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超越英特尔,台积电靠三项秘密武器冲上颠峰

2020-08-16 09:47:15 来源:财讯(台)

7月24日,英特尔执行长斯旺(Bob Swan)表示英特尔7纳米将推迟半年。以及为了维持「英特尔产品在市场上的领导地位,将会在自家晶圆厂之外,采用其他晶圆代工厂产能生产先进产品。

这两条消息让台积电的股价如触电般狂飙,台积电股价从每股386 元跳上424 元,直接涨停锁死。同一时间,一直追赶英特尔的美国处理器大厂AMD(超微)股价涨幅更为惊人;7 月23 日,AMD 股价为59.5 美元,到7 月30 日,AMD 股价站上78.2 美元,7 天内市值暴涨3 成。

制程能力超越英特尔 5 纳米强劲成长推进3 纳米

为什么会这样?以营收计算,英特尔依然是全球半导体龙头。英特尔去年营收近700亿美元,是台积电的2 倍;英特尔依然是全球处理器之王。

然而,英特尔CEO这一次的发言,被视为台积电制程能力超越英特尔的明确信号。英特尔先进制程进度一再出问题,10 纳米制程原本预计2016 年推出,却到2019 年才问世;今年初,英特尔CFO更公开承认,10 纳米的产能表现不如预期,无法大幅贡献获利。

反观,台积电先进制程不断推进。尽管外界不断质疑摩尔定律已到尽头,新制程愈来愈难做,但在今年7 月16 日,台积电总裁魏哲家在却明确表示:「今年下半年5 纳米制程将强劲成长,全年将贡献8%的业绩。4 纳米为5 纳米制程技术延伸,预计2022年量产;3 纳米制程开发符合进度,将于2022 年下半年量产。」

大摩最新报告更指出,从去年底,台积电推出7 纳米增强版制程后,台积电在制造能力上已开始超越英特尔,在同样面积里,能生产出更多晶体管。台积电的7 纳米性能相当于英特尔的10 纳米,但当2022 年英特尔7 纳米量产时,台积电已进入3 纳米时代。英国《金融时报》评论:「这标志着英特尔长期领导地位的结束。」

最直接的证据是英特尔竞争对手的市占率数字。过去,AMD 市场表现落后英特尔,2018 年1月AMD 一股只值11 美元;但这一年,AMD 委托台积电制造CPUGPU芯片后,AMD 不断用性能挑战英特尔,市占率节节高升,市值更在2 年内翻升8 倍!

台积电英特尔的市值走势也是如此。2000 年时,PC 是高科技世界的中心,当时,英特尔的市值可以买下6 家台积电;但2001 年台积电ARM(安谋)合作,发展制造超省电处理器的能力,紧紧抓住手机芯片的制造商机,英特尔在手机芯片市场一直难以发展。现在台积电的制程已足以生产最先进的处理器芯片,跨进最重要的云端、处理器AI 等高性能运算市场,有机会让台积电再创高峰。

仅是英特尔,去年靠终端产品和数据中心,就贡献了600亿美元的生意,毛利率也和台积电相当;如果英特尔扩大对台积电释单,即使只释出5%,恐怕都是百亿元(新台币)起跳的大订单。

台积电原本做的是运算能力较慢的手机芯片,为何能让最顶尖的两家处理器公司,都找台积电制造高性能芯片?其实,背后是台积电一项长达数年的秘密布局。

AMD CEO苏姿丰与台积电合作后,市占率节节高升。

2016 年5 月,刘德音在台积电技术论坛上指出,未来台积电将致力发展4 个新产品平台,包括移动运算、高性能运算、汽车电子和物联网平台。「这是台积电看到未来成长最快的市场区间」,刘德音明确指出,高性能运算的需求,到2020 年就会爆发。说实话,当时没人把刘德音的预测当一回事。

4 个新产品平台将发酵 台积电靠3 项秘密武器冲上颠峰

一位业界人士观察,台积电当时已经推算出两件事:第1,沿着台积电制程演进的速度推断,到2019~2020 年实力足以进入处理器市场;第2,AI 等趋势出现,高性能运算芯片是高价又有规模的大市场。

「这几年,处理器市场百花齐放,」这位业界人士解释,过去的处理器是「一颗芯片处理所有事」,但AI 出现后,「有专门处理语音的翻译芯片,专门做人脸识别的影像识别芯片」。同一时间,高科技公司也都想发展自己的AI 芯片处理器, Google 有自己的AI 芯片,苹果今年也宣布推出Apple Silicon,要把苹果电脑里的英特尔处理器换掉。英伟达更因为发展AI 芯片,4 年内股价从22 美元翻涨到420 美元。

中国大陆也想发展自己的处理器,最有名的当属华为旗下海思。去年,海思就推出7 纳米鲲鹏服务器芯片;如今即使海思被禁,中国还有飞腾等公司,持续投资中国自有的处理器芯片

锁定高性能运算市场,刘德音过去几年培养出3 项秘密武器,从省电的手机处理器跨入高性能芯片的大市场。

台积电从2012 年开始,就培养自己的处理器团队」,一位业界人士观察,刘德音过去对研发着力甚深,在他支持下,台积电培养出全台湾数一数二的设计团队,「人数约有2 、3,000 人,而且这些人流动性不高,许多人一待就是十几年」。

