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2021-02-05Photo: 圖片由作者提供

【半導體版圖大洗牌】Intel霸權衰落,AMD、Apple背靠台積電強勢崛起!

  無論是大家枱面上的筆記簿型電腦,抑或雲端數據中心的伺服器,絕大部分是採用英特爾(Intel)處理器(CPU)。但最近英特爾霸主地位卻顯得有點搖搖卻墜:既不斷被超微(AMD)蠶食市場,又要面對蘋果(Apple)、亞馬遜(Amazon)自研晶片,「跳船」出走的局面。舊將帕特·基爾辛格(Pat Gelsinger)臨危受命,回巢接任執行長一職,期望可以力挽狂瀾。到底這位新任執行長能否幫助Intel力保江山?抑或是狂瀾難挽,半導體產業將會出現數十年未見的大變局?

 

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Intel製程延宕落後對手

 

  近年來,Intel在14奈米(Nanometer)、10奈米和7奈米的晶片生產技術上屢遇挫折。英特爾的14奈米系列打磨了足足5年;10奈米製程研發又拖延了3年,直到2019年始能面世,使Intel在處理器製程上逐漸陷入劣勢。當管理層宣布下一代7奈米製程延宕後,公司股價暴跌,讓這個半導體霸主有步下神壇之勢。

 

  英特爾的最大競爭優勢是採用「IDM」(Integrated Device Manufacturer)垂直整合製造模式,一手包攬晶片設計、製造、封裝與測試等產業鏈環節,好處是不受上游供應鏈的限制,又可讓設計與生產共同配合,保證更高的產品性能與質素。然而,一旦某環節的技術工藝出了問題,有機會令自家產業鏈處於進退兩難的困局。

 

  目前英特爾正是被7奈米工藝製程卡住,變得進退維谷:AMD已推出7奈米的Ryzen系列處理器,Apple也為Macbook研製出5奈米的M1晶片,惟Intel拿得出手的最新產品——Tiger Lake H系列處理器,仍屬於10奈米製程的產物,遠遠落後於對手。

 


英特爾新任執行長基爾辛格擁有豐富的技術背景,了解科技的重要性,明白公司一定要自行把7奈米晶片造出來,否則就會變成跟AMD一樣的晶片設計公司,喪失獨有的競爭優勢。(圖片來源:Intel官網)

在CES 2021展會上,英特爾發表最新的10奈米+製程Tiger Lake H處理器,宣稱效能可獲雙位數提升,預計2021年稍後時間出貨。你沒有看錯!Intel的年度新製品仍是停留於10奈米階段。(圖片來源:翻攝Intel官方YouTube影片)

 

AMD搶下桌面電腦市場

 

  Intel製程屢次延宕期間,AMD乘虛而入,不斷蠶食其市場份額。根據PassMark Software電腦評測網站的數據,及至2021年1月, AMD在桌面電腦平台的全球市佔率已攀升至50.8%,Intel則下跌至49.2%。

 

  回顧昔日,在全球處理器市場上,AMD所佔份額不足20%,長期處於虧損狀態;2009年迫於財困,把晶圓製造部門分拆出來,成立獨立公司格羅方德(GlobalFoundries),以甩掉財政包袱。自此,AMD從IDM轉型到「Fabless」(無晶圓廠)營運模式,只專注於晶片設計與研發。

 

  時移勢易,如今AMD股價一路上揚,更已超越英特爾,前景一片光明。AMD得以「鹹魚翻生」,箇中關鍵是華裔美國人蘇姿丰於2014年接任執行長,推行大刀闊斧的改革。

 

AMD擁抱台積電先進製程

 

  蘇姿丰上任之初,正值手機的黃金時代,但她仍選擇鞏固AMD在電腦平台上的核心優勢,投放資源開發全新的Zen架構,並以此為基礎,製造出Ryzen個人電腦處理器與Epyc伺服器處理器。2017年2月,Ryzen處理器誕生,性能暴增40%,成功吸引市場目光,結果全年收入增長25%,凈利潤達4,300萬美元(約3.35億港元),公司開始轉虧為盈。

 

  2018年8月,AMD晶圓代工廠格羅方德宣布放棄7奈米製程研發,蘇姿丰遂決定轉投台積電(TSMC)懷抱,此後AMD的製程技術發展恍如加裝了增速引擎。2019年7月,Zen 2架構處理器正式發布,用上台積電7奈米製程,同期Intel CPU只是剛剛進入10奈米。

 

  2020年10月,AMD發表7奈米強效版的Zen 3架構,基於此架構的Ryzen 5000系列處理器,遊戲效能力壓同級Intel CPU,使AMD成功打進電競電腦市場。現正開發中的Zen 4架構處理器,將會採用台積電5奈米製程,預計2022年投產。至於英特爾下世代的7奈米產品,則規劃在2023年上半年推出。如此看來,AMD在未來兩、三年仍會領先Intel逾一個半導體世代。

 

擁有麻省理工電機工程博士學歷的蘇姿丰,自2014年接任AMD執行長後,公司股價翻漲近30倍,市值更在2020年首度突破千億美元,因而獲《哈佛商業評論》評選為全球最佳表現執行長100強之一。(圖片來源:AMD官網)

AMD於2020年10月以350億美元(約2,730億港元)收購賽靈思(Xilinx),藉此強化其伺服器研發領域。市場預期2021年底AMD在伺服器平台的市佔可望站上兩成大關,撼動英特爾獨霸伺服器市場的格局。(圖片來源:AMD官網)

 

Apple棄用Intel處理器

 

