英特尔 CEO 称「希望在芯片领域与日本深化合作」,与日本合作能给公司发展带来哪些帮助?

2023-12-05 08:23:34 来源 : 网络 作者 : 魔法林财经网

英特尔怎么了


最近,英特尔很闹心。

先是,苹果在20年WWDC上宣布与合作了15年的好朋友分手,转投基于ARM架构的自研芯片。

接着,7月以来,英伟达股价一路高涨,取代英特尔,首次成为了美国市值最高的芯片制造商,最近更是传出英伟达要收购ARM的消息。

英伟达风头正盛,CEO黄仁勋乐不可支,早在2008年的一次采访中,他就“大放厥词”:“英特尔是最受欢迎的出气筒。”调侃也好,自信也罢,当时说这话,不免让人感到德不配位,时移世易,如今老黄有了骄傲的底气。

相比之下,英特尔则显得面上无光。7月25日,英特尔7nm芯片工艺进度延期这一消息直接推动其股价跳水,当日开盘,瞬间暴跌超15%,创近四个月以来新低。

显然,留给英特尔的时间不多了。随着PC时代浪潮的褪去,它的独角戏或许已经唱到头了。高通、联发科、台积电等新角儿粉墨登场,将过气的老演员挤到了边缘,以英特尔、IBM,甲骨文等为代表的一众老IT在移动时代集体失声,徒留遗憾。

盖茨曾直言,在移动手机市场留下真空是他“在微软犯下的最大错误,而且是完全可以规避的技术性错误。”

而其多年盟友英特尔也有同样苦恼,导致其在移动领域犹豫不决,杀了好几个来回,却始终斩获羞涩。从手机到平板电脑,再到基带建设,能做和该做的都做过了,英特尔却始终保不住市场地位。


就好像是个溺水的人,越挣扎,下沉越快。



新世界的点亮发生在1971年6月的一个黄昏。

芯片设计师范金点亮桌上那块小小的圆晶,一如整个太空的电聚集于避雷针的尖端,从此开启了信息时代的序幕。

这块编号为4004的芯片,是英特尔公司制作的第一块微处理器,它的诞生标志着计算机革命的启动,一个庞大的PC帝国从这里起航。

从最初的4004、8008到奔腾系列,再到酷睿双核处理器,英特尔的每一次技术革新都为IT世界注入新的活力,而这些伟大创新来自英特尔基于不断改变的原则,对摩尔定律的坚决恪守。

创始人之一戈登·摩尔曾提出过这样一条口号:“改变是我们的终身热爱,对英特尔来说,这句话的重要性或许不亚于摩尔定律本身:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔两年便会增加一倍。摩尔定律以技术革新为基础,这就决定了改变是英特尔生存和竞争的方式。

但近年来,英特尔因为更新速度变慢,性能提升太小被戏称为“牙膏厂”,与摩尔定律的守护者这一形象越来越不相符。

科技 粉普遍怀念的Core2到第二代Core i时期一去不复返,在这一阶段,英特尔CUP性能大幅度提升,网友亲切称之为“扣肉时代”。时值英特尔与AMD激战正酣,英特尔处理器凭借大幅度的性能提升,改变战局,再次取得了PC芯片领域的绝对统治权。

本以为这会是一路高歌猛进的开始,没想到却是最后的黄金时代,二代Core智能处理器后,英特尔性能增长的脚步减慢了。

从Sandy Bridge到Ivy Bridge,再到Haswell,英特尔性能提升只能用可怜的个位数百分比来形容,到五代Broadwell甚至出现了倒退现象,“扣肉”变成了“挤牙膏”。

性能提升不足,芯片更新速度也越来越慢。 2015年上马的10nm工艺并没有如期实现,一直拖到2018年,原计划2019年实现量产也黄了,真可谓千呼万唤出不来,而与此同时台积电的5nm工艺芯片,已经开始大规模出货,今年更是准备启动4nm工艺制程。


虽然由于各家标准不同,工艺数字更多是一种市场宣传,但后者强劲的更新速度和宣传力度无疑戳中了英特尔的痛点,令其难以争辩。

在今年的CES大会上,英特尔现任CEO科再奇宣布,将在今年量产10nm芯片,他表示英特尔的“技术正以前所未有的速度向前发展,摩尔定律是加速的核心。”在英特尔的制芯工艺5年没有升级的情况下,后半句话似乎不那么有说服力了。

此外,市场的风向也改变了。从2011年开始,全球个人电脑出货量连续7年下滑,直接威胁到了英特尔的核心业务。英特尔CPU销量大受影响,相比2011年,2018年的CPU销量减少了30%,但其营收并没有下降,这是因为英特尔提高了单个芯片的售价。

销量不够,价格来凑,反映出传统业务滞张、新业务无着落的尴尬局面。

英特尔面临的一系列窘境与其在移动化时代失利有直接关系。


2019年7月,当英特尔宣布将5G基带业务卖给苹果后,十几年移动化尝试,付出的金钱和人力都化为了泡影。

曾经呼风唤雨的老IT彻底陷入了话语权旁落的尴尬境地,当高通、三星、苹果的移动芯片大放异彩之时,迟迟上不了车的英特尔留下的是一个落寞的背影。



事实上,英特尔的移动芯片之路很早就开始了。


将时间拨回1997年,彼时英特尔从DEC公司收购了Strong ARM架构,该架构是由DEC公司基于ARM v4指令集研发而来,具有低功耗的特点。

从那时起,英特尔就有意补足自身在低功耗处理器方面的短板。正如它的名字一样,在当时,Strong ARM比公版的ARM架构性能更强。

2000年左右,英特尔推出了基于该架构的Stong ARM系列处理器,这是英特尔最早开发的移动嵌入式芯片。但英特尔的芯片设计师们显然不能满足使用现成架构产品,于是2002年,自研的XScale架构CPU取代了StongARM。

