FPGA業(yè)務(wù)僅占營(yíng)收的3%卻成為10nm工藝第一批受益者，英特爾是怎么想的？

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和過去幾代產(chǎn)品相比，AMD 近期推出的產(chǎn)品給了英特爾更為激烈的競(jìng)爭(zhēng)壓力，這將幫助 AMD 逐步超越英特爾；

AMD 很有可能重現(xiàn)二十年前的輝煌，再次奪得 CPU 性能的鐵王座。

近年來(lái)，AMD 的表現(xiàn)逐漸蓋過了英特爾，這已經(jīng)不是什么行業(yè)秘密了。推動(dòng) AMD 卓越表現(xiàn)的一大動(dòng)力是它發(fā)布的微處理器，和之前幾代產(chǎn)品相比，AMD 新處理器對(duì)英特爾產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)了。雖然 AMD 的推土機(jī)架構(gòu)和緊隨其后的一代衍生產(chǎn)品確實(shí)不能和英特爾的產(chǎn)品相抗衡，但是到了 Zen 架構(gòu)這一代，AMD 的產(chǎn)品終于不負(fù)眾望，足以和英特爾掰一掰手腕了。

和 AMD 的高歌猛進(jìn)形成鮮明對(duì)比的是，英特爾在 10 納米工藝上一直深陷泥潭。工藝節(jié)點(diǎn)可以大致表明一個(gè)不是很準(zhǔn)確的電路尺寸。長(zhǎng)期以來(lái)，英特爾碾壓 AMD 等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的一大利器就是它的制造工藝優(yōu)勢(shì)，但是現(xiàn)在，這種傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)慢慢喪失了。

實(shí)際上，由于英特爾遲遲不能從 14 納米遷移到 10 納米上，英特爾可能很快就會(huì)在工藝技術(shù)上落后于 AMD。不過值得一提的是，英特爾的 10 納米晶體管尺寸和金屬間距等指標(biāo)和臺(tái)積電等代工廠有所不同，英特爾的數(shù)據(jù)實(shí)際上更為接近國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖。

英特爾在工藝技術(shù)上的掙扎
英特爾在 14 納米制造工藝上已經(jīng)停留了太長(zhǎng)時(shí)間了，近年來(lái)它一直在努力升級(jí)制造工藝卻困難重重。本來(lái)，早在幾年之前它的 10 納米工藝就應(yīng)該準(zhǔn)備就緒的，但是經(jīng)過多次延遲之后，直到現(xiàn)在還沒有得到大規(guī)模使用。根據(jù)既定計(jì)劃，英特爾原本應(yīng)該在三年前發(fā)布 10 納米 Cannon Lake 處理器，結(jié)果直到現(xiàn)在這款產(chǎn)品還沒有問世。

英特爾之所以無(wú)法把 10 納米大規(guī)模量產(chǎn)，主要是因?yàn)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E8%89%AF%E7%8E%87/">良率太低，即在生產(chǎn)出來(lái)的晶圓上制造出來(lái)的正常芯片占比過低。如果一片晶圓上產(chǎn)生不了能夠通過所有測(cè)試的足夠數(shù)量的芯片，它的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性肯定很差。所以，英特爾現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)就是確保 10 納米良率達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

在 CES 2019 展會(huì)上，英特爾透露它的 10 納米 Ice Lake 處理器將于今年年底的假期季節(jié)上市。英特爾過去曾經(jīng)提供過數(shù)量非常有限的 10 納米處理器的樣品，但是 10 納米 Ice Lake 將是它第一個(gè)進(jìn)入大批量生產(chǎn)階段的微處理器，CES 展會(huì)上給出的時(shí)間點(diǎn)是否準(zhǔn)確當(dāng)然要取決于英特爾會(huì)不會(huì)遭遇新的延遲了。

