SiFive管理其工程团队之前,Shenoy是英特尔微处理器和SoC开发主管。我们认为,英特尔将希望更加积极地参与RISC-V阵营中,特别是如果他们可以使用RISC-V来削弱Arm的话。

Gelsinger并没有说Intel将使用那些RISC-V和Arm内核,但是这绝对意味着如果客户希望拥有一个半定制产品,将来自许多不同来源的XPU混合在一起,那么这是有可能的。借助这种新的集成设备制造2.0(简称IDM 2.0),现在甚至可能甚至可以通过Gelsinger制定的战略来挽救英特尔。如果我们必须用一句话来诠释盖辛格的话,那就是:英特尔将是芯片设计方面的佼佼者,封装设备上的系统将是最好的封装,这将成为未来的计算引擎,并且它将在芯片制造过程中做到最好,除非并非如此。

图片:英特尔的孤注一掷 2.jpg



如果不是这样,它将不会像过去那样陷入困境,它将使用其他代工厂来填补空白,以便利用他们成熟的22纳米和14纳米代工厂做点有用的事。

就像台积电一样,英特尔希望通过制造更多利用旧工艺的芯片来为新工艺和未来工艺付费。并非每一个ASIC都需要使用或能够以最先进的工艺进行蚀刻。

如果英特尔成为一家真正的晶圆代工厂,那么22纳米和14纳米制造现在可以获得更长的投资回报,即使命运不佳的10纳米工艺和未来的7纳米工艺也可以拥有更长的技术和经济寿命。从本质上讲,IDM 2.0意味着英特尔必须成为一家制造芯片的代工厂,即使有需要的话,也要为其竞争对手提供服务,否则,他们根本就不可能成为IDM。对于英特尔来说,失成为芯片制造商的失败成本实在是太昂贵了,也太冒险了。不过三星和台积电也很难吸收其制造需求。

所有这些都太冒险了,因此英特尔的生产量翻倍,我们认为他们将得到美国政府,一些欧洲政府以及希望获得本地代工服务的欧盟的大力支持。基辛格在电话会议上说,英特尔正与美国政府就确保本地芯片供应的芯片合同进行谈判,但英特尔一直这样做,而且我们不知道这是否是真正的增量业务。

Gelsinger明确表示,苹果和高通将是他们代工业务的潜在客户。但对后者来说,这真的有必要吗?

在IDM方面,英特尔几乎是同类产品中的最后一员,尽管我们中的许多人都接受了英特尔剥离或出售其代工厂并专注于芯片设计和封装的想法,但Gelsinger却似乎从没这样考虑过。他重申了几周前他所说的话,那就是英特尔仍然期望其大部分芯片由自己的工厂生产。

现在,仅仅因为英特尔想成为一个真正的晶圆代工厂,并不意味着它就不想设计自己的芯片并将其封装到全世界都购买的设备中。我们认为,与IBM的合作关系更多地与封装有关,因为这两个“蓝色巨头”在封装方面具有丰富的专业知识,而不是与半导体设计有关。也就是说,基于IBM与GlobalFoundries和三星的合作,IBM知道大约一两个关于7纳米和5纳米工艺的知识,尤其是其5纳米“纳米片晶体管” 。

要成为一个被信任的晶圆代工合作伙伴,您必须证明,你可以缩小工艺流程,但是在英特尔经历了10纳米的崩溃以及7纳米的延迟之后,英特尔需要做一些解释。而基辛格也的确做了一些。

“我们之前已经讨论过如何识别和解决7纳米问题,这是我们的下一代工艺技术,包括2023年产品路线图,”基辛格提醒大家。

“让我今天深入解析一下。英特尔最初设计7纳米时,EUV仍是一项新兴技术。因此,我们开发了流程以限制其使用。但这也增加了过程的复杂性。随着EUV的成熟并变得更加可靠,我们经历了10纳米延迟的多米诺效应,这延迟了7纳米,最终使我们陷入EUV成熟度曲线的错误一侧。今天,我很高兴地分享我们已经完全接受这一举动。我们设计并简化了7纳米工艺流程,使EUV的使用量增加了100%以上。我们与ASML建立了非常牢固的合作伙伴关系,并且我们目前计划保持使用领先地位的计划正在顺利进行中。我们的技术团队正在通过工艺成熟度的快速发展,正如他们所做的那样,我们对7纳米的健康充满信心,我们的竞争力也在提升。”

在数据中心,英特尔将于2022年投入生产的第四代Xeon SP Sapphire Rapids中使用10纳米制造工艺的SuperFIN修改版本,这个产品也将是首个使用这种7纳米工艺的至强SP。“ Ponte Vecchio” GPU加速器的元素也将使用7纳米工艺,而Gelsinger坚持认为这是真实的:

图片:英特尔的孤注一掷 3.jpg



正如我们之前所讨论的,这款Ponte Vecchio器件将使用英特尔的EMIB 2D小芯片互连(已在高端Stratix FPGA上使用)和Foveros 3D芯片拼接和堆叠技术(已在客户端上部署)。这是Ponte Vecchio封装的分解图:

图片:英特尔的孤注一掷 4.jpg



在Ponte Vecchio的封装上,集成了40多种具有不同制造几何形状的不同tiles,其中一些tiles是由外部晶圆厂制造的,,Ponte Vecchio封装中的基础块将使用Intel的10纳米SuperFIN制造技术,而GPU计算块将使用Intel 7纳米和外部7纳米工艺的混合制造。用于GPU计算单元的“ Rambo”缓存块将使用10纳米SuperFIN制成,但X e Link I / O块将使用外部晶圆厂,并且可能具有更胖的几何形状例如14纳米或16纳米)。

Ponte Vecchio封装将具有超过1000亿个晶体管,即使我们尝试了7纳米,也无法将其放在单个芯片上,因为这将超出蚀刻设备的标线极限,即使您能做到,它也将拥有由于其尺寸非常低,因此每个良品的成本非常高。

基辛格称这种单一封装为“ petaflops规模的AI超级计算机”,这是一种简短的说法,它能够支持混合精度支持的petaops,并且在双精度浮点运算中肯定少于petaflops。

这是英特尔的未来,您可以打赌,英特尔希望在未来的代工厂中制造尽可能多的小芯片。

从现在开始,英特尔必须像其竞争对手台积电在代工服务以及AMD在计算方面一样稳定地执行。它必须建造这些晶圆厂(甚至更多),并成为真正的代工厂,以便能够负担得起IDM 2.0战略。花200亿美元用于股票回购的时间到了。而制造服务(到2025年年底)的潜在总市场规模为1000亿美元。





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