相比于ARM处理器,XScale功耗更低,而且早在2004年左右就具备了对视频解码、3D渲染的硬件加速能力,而公版的ARM Cortex-A8架构直到六七年以后,才具备类似的浮点加速单元,XScale的性能之强在当时可见一斑。

但遗憾的是,英特尔没能坚持在这条路上走到底。2006年,英特尔作价6亿美元,将包括XScale在内的 通信和应用处理器业务卖给了Marvell公司。

而在此之前一年,乔布斯曾找到英特尔时任CEO欧德宁,希望英特尔能为初代iphone提供芯片,但被对方婉拒。从现在回看,这可能是英特尔史上代价最大的糟糕决定。但站在当时的环境看来,英特尔放弃移动芯片的选择却难以被诟病。

2006年称得上是英特尔自1985年以来,最狼狈的一年,千年小老弟AMD凭借超高性价比,一跃而起,CPU市场占有率一度接近50%,几乎和英特尔打成平手,而三年前,英特尔还占据着80%以上的市场。

AMD创始人桑德斯曾经是仙童公司的销售部主管,在诺伊斯和摩尔离开仙童,创办英特尔一年之后,桑德斯也离开了老东家,撸起袖子开始了自主创业。在四十多年的时间里,英特尔和AMD一直相爱相杀,或许是一家独大的英特尔忌惮反垄断调查,又或许本是同根生,有着剪不断的宿命孽缘,总之,英特尔一直没有将这位小老弟赶尽杀绝。

每当英特尔推出新产品,AMD总能迅速做出一个性能比肩,价格更低的优秀竞品。据说,英特尔的员工完成工作以后,遇上AMD员工,总会问一句:“你家啥时候出新品,你们出了我们才有活做。”AMD就这样为英特尔当了40多年的鲶鱼。

变化发生在2003年,是年,AMD 发布 K8 的 Athlon 64处理器,首次在性能上领先英特尔。在高端处理器上,AMD又相继发布 Athlon 64 FX多款产品,因其强大的性能,备受消费者青睐。

同一时间,英特尔却因为第三代 P4 设计失败,遭遇滑铁卢,CPU销量下降,直到2006年,市场占有率被AMD追平。

而除了老对手AMD,ARM阵营也在不断扩大,正对着PC摩拳擦掌。英特尔的基本盘岌岌可危,于是,欧德宁做出了精兵简政的决定,砍掉耗费大量人力物力,又不太赚钱的移动通信业务,集中资源,守护PC堡垒。

同年7月,酷睿双核处理系统横空出世,英特尔再次将AMD甩在身后,夺回电脑CPU的王者宝座。

虽然在与AMD的激战中大胜而归,但英特尔也因此错过了进入移动芯片市场的最佳时机。彼时, 初代iPhone发布,高通也推出了首款骁龙芯片Snapdragon S1,智能手机革命开始了,但这次英特尔却没能成为主角。

骁龙芯片推出一年后,2008年3月,英特尔也推出了面向移动设备的Atom系列芯片,它迫切希望依靠这款性能相对较低,但功耗也低,还很廉价的芯片拓展移动手机市场,迎头赶上。不曾想却撞上了一个创意鬼才——华硕。

不得不承认,英特尔的制造工艺确实强劲,针对移动设备的Atom芯片,在电脑上也跑得开。本着物尽其用的原则,华硕运用廉价的Atom芯片,开发出了一款只具备上网、看视频等笔记本基本功能,但相当便宜的产品——上网本。08年的金融危机导致大众消费水平降低,上网本就此风靡一时。

有时候,想的跟真的确实完全不一样。 低利润的移动芯片挤占了高利润CPU的空间,英特尔开始产生了自我怀疑。

“到底要不要做移动芯片?”这个问题,英特尔内部讨论了四年,Atom芯片也因此人为难产四年。等到2012年,英特尔终于下定决心做移动芯片,市场已经变天了。

这一年,高通骁龙、联发科MTK、三星猎户座、德州仪器、英伟达等厂商群雄并起,看似各自为政,但都是以ARM架构为基础。环顾四周,只有英特尔显得格格不入,试图用X86架构进入移动市场。

但Wintel联盟凭借垄断,榨取PC元件生产商利润的教训历历在目,各大移动生产商内心对英特尔是无比拒绝的,况且ARM架构已经成为了公认的标准,许多App都无法在封闭的X86架构上直接运行,英特尔此时却想制定新的规则,无疑是以颠覆者的姿态站在了行业生态的对立面,未免有些不合时宜。

只有摩托罗拉和联想还愿意给英特尔一个面子。2013年,联想推出了搭载Atom处理器的K900,但在下一款K910就放弃了Atom,同年,摩托罗拉的Razr i也配备上了英特尔的处理器,不过摩托罗拉已经日迫西山,再掀不起波澜。

联想和摩托罗拉的尝试均以失败告终,其余厂家继续沉默不愿合作,英特尔只得悻悻作罢。

但在智能手机上的失利,并没有阻止英特尔进军移动市场的决心,欣欣向荣的平板电脑成为了英特尔的下一个发力点。


不过这一赛道依旧是苹果、高通、三星们的地盘,不被待见的英特尔需要自己搭班子。与硅谷远隔千里的深圳华强北为此提供了舞台,一大批白牌厂商在此云集,财大气粗的英特尔凭借巨额补贴迅速和这些厂商建立合作。

据美国贝尔斯登研究公司2014年的报告显示:当年,英特尔在每一部Atom平板上的补贴额高达51美元(超过300元人民币),根据当时的市场情况,补贴额相当于Android平板电脑价格的1/4,几乎是在毛利率为零的水平上销售。但砸钱换市场的效果确实不错,配有英特尔处理器的平板电脑出货量达到了4600万台。