  Intel不要但應付從後追趕的AMD,還要面對盟友紛紛「跳船」的問題;當中帶來最大影響的跳船者,非蘋果莫屬。2020年6月,Apple宣布將於兩年內把Mac電腦所用的處理器,從Intel CPU轉換為自家研發的晶片。同年11月,蘋果正式發表首款應用於MacBook的自研晶片「M1」。

 

  有別Intel傳統的x86架構, M1晶片採用手機處理器的ARM構架,同時單一晶片內含CPU、圖像處理器(GPU)、記憶體、匯流排等建構電腦系統的基礎零件,即是常用於手機的單晶片系統(System on a Chip);換言之,蘋果把自家最擅長的手機晶片設計技術,套用到電腦處理器之上,並找來台積電代工,以5奈米製程生產出來。

 

M1面世掀自研晶片浪潮

 

  參照Apple官方數據,M1的運算效能是同級Intel CPU的兩倍,惟耗電量卻僅有Intel的四分之一:M1版MacBook Air續航時間長達15小時,MacBook Pro甚至達到17小時,幾乎可以一整天不用充電。蘋果此舉向其他電腦廠商做出了一個很好的示範——筆記簿型電腦不一定要採用Intel處理器,廠方可以自行研發更合用的晶片。

 

  每逢英特爾有新處理器發表,Dell、HP等電腦廠商才可取得新的Intel CPU,以供設計新產品。由於各廠拿到手的都是同一款處理器,所以新產品之間的差異性自然有限,於是唯有外形設計或品牌行銷方面多下工夫。當電腦廠商們把M1晶片的情況看在眼裡,或許會開始思考是否要自研晶片,這樣既可擺脫對Intel的依賴,又可針對自家電腦作出優化,創造更具競爭力的新製品。

 

長久以來,ARM架構處理器被認定為低耗電,也低效能,只適合用於智能手機。但蘋果M1晶片的出現卻打破此迷思,代表著各大電腦廠商都可以用ARM架構來自行研發處理器,或對未來電腦市場帶來顛覆性影響。(圖片來源:Apple官網)

 

AWS加入自研晶片行列

 

  另一方面,亞馬遜旗下全球最大雲端服務平台Amazon Web Services(AWS)亦已靜靜起革命。2020年12月,AWS發表自家研發、由台積電代工的Graviton2伺服器處理器,盡管效能不及Intel同類產品,但勝在耗電量較低,兼且價錢便宜得多:最高階的Intel CPU售價動輒數千美元,Graviton2則不到1,000美元。

 

  更有甚者,被視為英特爾最堅實盟友的微軟(Microsoft),也有意為旗下雲端服務Azure的伺服器、針對消費者與企業用戶的Surface系列電腦,研發以ARM架構為基礎的自家處理器。

 

  Apple、Amazon與Microsoft的舉動表明,半導體產業話語權可能會漸次從Intel手上,轉移至有資源自研晶片的科技廠商。英特爾現已失去桌面電腦的半壁江山,如果連筆記簿型電腦、伺服器市場份額也加速流失的話,其半導體霸權勢將遭受瓦解。

 

基於ARM架構的Graviton2處理器採用台積電7奈米製程,現已應用於亞馬遜AWS雲端服務平台。因其耗電量比Intel CPU為低,讓數據中心的電費開支下降,有助減輕營運成本。(圖片來源:Amazon官網)

 

舊將回巢救駕未必有用

 

  面臨如此重大危機,英特爾以高達1.16億美元(約9億港元)的年薪把舊將基爾辛格請回公司坐鎮,將於2021年2月15日出任執行長一職。基爾辛格是該公司的首任技術長(CTO),帶領團隊研製出80486處理器,藉此奠定Intel CPU的霸主地位。因此,外界對這項人事任命一致好評。

 

  本來市場預期,英特爾在新人事、新作風之下,或會放棄既有IDM模式,仿效AMD採用自行設計、外包生產的營運方式,繞開7奈米製程卡關的難題,台積電更被視為最合適的代工廠選擇。可是,基爾辛格還未正式上任,卻在2021年1月的分析師電話會議上率先表態,宣稱7奈米開發取得良好進展,相信Intel在2023年前的大部分產品仍是由內部製造;換言之,IDM營運格局保持不變。

 

真正最大對手是台積電

 

  縱使基爾辛格有此豪言壯語,但外界反應卻不甚看好,只因英特爾的真正最大對手,其實不是AMD、Apple或Amazon,而是其背後的代工廠台積電。因為沒有台積電幫忙的話,這些科技巨擘自行研發的晶片根本造不出來。

 

  預計2022年下半年,台積電便會開始量產3奈米晶片。就算基爾辛格能讓英特爾的製程工藝重回正軌,7奈米晶片要到2023年上半年始能投產,意味著英特爾已被台積電拋離了兩個世代。摩根士丹利認為,即使有基爾辛格加入,但Intel要追上台積電的先進製程技術,起碼要3年以上時間。

 

  華爾街分析師預估,英特爾2021年營收將下跌7%,或會成為逾10年來最大跌幅;至於台積電,預計2021年營收可望增長20%,達至544億美元(約4,240億港元)。由此視之,雙方的此消彼長之勢看似是不可逆轉了。

 

蘋果自研的M1晶片與AMD設計的Ryzen處理器,能夠快速進入5奈米與7奈米製程領域,背後歸功於台積電的先進製程生產技術。如果日後各家電腦廠商要自研處理器,也離不開台積電的幫助。(圖片來源:台積電官網)

當3奈米晶片規劃於2022年量產後,台積電已積極投入2奈米製程技術研發。雖然台積電表示,尚無具體量產時間表,但外界估計2奈米晶片可望於2025年前量產。假如猜測屬實,Intel可說是拍馬難追。(圖片來源:台積電官網)

 

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