台积电有能力设计出世界一流的IC 参考设计,但这些设计,都留在自家供客户选择使用,不跟客户竞争。业界人士观察:「台积电做这么多年的晶圆代工,光是电源管理用的IP,就有非常多的选择。」这些设计早已经过台积电内部千百次的试炼,只要客户点头,马上就能上线生产。「三星IP 不够多,要什么没什么,很多都必须外购。」他分析,IP 正是台积电看不见的秘密武器。

关键1:独家IP 拿下AMD 订单的决胜武器之一

业界人士透露,台积电拿下AMD 订单的关键,就与一个处理器专用的设计有关,「以前AMD 的单一核心,与英特尔相比,性能始终无法超越」。过去要设计多核处理器是非常复杂的技术,但台积电团队设计出一种全新的设计,「让芯片上数据交换的速度能达到全世界最快,而且只送不卖!」有了这个设计之后, AMD 可以在短时间内把处理器核心从4 核发展成8 核,甚至64 核,「这个过程里,祥硕的团队也有贡献」,他透露。

从此,AMD 改变策略,核心数愈多,与竞争对手的性价比拉得愈高。同时,由于台积电能在同样面积里创造出更大的运算能力,AMD 开始猛攻高端市场。「AMD 为了让台积电能顺利代工,也与台积电签下授权协议」,过去台积电曾为英特尔生产X86 手机处理器,但跟AMD 的合作,才让台积电正式跨入高性能X86 架构PC 和服务器处理器市场。

「生产一颗处理器,从设计开始,大约需要1 年半时间」,他观察,从刘德音2016 年端出高效运算平台后,「台积电派了一组人与AMD 一起设计处理器」,2018 年,AMD把所有处理器订单都交给台积电生产。他研判,这次英特尔CEO 宣布委外制造,台积电团队应已与英特尔开始合作。

台积电天天乐棋牌南科厂将成3 纳米重镇。

业界人士观察,AMD台积电合作,今年下半年会端出杀手级的产品,「没有意外的话,今年下半年AMD 会推出第一颗3D 封装IC」。过去,英特尔在服务器市场的市占率超过95%,但现在已有人预测,未来AMD英特尔天天乐棋牌在服务器市场的市占率,将达到3:7。

这几年,外界多把焦点放在台积电微缩制程的发展上,但是先进封装才是台积电另一个重要的武器。以前一片主机板上,处理器要处理数据,必须透过主机板上的线路,到存储器里拿数据,不管处理器跑得再快,主机板上数据传输的速度,最快也只有每秒10 G;处理器天天乐棋牌跑得再快,没有数据,也只能空转。

关键2:先进封装技术 业界人士:性能提升「会非常恐怖!」

但是,台积电先进封装技术,能把存储器和处理器放进同一颗芯片里。台积电负责先进封装专家曾在论坛上表示,在同一颗芯片里,存储器和处理器之间数据交换的速度,传输速度可以增加10 倍以上。业界人士观察,AMD 要推出的新处理器,就会把存储器和处理器包进同一颗芯片,「性能提升会非常恐怖!」

他说,台积电与弘塑等设备商合作开发3D 封装用的新材料,在芯片上层再叠一层芯片,中间用特制的纳米双晶铜材料贯穿。「再过3 年,台积电就有能力把PC 主机板上的芯片,Type C、HDMI相关的芯片都放进来。」他分析,一旦解决散热的问题,未来一块芯片,就能完成现在一台PC才能做的工作。

另一个值得注意的是,台积电原本擅长生产的ARM 处理器,被认为运算性能无法与英特尔竞争,但这几年,台积电ARM 合作后,已经可以和英特尔匹敌。

美国媒体观察,台积电代工生产的苹果手机处理器芯片就是采用ARM 的技术,「A10 就比前一代性能增加4 成」,接下来,从A10 到A14,每一代性能都稳定成长。根据《MacWorld》的报导,台积电今年用5 纳米打造的A14 处理器,性能已经足以取代部分笔电处理器

关键3:手机处理器 具直接挑战PC 处理器能力

ARM 早已称霸手机,只剩下PC 和服务器的市场还没吃下来」,业界人士观察,ARM台积电联手研发新技术,台积电透过微缩制程增加运算能力,ARM 透过修改指令集,增加运算效率。今年,日本的富岳电脑就是用ARM 芯片,拿下全球超级电脑运算力第一的宝座。

对苹果来说,iPhone 芯片性能达到PC 水平后,苹果就可以用自己设计的处理器取代英特尔处理器,不但成本更便宜,还能用同一套作业系统和服务,通吃PC 和手机,苹果的营收跟着水涨船高。

高性能运算商机将大爆发

今年底Apple Silicon 订单将涌进,AMD 也会追加订单,明年到后年还有英特尔的高端订单需求,这些芯片要的全是最先进的制程,台积电最近的投资手笔,反映对接下来的需求相当乐观。

现在,是台积电在云端和高性能运算商机爆发的前夕,投资人要关注台积电是否真能按照时程推进制造技术,拉开与英特尔的差距;如果一一实现,台积电将成为全世界处理器制造之王。高性能芯片时代,台积电的未来会很不一样。

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