虽然出货量成绩可喜,但一味烧钱并没有给英特尔带来附加的品牌效应,英特尔芯片的价格优势在取消补贴后荡然无存,直接导致Atom出货量大幅下滑。

吃不到肉,喝不到汤的英特尔终于在2016年宣布停止开发atom系列处理器,从此退出移动手机和平板电脑领域。

但移动市场规模如此庞大,能啃啃骨头也是香的。 经历了XScale和Atom处理器的两次落败,移动基带业务成为英特尔最后的倔强。

时间来到2010年,彼时,Atom处理器推出了一年多,不放心的英特尔做了第二手准备,即以14亿美元收购英飞凌的无线业务。当时,英飞凌是苹果的基带芯片供应商,通过收购,英特尔不但招揽了苹果、三星的部分订单,还顺利搭上了2G/3G直通车,直奔4G而去。

2013年,英特尔发布了首款4G基带产品XMM 7160,使用台积电40nm CMDS工艺制造,但高通早在一年前,就推出了基于28nm工艺的MDM9615芯片,并被iPhone5采用。当时,高通手握苹果、三星、小米等大订单,而英特尔的4G才刚刚起步。落后,但仍有机会。

长期以来,高通利用自己在通讯方面的大量专利,在售卖芯片套餐的同时,要求各大厂商按照整机5%的价格向支付税费。对于走轻奢路线的苹果来说,每年都需要向高通支付几十亿美元的税款,在库克看来,这种税收模式及其不合理,他形容:“这就像买同一个沙发,售货员却根据每位顾客居住房屋的价格来决定沙发的价格。”

苹果为避免对高通过度依赖,因此一直采取英特尔—高通双基带供应商的策略,但这种平衡在2017年被打破了,是年,苹果和高通的矛盾彻底爆发,双方在全球范围内展开了专利诉讼。库克转头向英特尔抛出了橄榄枝,后者一跃成为了苹果唯一的基带供应商。

但遗憾的是,英特尔依旧没能把握住这个难得的机会。

问题出在技术层面。基带芯片的研发需要2/3/4/5G的专利来支撑,以高通为例,其手上拥有13万项专利,几乎覆盖了整个通讯领域的一切标准,牢牢掌握着行业的话语权。

反观英特尔,靠收购英飞凌插足通信领域,专利积累着实不多。这直接导致英特尔在5G研发上力不从心。等了几年,英特尔的5G基带依旧没有着落,苹果的5G手机进程却不能再耽搁了,无奈只得再度投向高通的怀抱。

2019年4月,苹果和高通上演了世纪大和解,双方持续数年的专利官司终于划上了句号。而就在苹果和高通达成庭外和解后一个小时,英特尔立即宣布退出基带业务。

三个人的电影只剩下两个人的剧情,英特尔只得黯然退场。将5G基带业务卖给苹果后,这条波折不断的移动化之路算是彻底走到头。

芯片巨头在移动战场宣告完败。



从变卖XScale处理器,拒绝苹果,到搁置Atom的开发,再到最后放弃基带业务,站在今天的角度,英特尔似乎在移动化的每一个关键点都踏错了步,但这未免有点事后诸葛亮,结合当时的环境,很难说英特尔不是在做出正确的选择。

例如砍掉通信业务,将资源集中到pc芯片以对抗AMD的挑战,做出这一决定后,英特尔的财务表现极为出色,年度净利润超过100亿美元,一改此前因盲目扩张而导致的利润持续跌落的局面。

英特尔做出了符合当下利益的正确选择,却得出了完全错误的结果。移动化领域频频失败,根本原因不在于产品,而是价值链环节分配的问题。


以iOS、Android、ARM为例,其奉行的是长价值链模型。它们目的不只是卖产品,更多的是以服务为出发点,将产品作为实现服务的节点,它们真正的核心是积极容纳参与者,让自身成为生态搭建和维护者,从而实现群体利益最大化。

反观英特尔,其奉行短价值链模型。卖出一批货就结束一笔订单,并固执的坚持什么都要自己做,力求将触手伸到产业链的每一个环节。它过分在意打压对手,以保持自己的垄断优势,实现个人利益最大化。

事实证明,封闭垄断的那一套在移动市场吃不开了。当iOS和Android,通过服务挣钱,高通、ARM通过专利挣钱时,还在坚持卖芯片的英特尔注定走不了太远。

除此之外,盘子大、掉头难也是英特尔失利的重要原因。


微软、IBM哪一个不曾是霸主?但在移动化时代,却都被甩在了身后。对于巨头们来说,一场坚决彻底的改革很痛也很难,因为比起智能手机,PC的利润实在太诱人了。

欧德宁就曾在一次采访中,提到了自己当初拒绝乔布斯的理由:“在iPhone推出以前,没人知道它能做什么……当时苹果想要的,是一个连5美金都不到的芯片,这个价格远远低于我们的预期成本。在那时的我看来,这是无法弥补的大亏本生意。”


对于像英特尔这样的巨轮来说,它已经完全掌握了一个行业的话语权,转变航向,扑向另一个陌生领域,不容易,也需要更大的勇气。

关于业务转型,英特尔前任CEO安迪·格鲁夫,曾经做过一个形象的比喻:“在两座烟雾弥漫的山头间,企业就像是必须同时攀登两座山巅的登山客。已经成功的企业,熟悉了一座山头,但却必须向另一座山头奔去,途中指标未明、新山巅若隐若现,多久能到、如何能到皆无人能知。此时登山队伍往往就在双峰间的山谷出现激烈争执,有人要留守安逸与熟悉的旧地,有人偏要冒险向前,结果队伍分崩离析,最终命丧死亡之谷”。