讓事情變得更加有趣的是，2019 年 4 月 2 日，英特爾推出了 Agilex FPGA，這款產(chǎn)品將在未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)成功接替 Stratix 系列 FPGA。Agilex FPGA 最為突出的特性就是它將采用 10 納米工藝制造，這種信號(hào)使得一些人認(rèn)為英特爾終于解決了 10 納米大規(guī)模量產(chǎn)的所有問題。但是我看，未必然也！

為什么說(shuō)英特爾可能還沒有為 10 納米微處理器做好準(zhǔn)備？
和一些人認(rèn)為英特爾已經(jīng)成功解決了 10 納米量產(chǎn)的問題相反，我認(rèn)為英特爾的 10 納米 FPGA 反而表明了它的 10 納米工藝可能還有一些未曾解決掉的問題。首先要提到的原因是，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA 對(duì)制造缺陷引起的良率問題不敏感，或者說(shuō)即便制造工藝存在缺陷，也能更容易地制造出 FPGA 來(lái)。

FPGA 不像微處理器那樣，設(shè)計(jì)一個(gè)可以執(zhí)行程序的電路，然后開發(fā)者進(jìn)行編程。FPGA 可以成為你想要它變成的電路。和邏輯單元固定的微處理器不同，F(xiàn)PGA 可以在制造完成后進(jìn)行重新編程，以靈活適應(yīng)所需要的功能。

為了實(shí)現(xiàn)這種電路編程的目標(biāo)，F(xiàn)PGA 內(nèi)部包含大量以網(wǎng)格形式布局的可編程邏輯塊。FPGA 可以并行工作，這樣不同的處理操作之間不會(huì)產(chǎn)生沖突。要執(zhí)行的處理任務(wù)會(huì)分配到 FPGA 的特定分區(qū)內(nèi)，這個(gè)分區(qū)包含它自己的一組可編程邏輯塊。在分區(qū)之外的邏輯塊不會(huì)影響分區(qū)的操作。

這就是說(shuō) FPGA 內(nèi)置了一定程度的冗余。根據(jù)缺陷發(fā)生的位置，內(nèi)置的冗余使得 FPGA 能夠更好地適應(yīng)制造工藝的缺陷，而這種缺陷對(duì)于微處理器來(lái)說(shuō)卻是致命的。由制造缺陷導(dǎo)致的一些邏輯單元的缺失可以通過重新配置來(lái)解決，只要有足夠的門電路，F(xiàn)PGA 仍然可以正常使用。

就是說(shuō)，即使存在足以使得微處理器不能正常工作的制造缺陷，使用相同的工藝制造出來(lái)的 FPGA 仍然可以正常工作。所以，如果由于制造缺陷導(dǎo)致良率過低，使得制造工藝無(wú)法應(yīng)用到通用微處理器上，我們依然可以用它來(lái)生產(chǎn) FPGA。

當(dāng)良率較低時(shí)，F(xiàn)PGA 的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于微處理器
需要注意的第二件事情是，盡管市面上存在廉價(jià)的 FPGA，但是高端 FPGA 的成本可能高達(dá)數(shù)萬(wàn)美金，具體價(jià)格取決于它能提供的功能。由于 FPGA 可能非常昂貴，即便每片晶圓只能生產(chǎn)出幾顆可以使用的芯片，它仍然可能是劃算的。

也就是說(shuō)，讓微處理器的大批量生產(chǎn)顯得不經(jīng)濟(jì)的良率仍然適合于 FPGA 的制造。請(qǐng)記住，在一片晶圓上能夠制造出來(lái)的良好芯片的數(shù)量必須能夠彌補(bǔ)晶圓制造成本，如果 FPGA 的單片售價(jià)更高，顯然不需要像更便宜的處理器那樣必須生產(chǎn)出足夠多數(shù)量的合格 FPGA 才能覆蓋成本。

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FPGA 業(yè)務(wù)對(duì)英特爾的貢獻(xiàn)不算大
近幾年來(lái)，得益于以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)，英特爾的營(yíng)收一直在增加。2018 年，英特爾營(yíng)收達(dá)到 708 億美元，比 2017 年增加了 80 億美元，增長(zhǎng)率達(dá)到 13%。下面這張表顯示了英特爾的收入增長(zhǎng)情況。需要提醒各位看官注意的是，在英特爾的各大業(yè)務(wù)板塊中，以數(shù)據(jù)為中心的業(yè)務(wù)的收入已經(jīng)超過了以 PC 為中心的業(yè)務(wù)。

