芯片代工爭奪戰，英特爾為何輸給了“小弟”臺積電？
“芯事重重”策劃是騰訊科技《新產研》欄目重點研究的方向之一，本期聚焦芯片晶圓大廠英特爾的式微、臺積電走強背后的產業發展模式的更迭。①在芯片制造上，過去英特爾一直采用IDM模式，從設計、生產、封裝到銷售全都自己操辦，打遍天下無敵手。②半導體行業是典型燒錢又耗技術的行業，技術和資金到達一個量級后，IDM模式成了英特爾前進的掣肘，10nm的失敗成為其走下坡路的關鍵節點。③臺積電定位很明確：只做下游的制造，成功證明了半導體行業分工做得越細，在某個領域越拔尖，扎得更深，就能跑得越快。④如今英特爾寄希望于IDM2.0戰略復興，但最大的挑戰——客戶是誰？目前蘋果、英偉達、AMD們都不太可能。“年年擠牙膏，終于擠不動了”、“英特爾這幾年真是弱”，看到英特爾史上最糟糕財報之后，很多人的感受是，英特爾時代要落幕了。英特爾日前發布2022年四季報，財報顯示，英特爾營收同比大降超3成，凈虧損6.6億美元。財報發布后，投資者們果斷用腳投票，盤后英特爾股價暴跌9.7%。就在此前半個月，臺積電發布2022年四季度財報，營收同比增長42.8%，凈利潤同比增長78%。同樣都是在芯片行業大幅收縮、退燒的大環境下，為什么臺積電和英特爾，交出了截然不同的成績單？在很多80后、90后的印象中，藍色的“Intel Inside”標簽已是一種科技的象征。在PC時代，英特爾是毫無疑問的行業霸主，坐擁個人電腦和服務器CPU市場。與此同時，市場上還有微軟這位強大的同盟軍在操作系統上為之保駕護航，使得英特爾引以為傲的x86處理器不可替代。（注：業內稱為微軟–英特爾體系，即WinTel）在芯片制造上，過去英特爾一直采用IDM模式，即從設計、生產、封裝、到銷售所有環節全都自己一手操辦。英特爾的商業模式是把芯片設計和制造牢牢捆綁在一起，設計部門不斷研發迭代，設計出更新、更快的CPU，制造部門則投資巨額資金，生產出一代又一代的新產品。在WinTel時期，英特爾憑借IDM模式可謂打遍天下無敵手，穩穩當當地坐著頭把交椅。時至今日，盡管英特爾已經頹勢日顯，但IDM模式在行業里依舊占據較高權重。根據Knometa Researc的數據，截止至2021年底，全球IC晶圓的總產能為2160萬片/月，其中三星、臺積電、美光、SK海力士、鎧俠，前五大公司合計占比57%，達到1221萬片/月，這當中，除了臺積電外，三星（部分）、鎂光、SK海力士、鎧俠都是IDM模式。對IDM模式，英特爾則仍然是戀戀不舍，在現任CEO基辛格的操盤下推出了IDM2.0戰略，成立代工服務事業部，試圖爭奪臺積電和三星的份額。英特爾創始人戈登·摩爾上世紀60年代提出了摩爾定律的概念，即集成電路上可以容納的晶體管數目大約每經過18個月，便會增加一倍。過去的二十多年，英特爾處理器緊扣“摩爾定律”，從45nm、到32nm、再到22nm，一路都是水到渠成。在14nm工藝節點之前，英特爾一直保持領先。不論是三星還是臺積電，他們都跟隨著英特爾的步伐，但是到10nm，英特爾突然無法延續摩爾定律，近兩年一次升級的規律被按下暫停鍵。英特爾最初的設想是在2017年實現10nm工藝，但此計劃破滅，10nm工藝一直難產。為了對全球用戶有個交代，英特爾就只能在14nm的字符后面標記字符“+”，也就是在14nm基礎之上優化，最多的時候用上了3個加號——14nm+++。有一段時間，14nm+++成為網友調侃英特爾最多的一個梗，“祖傳的14納米還能再戰幾年”、“英特爾14nm終極版不應該叫做14nm+++，要學下蘋果手機的命名，叫14nm Pro Plus Max……”自家的工廠造不出設計部門的芯片，IDM模式受到前所未有的考驗。對英特爾而言，制造環節受限，反過來又會進一步侵蝕英特爾的設計能力，形成蝴蝶效應。10nm工藝之敗，也導致7nm芯片的進度大幅度落后。2019年，時任英特爾CEO的鮑勃·斯旺這樣回應10nm的困局，“英特爾對自己超過行業標準的能力過于自信，限制了自己的思維，錯失了技術轉型的機會，現在承受了后果。”鮑勃·斯旺口中的后果，就是被競爭對手們趕超，并拉開差距。2020年7月，英特爾宣布其采用7nm工藝的CPU推遲半年發布，此舉再次震驚行業。時年臺積電和三星都已經在接5nm芯片的訂單了。另一方面，長期在英特爾陰影側生存的“千年老二”AMD成功逆襲，開始與英特爾硬碰硬競爭。