没想到一语成谶,正昭示了英特尔在移动领域的宿命。

在这场经年累月的移动化拉锯战中,英特尔元气大伤,但它却不能停下脚步, 错过了智能手机市场,不能再错过AI市场。这次,它必须改变航向。

于是,对内,英特尔开始了一系列改革。2016年,英特尔公司裁掉1.2万名员工,再次走上了转型之路,科再奇说,要让英特尔成为一家数据公司。

就目前来看,这轮转型的上半场是成功的,英特尔传统PC业务占比已经从原来的80%下降到现在的50%,下降的部分被数据中心业务所代替。

对外,通过收购AI芯片初创公司Nervana 和Movidius,英特尔完成了基本的AI布局,但在一片蓝海的AI市场,未来竞争只会更加激烈。

英特尔是否能抓住这次机会顺利上车?只能等待时间证明。


2007大连夏季达沃斯会议

(1)夏季达沃斯年会闭幕 参会企业家给予高度评价 参加此次年会的企业家对会议给予高度评价,他们同时希望在夏季达沃斯年会上能够听到更多中国新领军者的声音。 英国WPP集团总裁彼得•托利尔在世界经济论坛8日举行的新闻发布会上说,参会者的高度投入、举办方的尽心尽力,使得这次年会取得了很好的效果。如果说到对下一次会议的期待,希望这种以新领军者为主题的年会能够有更多中国新领军者的声音。 他说,人们一般对知名度高的企业和人更感兴趣,但是给予新名字更多的关注同样重要。“像今天的发布会就应该邀请更多新领军者企业代表参加。”托利尔说。 世界经济论坛董事会成员、法国阳狮集团董事长毛里斯•莱维也对此表示赞同。他说,

美日韩在芯片领域的霸权是如何一步步确立的

2020年8月7日,华为余承东公开表示海思麒麟高端芯片已经“绝版”,中国最强的芯片设计公司,就在我们眼皮子底下被锁死了未来。

华为海思推出第一款麒麟(Kirin)芯片是在2009年,虽然当时反响一般,但奏响了麒麟腾飞的乐章,随后每一年都有不小的进步:麒麟925带领Mate7打入高端阵营;麒麟955助力华为P9销量过千万……自己研发的芯片,成为华为手机甩开国内友商的最大武器。

然而到了2020年8月7日,麒麟系列的高端芯片却被迫提前退休,余承东表示麒麟系列中最先进的Kirin 990和Kirin 1000系列,在9月15日之后将无法生产,华为Mate40将成为麒麟高端芯片的绝唱。绝版的原因很简单:受到美国禁令影响,台积电将不再为华为代工。

台积电并非没有抗争。全球高制程工艺一线难求,台积电话语权其实很强,而且几周前刚刚超过英特尔成为世界第一大半导体公司。所以面对美国禁令,台积电也曾斡旋过,但只要美国提起一个公司的名字,就能让台积电高管们吓出冷汗。这个公司就是: 福建晋华。

福建晋华成立于2016年,目标是在存储芯片领域实现突破。福建晋华是IDM一体化工艺,即设计、制造、封装都要做,一旦产品落地,对大陆整个半导体工艺的都会有所带动和提升。晋华一期投资款高达370亿元,还和台湾第二大代工厂台联电进行了技术合作。

研发人员日夜奋战,成立一年多后,晋华就打造出了一座12寸的生产线,并准备投产,不料却迎来了 资本主义的铁拳。

2017年12月,美国镁光 科技 即刻以窃取知识产权为由开始狙击晋华,晋华也不甘示弱,双方在中国福州和美国加州互相起诉。就当局势焦灼之时,早就虎视眈眈的特朗普政府在2018年10月29日发起了闪电战: 将福建晋华列入实体名单,严禁美国企业进行合作。

禁令发出后,和晋华合作的美国应用材料公司(Applied Materials)的研发支持人员当天就打包撤离,另外两家美商科磊和泛林也迅速召回了前来合作的工程师。更严重的是,由于设备中含有美国原件,欧洲的阿斯麦、日本东京电子也暂停了对晋华的设备供应。

晋华员工回忆外资撤退场景时,总结说:“这些人根本给我们时间道别。”

福建晋华官网上的生产进度,停留在了2018年试投片日,迟迟没有更新,而产品页则直接显示“页面在建设”中。去年5月10日,英国《金融时报》称,晋华已经开始寻求出租或者出售自己的工厂。仅仅一个回合,担当中国存储突破的种子选手,就被打倒在了起跑线上。

“实体名单”就像是一份死刑通知书,可以瞬间让企业坠入地狱。美国制裁的决心、打击的力度,令同样采用美国核心零部件和核心技术支撑的台积电不寒而栗。同样,本来兴致勃勃要来抢台积电蛋糕的三星没了下文;中芯也含蓄地表示,可能不能为“某些客户”代工。

为什么这些公司不愿意去触碰美国“逆鳞”?半导体领域,美国真的就独霸天下吗?其实并不然。

虽然美国半导体行业产值大约占全世界的47%,体量上处于绝对优势;但韩国、欧洲、日本、中国台湾、中国大陆等其他“豪强”也各有擅长,与美国的差距并不是无法越过的鸿沟。

比如, 韩国 在产值1500亿美金的存储芯片领域,占据压倒性优势,双强(三星、海力士)占据65%市场;

欧洲 在模拟芯片领域有三驾马车(英飞凌、意法半导体、恩智浦),从80年代起就从未跌出全球二十强。

日本 不但有独步天下的图像识别芯片,以信越日立为首的几家公司,更是牢牢扼住了全世界半导体的上游材料。

中国台湾在千亿美元级别的芯片代工领域,更胜美国一筹,台积电和联电占据60%的规模,以日月光为首的封测代工也能抢下50%的市场;

中国大陆依托庞大的下游市场,近年芯片设计领域发展迅速,不但诞生了世界前十的芯片设计巨头华为海思,整体芯片设计规模也位居世界第二。

这些企业从账面实力来看,甚至可以让芯片行业“去美国化”,合力搞出一部没有美国芯片的手机。 但美国515禁令一下,各路豪强却莫敢不从。

一超多强的局面似乎就像“纸老虎”,在美国霸权之下,众半导体商分封而治可能才是目前的“真相”。大家忌惮的,其实是美国手握的两把利剑:芯片设备和设计工具 这两把剑又和日本的材料一起,组成了威力极强的美日半导体霸权三张牌: 设备、工具和材料。

