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日落西山的英特尔：给别人造芯片能东山再起吗？（上）

晰数塔互联网快讯
2021-11-25 16:59

神译局是36氪旗下编译团队，关注科技、商业、职场、生活等领域，重点介绍国外的新技术、新观点、新风向。

编者按：曾几何时，英特尔是报道体行业的旗帜，技术领先，利润丰厚，日子过得无比滋润。给别人代工这种事情是它从来都没考虑过的。毕竟，做这件事情投入太大，建设周期太长，等你建好了还没回收成本技术可能就又落后了。但最近不同了，各种原因造成的芯片短缺让台积电为首的代工厂赚得盘满钵满，而且承接不同的客户需求也让代工厂的技术不断得到改进。英特尔现在不仅赚不到那么多的钱，而且技术也落后了。于是这家半导体巨头打算第二次出击，做代工业务。这次，它能成功吗？文章来自编译，篇幅关系，我们分两部分刊出，此为第一部分。

Getty Images | Aurich Lawson

划重点：

各行各业对芯片的需求激增，很多制造商的产能已接近极限

英特尔正在做一些自己以往从来都不愿意干的事情，要花200亿美元建代工厂

随着英特尔推出新的商业模式，它还需要大幅增加研发力度，同时还需要注意自己的现金流

凤凰城郊外，今年9月的一个狂风大作的日子，天灰蒙蒙的，英特尔首席执行官 Pat Gelsinger 走上讲台。“这是不是很厉害？！” Gelsinger 惊叹道，指了指他的身后。两台大型施工设备赫然矗立在亚利桑那州赭色土壤上，这里是公司的 Ocotillo 园区，被围栏围起来的施工场地堆满了各种管道、钢材。然后他又笑着说：“如果这都不能让你兴奋的话，你得检查一下脉搏了。”少数高管与政府官员适时地鼓了鼓掌。

尽管沙尘暴已经在聚集，但Gelsinger似乎非常享受。他在亚利桑那州宣布要建的是晶圆厂，而且不是一座，而是两座，建成后会成为英特尔高达 200 亿美元的赌注，赌的是英特尔可以重返半导体制造——这个全球利润最高、最具挑战性以及最残酷的生意之一的领先地位。

Gelsinger 继续说道：“现如今半导体是个热门话题。想想看，大家的生活哪方面不是日益受到数字化转型的推动？如果对此有任何疑问的话，COVID会打消你的疑问。”

英特尔首席执行官 Pat Gelsinger在公司的 Ocotillo 园区举行的奠基仪式上发表讲话。英特尔将斥资 200 亿美元在此建造两座新的晶圆厂。By 英特尔

在过去这一年半的时间里，随着疫情让每个人都对着自己的屏幕，对设备（手机、笔记本电脑）和云服务（Netflix 与 Zoom）的需求开始激增，而所有这些都需要由一系列先进的半导体来提供支持。制造商争先恐后从自己晶圆厂里榨出更多芯片，但在这场疫情开始之前，很多的制造商产能就已经接近极限。尽管如此，英特尔以及它的竞争对手并没有急于建造新的晶圆厂——因为晶圆厂的成本高得惊人，如果需求不能持续的话，半导体公司是不会愿意建造更多的工厂的。

但是现在，随着全球疫情仍在继续扰乱供应链，芯片制造商已下定判断当前的这种激增的需求是不会消失的。英特尔 200 亿美元的投资只是其中的一个例子。今年 5 月，三星宣布将在未来十年内斥资 1510 亿美元来提高自身的半导体产能。台积电在今年 4 月份的时候也发表了一项类似声明，承诺光是在未来三年之内就要投资 1000 亿美元。

保持领先地位所需的投资——用来制造最先进的芯片——已经让半导体业竞争对手的数量从 2001 年的 20 多个减少到今天的仅剩两个。乔治城大学安全和新兴技术中心（Center for Security and Emerging Technology）的研究分析师威尔·亨特（Will Hunt）说：“就因为涉及到的资本成本太过庞大，领先前沿的空间就那么大了。”

这方面的成本是因为要在芯片上蚀刻的特性越来越小，而所需的设备价格越来越贵。几年前，业界开始使用极紫外光刻（EUV）来缩小晶体管尺寸。EUV 机器是物理学和工程学的奇迹，这样一台设备的成本高达 1.2 亿美元。为了保持领先，公司将需要在未来几年内每年都要买十几台或更多。