FPGA 業(yè)務(wù)隸屬于可編程解決方案事業(yè)部（PSG），該事業(yè)部去年的收入達(dá)到了 21 億美元，相較于英特爾 2018 年 708 億美元的收入，PSG 部門的收入占比約為 3%。從利潤(rùn)上來(lái)看，英特爾去年錄得 233 億美金利潤(rùn)，而來(lái)自 PSG 部門的利潤(rùn)只有 5 億美元，占比僅為 2.1%。下面這張表列出了 PSG 部門各個(gè)細(xì)分板塊的相關(guān)數(shù)字。

另外，在過去兩年中，PSG 部門的利潤(rùn)幾乎保持不變，均為 5 億美元。從營(yíng)收增長(zhǎng)來(lái)看，2018 年 PSG 部門營(yíng)收僅僅增加了 2 億美金，低于其它增長(zhǎng)強(qiáng)勁的部門。下面這張表列出了和 2017 年相比每個(gè)細(xì)分市場(chǎng)在 2018 年對(duì)英特爾增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)的增加值。

請(qǐng)注意，客戶端計(jì)算事業(yè)部（CCG）和數(shù)據(jù)中心事業(yè)部（DCG）是對(duì)收入增長(zhǎng)貢獻(xiàn)最大的兩個(gè)部門，它們分別貢獻(xiàn)了 30 億美金和 39 億美金的收入增長(zhǎng)。按照 2018 年收入增長(zhǎng)了 80 億美金計(jì)算，這兩個(gè)部門合計(jì)貢獻(xiàn)了 69 億美金營(yíng)收增長(zhǎng)，占比達(dá)到 86.3%。

為什么其它產(chǎn)品貢獻(xiàn)更大但英特爾優(yōu)先在 FPGA 上使用了 10 納米呢？
通過上面的數(shù)字可以看出，F(xiàn)PGA 顯然對(duì)英特爾不算重要。不過，F(xiàn)PGA 卻成為英特爾首批使用 10 納米制造工藝的產(chǎn)品之一?？墒且话闱闆r都是把資源和最新的技術(shù)預(yù)留給能帶來(lái)最大收益的產(chǎn)品。

特別是最新工藝節(jié)點(diǎn)的晶圓廠產(chǎn)能還很有限，最大限度地利用新工藝的可用產(chǎn)能產(chǎn)生最大的收入才是明智之舉，這包括盡可能多地將產(chǎn)能分配給對(duì)收入和利潤(rùn)貢獻(xiàn)最大的產(chǎn)品?？墒钱?dāng)前的情況是，英特爾的 14 納米 CPU 已經(jīng)供不應(yīng)求，再把 10 納米資源分配給 FPGA 似乎說(shuō)不大過去。

一個(gè)可能的解釋是英特爾尚未完全掌握 10 納米工藝技術(shù)?，F(xiàn)在的 10 納米技術(shù)可能足以生產(chǎn) FPGA，但是可能尚未準(zhǔn)備好用于微處理器的批量生產(chǎn)。原因是不是這樣我們不能肯定，只有英特爾心中有數(shù)。英特爾之前表示 10 納米處理器將在 2019 年年底上市，可能 2019 年底真的就是英特爾能夠大批量供貨 10 納米處理器的正確時(shí)間。

問題在于，在過去的幾年中，英特爾多次做出了量產(chǎn) 10 納米處理器的承諾但未能成功兌現(xiàn)。除了英特爾，任何人都不知道它的 10 納米工藝技術(shù)的確切狀態(tài)。在接下來(lái)的一段時(shí)間里，它的良率可能會(huì)有所改善，但是是否能夠提升到足以大批量生產(chǎn) CPU 的程度仍然霧里看花。英特爾一直對(duì)它為什么在 10 納米工藝上良率不佳的原因諱莫如深，這更是引起了人們的質(zhì)疑。