那么,美日手中握的这三把剑究竟可怕在何处?是如何能挟制各路 科技 巨头豪强?了解这些答案,才能了解华为们的突围之路。

一、设备:芯片制造的外置大脑

设备商对于一般行业而言,就是个卖铲子的,交钱拿货基本就完事儿了;但 半导体设备商却不同,不仅提供设备卖铲子,还要全程服务卖脑子,可谓是芯片制造商的外置大脑

芯片制造成本高昂,只有将良品率控制在90%上下,才不会亏本。但要知道,芯片制造,工序一千起步,这就导致,哪怕每一步合格率都有99%,最终良率都会在0.9*0.9的多次累积下,趋近于0。因此,要想不亏本, 每个步骤的合格率就得控制在99.99%乃至99.999%以上。

要达到这个状况,就对设备的复杂度提出了超高要求。 就目前最先进的EUV光刻机来说,单台设备里超过十万个零件、4万个螺栓,以及3000多条线路。仅仅软管加起来,就有两公里长。这么一台庞大的设备,重量足足有180吨,单次发货需要动用40个货柜、20辆卡车以及3架货机才能运完。

而更为重要的是,即使设备买回来,也远不是像电视冰箱一样,放好、插电就能开动这么简单。一般来说,一台高精度光刻机的调试组装,需要一年时间。而零件的组装、参数的设置、模块的调试,甚至螺丝的松紧、外部气温都会影响生产效果。哪怕一里外的一辆地铁经过,都能导致多数设备集体失灵。

这也是所有精密仪器的“通病”。比如,十年前,北京大学12个高精度实验室里价值4亿元的仪器突然失灵,而原因居然是位于地下13.5米深的北京4号线经过了北大东门产生了1Hz~10Hz的震动,为此北大高精度实验室不得不集体搬家。

因此, 半导体制造设备每开动一段时间,就必须联系专门原厂服务人员上门调校。 荷兰光刻机巨头ASML阿斯麦曾有一个客户,要更换光器件;由于当时阿斯麦的工程师无法出国,便邀请客户优秀员工到公司学习,用了近2个月,才仅仅掌握了单个零部件更换的技能。

因此,阿斯麦、应用材料等半导体巨头,不只是把设备卖掉就结束了,更是在中国建立了2000人左右的庞大支持团队。其中应用材料的第二大收入就是服务,营收占比超过25%,而且稳定增长,旱涝保收。

而设备厂的可怕之处正在于, 不但通过“一代设备,一代工艺,一代产品”决定了制造厂的工艺制程,更是通过售后服务将制造厂牢牢的拿捏在手中 随着工艺越来越越高精尖,设备商的话语权也正在进一步提升。

设备商的强势,可以从利润上明确的反映出来。过去5年,芯片制造厂的头部效应越来越明显,但上游设备商的净利润率反而大幅提升:泛林利润率从12%提升到22%,应用材料从14%上升到18%。代工厂想要客大欺店,那是根本不存在。

也正因如此,在长达六十年的时间里,美国一直都在以各种手段,来保证自己在设备领域的绝对主导地位。

根据2019年全球顶级半导体设备厂商排名,全球前五大半导体设备商占据了全球58%行业营收。 其中,美国独占三席;其余两席,一席是日本的东京电子,另一席荷兰的阿斯麦,恰巧,这两家又都是美国一手扶持起来的。

具体来说,应用材料(AMAT)和泛林(LAM)、科磊(KLA),是根正苗红的美国企业。

其中,泛林在刻蚀机的市场占有率高达50%以上。应用材料则不仅在刻蚀机领域与泛林平分秋色,在离子注入、化学抛光等等细分设备环节也都占据半壁江山,甚至高达70%。科磊则在半导体前道检测设备领域占据了50%以上的市场,并在镀膜测量设备的市占率达到了98%。

而光刻机巨头阿斯麦,看似是一家荷兰企业,其实有一颗美国心。 早在2000年前后,光刻机市场还停留在DUV(深紫外)光刻阶段,日本尼康才是真正的霸主,但到了EUV(极紫外)阶段,尼康却在美国的一手主导下被淘汰出局。

原因很简单,EUV技术难度登峰造极: 从传统DUV跨越到EUV,意味着光源从193nm剧烈缩短到13.5nm。这需要将20KW的激光,以每秒5万次的频率来轰击20微米的锡滴,将液态锡汽化成为等离子体。这相当于在飓风里以每秒五万次的频率,让乒乓球打中一只苍蝇两次。

当年,全球最先进的EUV研发机构是英特尔与美国能源部带头组建的EUV LLC联盟, 这里有摩托罗拉、AMD、IBM,以及能源部下属三大国家实验室,可谓是集美国科研精华于一身。 可以说,只有进入EUVLLC联盟,才能获得一张EUV的门票。

美国彼时正将日本半导体视为大敌,自然拒绝了日本尼康的入会请求,而阿斯麦则保证55%零部件会从美国供应商处采购,并接受定期审查。这才入了美国的局,从后起之秀变成了“帝花之秀”。

美国不仅对阿斯麦开了门,还送了礼:允许阿斯麦先后收购了美国掩罩技术龙头Silicon Valley Group、美国光刻检测与解决方案玩家Brion、美国紫外光源龙头Cymer等公司。 阿斯麦技术心、研发身,都打上了星条旗烙印。那还不是任凭美国使唤。

而早年的东京电子,只是美国半导体始祖仙童半导体(Fairchild)的设备代理商,后来又与美国Thermco公司合资生产半导体设备,直到1988年才变成日本独资,但东京电子身上也已经流着美国公司的血。

因此,在2019年六月,面对第一轮美国禁令,东京电子就表示:“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户,我们也不会跟他们有业务往来”,义正词严表明了和美系设备商共进退。