荷兰维尔德霍芬，ASML 总部的洁净室，工程师正在对极紫外光刻机上进行最后组装。

为了让这类投资行得通，半导体制造商必须生产和销售大量芯片。哈佛商学院管理学教授威利·施（Willy Shih）表示：“有了批量订单，就可以进行产量试验，提高产量，而产量就是一切，因为这样才能拿回成本。”

这就是为什么在 Gelsinger 领导下，英特尔现在正在做一些自己以往从来都不愿意干的事情。在亚利桑那州的奠基仪式上，Gelsinger表示：“我们现在是一家代工厂。”他说，在未来几年的时间里，英特尔将“面向全社会开放我们晶圆厂的大门，以满足客户的代工需求——这里面将有很多是今天完全依赖外国供应来源的美国公司。”

但是，要想成为领先的代工厂，要做的不仅仅是建造晶圆厂，告诉客户你有余力制造他们的芯片而已。Gelsinger 还必须改变英特尔的文化，而且，从某种程度上来说，也要改变他们的技术，而这两者在英特尔这里都已经根深蒂固。半导体顾问公司总裁罗伯特·迈尔（Robert Maire）说：“他必须让一条大船掉头。”

未来几年，英特尔需要同时应对多项挑战。随着公司推出了一种新的商业模式，它还需要大幅增加研发力度，同时还需要注意自己的现金流。（现在英特尔已经远远落后，以至于它现在计划把自家最先进的芯片的生产以及随之而来的部分利润外包给台积电。）转型需要高度聚焦。Shih 说：“代工业务可能会让人分心。”

他补充说，与此同时，苹果、谷歌、亚马逊和其他公司正在从采用英特尔的标准化芯片转向使用自己的定制设计。如果英特尔不与时俱进的话，就有可能被甩在后面。Shih 说：“英特尔会遭遇很多挑战，也会面临考验。情况会很艰难。”

试验与失败

那是一个晴朗的秋日早晨，在佛蒙特州伯灵顿，在距离尚普兰湖仅几个街区的一座两层砖砌建筑的一间拥挤的房间里，州长彼得·舒姆林（Peter Shumlin）正在发表讲话。乌云从南方滚滚而来，反映出 IBM 把自己的芯片业务移交给格罗方德（GlobalFoundries）的消息被泄露之后，翠峦州（佛蒙特州的别称）上空所笼罩的那种阴暗情绪。IBM 在埃塞克斯章克申（Essex Junction ）的晶圆厂距离舒姆林所在的地方大约有 6 英里，曾经雇佣了大约 4000 名员工，从而让蓝色巨人成为该州最大的私营制造商。

就在前一天的晚上，舒姆林曾跟 IBM 与格罗方德的高管进行过交谈，他们向他保证，自己均没有裁员的计划。舒姆林说：“对于佛蒙特州来说，这是个好消息。因为格罗方德也是做芯片制造和开发的。这是他们的本行。”

尽管如此，佛蒙特人完全有理由担心。舒姆林承认：“我们都知道，近年来，IBM 在这一块业务的未来方面存在很多不确定性。”这家工厂一度雇佣过 8000 多名员工，但到这块业务被宣布出售的 2014 年时，IBM 的微电子部门经过几轮裁员之后已经大幅缩水。这个业务部门还拖累了 IBM 的利润，2013 年亏损了 7 亿美元，2014 年上半年又亏损 4 亿美元。

佛蒙特州埃塞克斯章克申，在IBM的晶圆厂，Dan Rothenberger 正在检查一个机械臂的运动。这种机械臂的作用是放晶圆放置到合适地方供处理。图片来源：Bettmann / Getty Images

对于这个行业名字最大的公司之一来说，这样一个结局是可耻的。IBM 是第一批从贝尔实验室拿到晶体管专利许可的公司之一，几十年来，IBM 制造的芯片让蓝色巨人的大型机和服务器在竞争中脱颖而出。这家公司的芯片制造技术也因其独创性而广受赞誉。

在大部分的历史当中，IBM 跟其他的美国半导体公司一样，所制造的芯片都是自己设计的，这让他们成为所谓的集成设备制造商或 IDM。这些年来，他们意识到自己可以将自家晶圆厂的过剩产能卖出去，让昂贵的机器避免闲置，但这一块仍然是业务中相对较小的部分。

这让时任加州理工学院教授的 Carver Mead 感到沮丧。 1970 年代的时候，Mead正在教他的学生如何去设计和制造芯片，但他对管理将设计转化为蚀刻硅所需的后勤工作感到厌烦。他之所以能够将自己学生的工作偷偷带进英特尔去做试验，那是因为他认识英特尔的创始人鲍勃·诺伊斯（Bob Noyce）与戈登·摩尔（Gordon Moore），而且很多在英特尔晶圆厂工作的工程师都是他教过的。但他也知道，不是每个人都可以像他这样。