綜合來(lái)看，英特爾可能還沒有做好大批量生產(chǎn) 10 納米微處理器產(chǎn)品的準(zhǔn)備，它先推出 10 納米 FPGA 可能就是這種情況的反映。如果確實(shí)如此，并且還會(huì)進(jìn)一步延遲 10 納米處理器延遲時(shí)間，這必將對(duì)它與 AMD 的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生影響。

英特爾在工藝技術(shù)方面落后于 AMD 會(huì)帶來(lái)哪些影響？
在其它條件都相同的情況下，晶體管尺寸越小，芯片性能越好。所以，如果 AMD 真的在工藝技術(shù)方面具有對(duì)英特爾的優(yōu)勢(shì)，再加上它在 Zen 2 上的改進(jìn)，那么 AMD 很快就會(huì)擁有性能蓋過英特爾的產(chǎn)品了。

英特爾上一次在處理器性能上明顯落后于 AMD 已經(jīng)是二十年前的事情了，當(dāng)時(shí)，AMD 剛剛推出了速龍系列，特別是雷鳥，它們都蓋過了英特爾的奔騰 3。不久之后，AMD 對(duì)英特爾的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)幫助它的股價(jià)攀升到 44 美元左右的歷史高點(diǎn)，從那之后，AMD 的股票再也沒有回到那么高的位置。

英特爾最終用奔騰 4 取代了奔騰 3，但是由于其 Netburst 微體系架構(gòu)導(dǎo)致的功耗過大和散熱等問題，奔騰 4 仍然沒有幫助英特爾重新奪回領(lǐng)頭羊位置。

直到 2006 年 Core 2 系列推出之后，英特爾才能名正言順地宣稱其處理器再次明顯優(yōu)于 AMD 的處理器了。在之后的每一代最新的 Core 系列中，英特爾都或多或少地保持了領(lǐng)先地位。相比之下，AMD 的推土機(jī)、打樁機(jī)、壓路機(jī)和挖掘機(jī)整整四代體系架構(gòu)都表現(xiàn)差勁，無(wú)法和英特爾匹敵。

但是現(xiàn)在，AMD 有機(jī)會(huì)憑借它將要于今年推出的 Zen 2 重回二十年前的輝煌了。Zen 2 基于臺(tái)積電的 7 納米制造工藝，很可能和英特爾拉開性能差距，這是 AMD 多年來(lái)已經(jīng)忘卻了的一種勝利。如果臺(tái)積電真的在 2020 年向其代工廠客戶們提供 5 納米工藝，并且 AMD 升級(jí)到 5 納米上，屆時(shí)它對(duì)英特爾的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)可能會(huì)進(jìn)一步拉大。

歷史即將在二十年后重演嗎？
在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，英特爾的產(chǎn)品比 AMD 的產(chǎn)品更昂貴，因?yàn)樗鼈兲峁┝俗吭降男阅?。但是，如果客戶支付了高額費(fèi)用但是只能獲得較低的性能，那么英特爾將面臨它的客戶叛逃到 AMD 陣營(yíng)的問題。在未來(lái)的一兩年內(nèi)，AMD 可能會(huì)有很大的機(jī)會(huì)從英特爾那里搶走很大一塊市場(chǎng)份額。

英特爾的 10 納米量產(chǎn)問題可能成為推動(dòng) AMD 領(lǐng)先于英特爾的催化劑，現(xiàn)在這種局面下，英特爾必須解決 10 納米的量產(chǎn)問題，以防止它的產(chǎn)品在性能上落后于 AMD。如果它的 10 納米再次延遲，那么很有可能像二十年前一樣，因?yàn)?AMD 產(chǎn)品性能領(lǐng)先導(dǎo)致英特爾的市場(chǎng)份額、收入和利潤(rùn)都出現(xiàn)大幅度下滑。

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