至此,美国靠着多年的“时间积累”和超高精密度“工艺技术”,在设备领域形成了牢牢的主动权。而时间和技术,都不是后进者可以一蹴而就的。

二、EDA(设计软件):生态网络效应下的“幌金绳”

如果说设备是针对芯片生产的一把封喉剑,那么 EDA无疑是芯片设计环节的“幌金绳”,虽不致命但可以令“孙悟空”束手束脚、无处施展。

EDA这根“幌金绳”分三段: 首先,它是芯片设计师的“PS软件+素材库”, 可以让芯片设计从几十年前图纸上画线的体力活,变成了软件里“素材排列组合+敲敲代码”的脑力活。而且,现在仅指甲盖大小芯片,也有几十亿个晶体管,这种工程量,离开了EDA简直是天方夜谭。

20年前的英特尔奔腾处理器的线路图一角,目前晶体管密度已经上升超过1000倍

其次,EDA的奥秘,在于其丰富的IP库。 即将经常使用的功能,标准化为可以直接调用的模块,而无需设计公司再重新设计。如果说芯片设计是厨师做菜的话,软件就是厨具,IP就是料包。

而事实上,EDA巨头公司,往往是得益于其IP的独占。比如Cadence(楷登电子)拥有大量模拟电路IP,而其也是模拟及混合信号电路设计的王者;而Synopsys(新思 科技 )的IP库更偏向DC综合、PT时序分析,因而新思在数字芯片领域独占鳌头。

而在全球前三的IP企业中,EDA公司就占了两个,合计市场份额高达24.1%。在Synopsys的历年营收中,IP授权是仅次于EDA授权的第二业务。

EDA还有一项重要的功能是仿真 ,即帮设计好的芯片查漏补缺。毕竟一次流片(试产)的成本就高达数百万美金,顶得上一个小设计公司大半年的利润。业内广为流传一句话: 设计不仿真,流片两行泪。

加州大学教授有一个统计测算,2011年一片SoC的设计费用大概为4000万美元,而 如果没有EDA,设计费用则会飙升至77亿美元,增加了近200倍。

因此,EDA被誉为半导体里的最高杠杆,虽然全球产值不过一百多亿美元,但却可以影响全球五千多亿集成电路市场、几万亿电子产业的发展。

EDA如此高效好用,那我国自主化状况如何呢?很可惜,比操作系统还尴尬

我国最大的EDA厂商华大九天在全球的份额差不多是1%,而美国三大厂商Synopsys(新思 科技 )、Cadence(楷登电子)以及Mentor Graphics(明导 科技 ,2016年被西门子收购)则占据了80%以上的市场。

这也就导致了虽然我国芯片设计位居世界第二,但美国一声令下,芯片设计就会面临“工具危机”,巧妇难为无米之炊。不过,既然软件已经交过钱了, 用旧版本难道不行吗?

很可惜,并不能。

因为这背后有一张EDA商、IP商、代工厂们互相嵌合的生态网。EDA是不断更新的。新的版本对应更新的IP库和PDK文件。而PDK即工艺设计包,则又包含了芯片工艺中的电流、电压、材料、流程等参数,是代工厂生产时的必备数据。 新EDA、新IP、新工艺,互相促进、互为一体。

因此,用旧版的软件就会处处“脱节”:做设计时无法获得最新的设计IP库,找代工厂时又无法和工艺需要最新的EDA、PDK进行匹配。长此以往,技术越来越落后,合作伙伴也越来越少。不过既然EDA不过是0101的代码,从破解小组里找几个高手不就好了吗?

很遗憾,也几乎不可能。

每个EDA软件出厂时都会内嵌一个Flexlm加密软件, 把EDA和安装的设备进行一一锁定 ,包括主机号、设备硬盘、网卡、使用日期等信息。而Flexlm的密钥长度达239位,暴力破解的难度非常大。如果用英特尔高性能的CPU来破解的话,需要4000左右的核年(core-year),也就是说 用40核的CPU,需要100年

当然,也可以采用分布式的方式,继续增加CPU数量减少时间。然而,即使破解成功了,来到了全新的IP库门前时,也会被EDA厂商通过“修改时间、文件大小、确认IP来源”等方式,再次进行验证,然后被拒绝。油然而生一股挖了百年地下隧道、却撞到石头上的酸爽。

破解并不有效,也不敞亮,还和我国知识产权保护的态度相违背。因此,依然还是要靠华大九天等公司自研崛起。那么, 这条出路有多宽呢? 其实单纯写出一套软件,难度并不大。关键还是要有海量丰富的IP、PDK,以及产业上下游的支持配合。单点突破未必有效,需要军团全面突围,而这并非一朝一夕之功。

三、材料:工匠精神最后的堡垒

2019年,日韩闹了矛盾,双方都很刚,但日本断供了韩国几款半导体材料后,没多久韩国三星掌门人李在镕就飞往日本恳请松口了,后来他更是跑到比利时、中国台湾,试图绕道购买或者收点存货过日。

按理说,韩国也是半导体强国,三星在设计、制造领域更是主要玩家,但面对区区几亿美金的材料,却被闹得狼狈不堪。

材料真的有这么难吗?讲真,半导体原始材料是非常丰富的,比如硅片用的就是满地球的沙子。但要实现半导体的“材料自由”,却并不容易,必须打通任督二脉: “纯度”、“配方”

纯度是一个无止境之路。我国已经实现自产的光伏硅片,一般纯度是6-8个9,即99.999999%,但半导体的硅片纯度却是11个9,而且还在不断提高。小数点后多3到5位,就意味着杂质含量相差了1000到10万倍。