Mead希望人人都能设计芯片，然后让其他人来处理其余的工作，他认为这个想法也许是一项可行的业务。Meadd说：“我先从英特尔开始，然后逐家去找不同公司的 CEO，向他们解释为什么这可能是一门好生意。” 但这帮人都拒绝了，说自己公司想拥有这些设计。Mead说：“到后来我基本上对此已经没有预期了。”

不过，后来他被邀请到台湾地区的工业技术研究院（ITRI）做演讲，其个人命运从此发生了转变。Mead回忆道：“他们对此非常兴奋。”当时是 1980 年代初期，正值该地区要实现经济现代化的目标。ITRI 的任务是支持制造业。当时这里在设计、营销或销售先进芯片方面并没有太多的专业知识，但在制造方面做得很好。他们抓住了 Mead 的愿景，并请来了德州仪器（TI）前高管张忠谋，建设起一家致力于为其他公司制造芯片的代工厂。

1987 年，台积电成立。这些年来，它吸引到了一些更大型的客户；甚至英特尔也开始跟台积电合作制造一些知名度没那么高的芯片。

其他公司也注意到了。1990 年代初，IBM开始努力兜售其过剩的产能， 1998 年，IBM开始为 AMD 和 Cyrix 制造跟英特尔兼容的 x86 芯片。在向潜在客户（其中很多都位于加利福尼亚州）推销时，IBM的卖点之一是跟 IBM 合作可以让他们的供应链多样化。IBM 的一位高管当时表示：“什么才符合客户的利益？很简单，任何能让他们获得第二来源的能力。其他一些晶圆厂希望自己能成为唯一的来源。”

2002 年时，IBM 想把自己的过剩产能卖出去还有一个原因，那就是他们在纽约东菲什基尔（East Fishkill）的那座价值 30 亿美元的尖端晶圆厂。在该公司的历史上没有任何其他项目的成本有这么高，蓝色巨人需要收回部分投资，加倍努力去赢得代工客户。到第二年，该公司在收入方面已经成为第三大代工厂——虽然仍远远落后于台积电，但也已经拥有了一批蓝筹客户，其中包括索尼、高通、英伟达与 AMD。他们的晶圆厂技术令业界羡慕不已。一位行业分析师当时表示：“IBM 绝对是最好的。你为此花了很多钱，但确实是好东西。”

不过，并不是所有的潜在客户都相信获得最好的技术这件事值得冒险。一部分人担心，一旦对IBM高利润的服务器的需求回升，IBM 就会把自己的代工客户推到最后。其他人则担心 IBM 的代工厂会把最好的技术留给自己，只有在他们的优势减弱之后才会分享出去。IBM确实把自己的先进技术分享出去了，但那都是些没有大量客户的公司，而且该公司对适应对方需求几乎不感兴趣。Harry Levinson 现在是HJL Lithography的首席光刻师，曾在 AMD 和格罗方德工作过数十年，他表示，IBM 的芯片技术“要由他们的服务器部门的要求来定义。他们基本上就为一个客户定制一切东西，这个客户就是他们自己的内部客户。”

苹果就是一个著名的例子，IBM 给他们的二手技术让他们陷入困境。 2000 年代初期，IBM 为苹果设计制造了 PowerPC G5，这是 POWER4 服务器处理器的衍生产品。这种处理器在苹果宽敞的 Power Mac 塔式计算机里面跑得不错，但苹果很难把这种既容易发热又低效的芯片装进笔记本电脑。当越来越多的客户开始购买笔记本电脑时，苹果的 PowerBooks跟Windows PC的差距又进一步拉大了。

最终，苹果转向使用英特尔节能的酷睿处理器，但IBM对此决定似乎并没有感到太过伤心。众所周知，苹果作为客户要求十分苛刻，而 PC 芯片的利润率要比IBM的服务器同类产品低得多。Levinson 说：“IBM 知道自己的客户在哪里——服务器业务才是他们的重头戏。他们只是不愿意承认这跟他们做代工的抱负不相符。”

2000 年代中期，当索尼、任天堂和微软的游戏机都采用 PowerPC 架构时，IBM 的芯片部门拿到了一条救生索，但这还不够。Maire 说：“IBM 并没有把代工厂当作自己的利润中心。”其结果是，这家公司从来都没有投入足够的资金让这项业务取得成功。很快，它的半导体业务就岌岌可危。IBM 最终给了格罗方德一笔钱（15 亿美元），让后者接手自己的代工厂。