这个差距有多大呢? 假设,光伏硅片里包含的杂质,相当于一桶沙子洒在了操场上;那么半导体硅片的要求则是在两个足球场大的面积里,只能容下一粒沙子。

那么, 为什么必须将杂质含量降到这么低呢? 因为原子的大小只有1/10纳米,哪怕仅有几个原子大小的杂质出现在硅片上,也会彻底堵塞一条电路通道,导致芯片局部失灵。如果杂质含量更高的话,甚至会和硅原子混在一起,直接改变硅片的原子排列结构,让硅片的导电效率完全改变。

经过刻蚀后的硅表面和锡颗粒,如同明月在金字塔后升起

要达到如此纯度,需要科学和工艺的完美结合。

一方面,需要大量基础科学仪器来辅助。比如在材料生产过程中,设备自身就会有金属原子渗透影响纯度,因此需要不断改良。而要确认纯度,也是高难度。就像特种气体,就需要专门的仪器来检测10亿分之一(PPB级)的杂质含量水平。实现这个难度,就不仅需要半导体企业,还需要奥林巴斯等光学企业出马助力。

另一方面,从实验室到工厂车间也需要工艺积累。材料制造,不仅对生产设备要求高,就连工厂里的地垫、拖把,也都是高级别特供。而且,生产车间温度、湿度的不同,也会影响材料纯度,就不得不反复尝试后得出标准。

而高纯度只是第一步,复合材料(比如光刻胶)的配置更是难以跨越的鸿沟。如果说 “纯度”是个艺术科学的话,那么“配方”就是玄学科学

其实,无论提纯、还是配置,基本的理论原理、工艺技术都不是难事儿。但如何选材、配比,从而实现极致的效果,却需要高度依赖经验法则,即业内常说的 “know-how”

同样的材料,不同的配比就会有不同的效果;就像我们用红黄蓝三色去搭配,不同的配比就能得到不同的颜色。而即使用同样的配方、采用同样的工艺, 在不同的湿度、温度甚至光照下,也会有不同,甚至相差很远的效果。

这些影响材料效果的参数,无法通过精密计算获得,只能是实验室、车间里一次次调配、实验、观察、记录、改良。有时候,为了得到10%的效果改良,可能需要花费几年。然而,这提升的10%,虽然抢占的只是几百亿规模的市场,但却影响着万亿半导体行业。

因此, 无论是提纯,还是配方,其实需要的都是超长的耐心待机、极致专注。 这不禁令人会想到日本的寿司之神,一辈子只做寿司,而一个学徒仅拧毛巾就要练五年。虽然在生活中,这种执着看起来有些迂腐可笑,但事实上,材料领域做得最好的,正是日本企业。

据SEMI推测,2019年日本企业在全球半导体材料市场,所占份额达到66%。19种主要材料中,日本有14种市占率超过50%。而在占据产值2/3的四大最核心的材料:硅片、光刻胶、电子特气和掩膜胶等领域,日本有三项都占据了70%的份额。最新一代EUV光刻胶领域,日本的3家企业申请了行业80%以上的专利。

日本在材料产能上占据优势后,又用服务将客户捆绑得死死的

许多半导体材料都有极强的腐蚀性和毒性,曾有一位特种气体的供应商描述,一旦气体泄漏,只需一瓶,就可以把整个厦门市人口消灭。因此,芯片制造商只能把材料的运输、保存、检测等环节,都交给材料的“娘家”材料商。

而另一方面,材料虽小、威力却大。半导体制造中几万美金的材料不达标,就能让耗资数十亿美金生产线的产品大半报废,因此制造商们只会选择经过认证的、长期合作的供应商。新进玩家,几乎没有上桌的机会。

而对于材料公司而言,下游用得越多,得到的反馈就越多,就有更多的案例支持、更多的验证机会来提升工艺、改善配比,从而进一步拉大和追赶者的差距。对于后进者而言,商业处境用一句话来形容就是:一步赶不上、步步都白忙。

日本能取得这个成就,其实离不开日本“经营之圣”稻盛和夫在上世纪80年代给日本规划的方向:欧美先进国家不愿再转让技术的条件下,日本人除了将自己固有的“改良改善特质”发扬光大之外,别无出路;各类企业都要在各自的专业领域内做彻底,把技术做到极致,在本专业内不亚于世界上任何国家的任何企业。

这种匠人精神,令日本在规模不大的材料领域,顶住美国、成为领主。

四、何处突围

我们在做产业研究的时候,有个强烈的感受, 中国似乎在美国的打压中,陷入一个被无限向上追溯的绝境:

发现芯片被卡脖子后,我们在芯片设计领域有了崛起的华为海思,但随后就发现:还需要代工领域突破;当中芯国际攻坚芯片代工制造时,却又发现:需要设备环节突破;当中微公司、北方华创在逆袭设备、有所收获时,却又发现:设备核心零部件又仰人鼻息;当零部件也有所进展时,又发现:芯片材料还是被卡脖子。

而当我们继续一步步向前溯源、“图穷匕见”时,才发现一切都回到了任正非此前无数次强调的 基础科学

回顾来看,如果没有1703年建立的现代二进制,那么两百年后的机器语言就无从谈起;如果没有1874年布劳恩发现物理上的整流效应,那么就没有大半个世纪后晶体管的发明和应用;而等离子物理、气体化学,更是刻蚀机等关键设备的必备基础。

而在美国大学中,有7所位列全球物理学科排名前十,有6所位列全球数学学科排名前十,有5所位列全球材料学科排名前十。 基础科学强大的统治力,成为美国半导体公司汲取力量的源泉。

在强势的基础学科背后,却又是1957年就已经埋下伏笔的美国基础学科支持体系—— 对大学基础学科进行财政支持;通过超级 科技 项目带领应用落地。

当年美苏争霸,苏联的全球第一颗人造卫星升空刺激了美国执政者,这也成为美国 科技 发展的重要转折点:

一方面,为了保持“美国领先”,政府开始直接对研究机构发钱。美国国家科学基金会(NSF)给大学的基础研究经费从1955年的700万美金,飙升到1968年的2亿美金。在2018年,NSF用于基础研究的经费,更是高达42亿美金。这长达50年的基础研究经费里, 美国联邦政府出了一半

尤其值得一提的是,NSF每年为数以千计的基础学科研究生提供奖学金,这其中诞生了 42位 诺贝尔奖得主。

另一方面, 美国启动了超级工程来落地研发成果。 1958年,NASA成立,挑战人类 科技 极限的阿波罗登月和航天飞机工程也就此启动。

在研究需要250万个零件的航天飞机过程中(作为对比,光刻机零件大约是10万个,一辆 汽车 只有1万多个零件),大量尖端技术找到用武之地;而这些当时“冷门”的尖端技术,又在条件成熟时,相继转化为杀手级民用品(比如从航天飞机零件中诞生的人造心脏、红外照相机)。

航天飞机的技术外溢,并不是孤例。 医院核磁共振设备中采用的超导磁铁,也正是在美国粒子加速器“Tevatron”的研发中应用诞生。美国的超级 科技 工程,成为基础学科成果的试验田、练兵场和民用转化泉。

事实上,通过基础研究掌握源头 科技 ,随后一步步外溢建立产业霸权,这条路径并不只是美国的专利,也应该是各个产业强国的选择,更是面对美国打压时一条真正可行的道路。王侯将相,宁有种乎。 避免无穷尽的“国产替代向上突破”的陷阱,实现和“基础研究向下溢出”的大会师。

事实上,我们面临的困难、打压,日本也经历过。

上世纪八十年代后期,美国对日本半导体产业发起突袭:政治封杀、商业打压、关税压迫无所不用其极,尤其是培养了“新小弟”韩国来挤压日本半导体产业。没几年,日本就从全球第一半导体强国宝座上跌落了。日本半导体引以为傲的三大楷模,松下、东芝、富士通的半导体部门先后被出售。

面对美国的压制,日本选择 进军高精尖材料,用时间换空间、用匠心换信心。

1989年,韩国发力补贴存储芯片,而日本通产省制定了投资160亿日元的“硅类高分子材料研究开发基本计划”,重点补贴信越化学为首的有机硅企业。

1995年,韩国发动第二轮存储价格战前夕,而日本东京应化(TOK)则实现了 KrF光刻胶商业化,打破了美国IBM长达10余年的垄断,并在随后第五年,其产品工艺成为行业标准,全球领先。

2005年,三星坐上存储芯片老大的位置,而日本凸版印刷株式会社以710亿日元收购了美国杜邦公司的光掩膜业务,成为光罩龙头。

在韩国全力扩张产能,和其他半导体下游厂搏杀的日子里,日本一步步走到了材料霸主的宝座前。从看似掌握着无解优势的美国人手里,硬生生抢下了一把霸权剑。

但日本的成功仅仅是因为换了一个上游战场吗?显然不是。在过去30年,三大自然科学领域, 日本共计收获了16个诺贝尔奖,其中有6个都属于是化学领域 ,而这些才是日本崛起的坚实地基。

我国的基础研究怎么样呢?2018年,我国基础研究费用,在全年总研发支出中仅占5%,而这还是10年来占比最高的一年。而同期美国基础研究占比则是17%,日本是12%。 在国内各个学校论坛上,劝师弟师妹们从基础学科转向金融计算机等应用学科的帖子,层出不穷。

所以有人笑称,陆家嘴学集成电路的,比张江还多。

今年7月份,更是爆出了中科院某所90多人集体离职的迷思。诚然,每个人都有择业的自由,但需要警示的,是大家做出选择的理由。基础学科研究的长周期、弱转化、低收入,令研究员们在日益上涨的房价、动则数百亿利润造假套现面前,相形见绌。

任正非曾经感叹道:国家发展工业,过去的方针是砸钱,但钱砸下去不起作用。我们国家修桥、修路、修房子……已经习惯了只要砸钱就行。但是芯片砸钱不行,得砸数学家、物理学家、化学家……

64年前,苏联率先发射的一颗卫星让美国惊醒。美国人一边加码“短期对抗”,一边酝酿“长期创新”,从而开启了多个领域的突破、领先;而今,一张张禁令也让我们惊醒,我国不少产业只是表面上的大,急需要的是骨子里的强。

这些危机之痛,总是令人后悔不已。过去几十年,落后就要挨打的现实一次次提醒着我们, 要实现基础技术能力的创新和突破,才能赢取下一个时代。

Intel公司 发展史

一个立志当化学家的最终成就———创办Intel 1929年1月3日,戈登·摩尔出生在距离旧金山以南的一个邻海小镇。家庭环境并没有给他的成长带来多少熏陶。十一二岁时,他忽然对化学产生兴趣,立志要当名化学家。这项爱好成全了他日后的远大梦想———成为一名科学家。中学毕业后,摩尔如愿以偿考入计算机重镇———加州伯克利大学,学习他向往以久的化学专业。1950年,摩尔获学士学位,继续在加州工学院深造,1954年获物理化学博士学位。作为家中的第一个大学生,这无疑是摩尔家族始料不及的荣誉。 过了两年平静的学院研究生活。摩尔准备放弃不着边际的基础研究。凑巧的是,晶体管发明人肖克利正在招兵买马,他想在加州建一个半

英特尔芯片组 发展

英特尔公司( Intel Corporation ) 网址:http://www.intel.com/ 是全球最大的半导体芯片制造商,它成立于1968年,具有35年产品创新和市场领导的历史。1971年,英特尔推出了全球第一个微处理器。这一举措不仅改变了公司的未来,而且对整个工业产生了深远的影响。微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了这个世界。 2002年2月,英特尔被美国《财富》周刊评选为全球十大“最受推崇的公司”之一, 名列第九。2002年接近尾声,美国《财富》杂志根据各公司在2002年度业务的表现、员工水平、管理质量、公司投资价值等六大准则排出了“2002年度最佳公司”。在这一排行榜上

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