2018年，AMD全面轉向臺積電，并發布了由臺積電獨家代工的面向計算市場的7nm顯卡Radeon Instinct MI60/MI50，性能超過同級別的英特爾產品。最近幾年，AMD的銷量大幅提升，市占率也逐年提高，不斷蠶食英特爾的地盤，而英特爾的衰退則是肉眼可見的。繼2022年二季報首次虧損之后，英特爾四季度凈虧損6.6億美元，毛利率也從2014年的超過60%掉到40%左右。最直觀地對比，臺積電的毛利率自2020年以來始終保持在50%以上，2022年四季度更是達到了驚人的62%。過去幾年，AMD和英特爾的市值多次出現交叉，不久之前的1月31日，伴隨著英特爾的財報暴雷，AMD再次實現了市值對英特爾的反超。臺積電創辦的二十余年里，一度是以英特爾”小弟“的角色存在。與英特爾的IDM模式不同，臺積電的商業定位從一開始就很明確：只做下游的制造，不和客戶在芯片設計上競爭。但是在英特爾“統治”下的半導體市場，臺積電的起家并不容易，2014年“斯坦福工程英雄”講座活動上，張忠謀這樣回憶臺積電的創業生涯，“單一的代工模式這種創新，在早期類似一種‘先有解決方案，再尋找需求’的概念，我們提供的是代工平臺，但在當時沒有人需要這樣的平臺，因為當初幾乎少有無廠半導體公司，現有的無廠半導體公司也不需要臺積電，而是更愿意去找日立、東芝、英特爾，這種現象直到90年代開始才有所改變，我們的存在，也大大加速了無廠半導體公司的誕生。”從2014年開始，自研芯片的蘋果開始將芯片代工訂單交給臺積電，收獲蘋果這個大客戶后，臺積電不但獲得了技術快速進步的機會，還收獲了今后十年的業務增長。更重要的是，與英特爾分手后，蘋果的業務仍然推進順利，這給其它廠商一個很好的示范效果——我們不必非要在英特爾那里“買”芯片，可以試著找臺積電代工。畢竟臺積電的交付周期更短，成本更低，于是，臺積電的訂單紛至沓來，高通、英偉達、AMD等幾乎所有芯片設計巨頭都已和臺積電合作。公開數據顯示，2014年臺積電全年實現1482億元人民幣的營收，這個數字到2022年，達到了5025億人民幣。蘋果等一眾客戶的扶持之下，臺積電開始有了和英特爾分庭抗禮的實力。如今，臺積電已經成為全球最大晶圓代工企業，占據晶圓代工半壁江山。在工藝節點上面，臺積電已經宣布量產3nm工藝，足足領先英特爾一個身位。得益于高端制程芯片銷量快速增長，其營收和凈利潤屢屢創下新高。作為后來者，臺積電順利改寫了世界芯片制造的權力格局。另一邊，當年芯片霸主卻成了追趕者。圖[2]：晶圓代工市場格局 資料來源：Counterpoint過去幾年，大家總是調侃英特爾是一家牙膏廠，每次提升的那點可憐性能總是被軟件用光了，但是可能很多人并不知道，英特爾其實也無可奈何，不是他實力不夠，而是芯片設計和制造的難度遠比想象中的高。更重要的，對英特爾來說，IDM模式注定是一條越走越窄的路。眾所周知，半導體行業是典型燒錢又耗技術的行業，可以理解為“雙高”現象，這個趨勢目前已經越來越明顯，也是壓到英特爾的關鍵因素。先看技術維度，半導體技術進步主要遵循摩爾定律，即芯片上集成的晶體管數量平均每隔18個月就會翻一番，性能也提升1倍。在這種發展速度下，電路結構越來越復雜，加工工藝的要求也越來越高。所以到最后行業呈現的割裂現象就是越到高端制程，行業玩家越來越少。在10nm工藝節點，已經只剩下臺積電、三星、英特爾。圖：隨著制程工藝提高，行業玩家逐漸減少 資料來源：英特爾，中信證券再看資金壁壘，隨著工藝節點提高，新一代生產線所需的投資額成倍甚至數十倍地增加。舉例來說，2020年臺積電宣布在美國投建的5nm工廠投資額約合120億美元，未來3nm產線的投資額預計將達到驚人的200億美元。圖：不同制程下每5萬片晶圓產能的設備投資（億美元）資料來源：天風證券為了更進一步理解半導體的資金壁壘，我們看下臺積電的歷年資本開支。2021年，臺積電的資本支出再創新高，達到300億美元，其中研發支出約為45億美元。一言以蔽之，芯片制造是一項需要大量資金維持的高難度技術動作。回到英特爾身上，了解半導體“雙高”現象，其實也就不難理解英特爾為什么會出現擠牙膏現象。誠然，英特爾這個巨無霸企業有大量的資金和技術人員，但是做芯片一條龍服務既要投入制造又要投入設計，還要做封測。相比之下，臺積電只用集中精力在制造環節，兩者最終的表現可想而知。專注制造環節的臺積電，正是將代工技術做到極致，每年投入超百億美元死磕制造環節，最終實現了制程工藝的全面領先，改變了行業規則。專業分工這套邏輯在AMD身上也得到驗證，在分拆掉格羅方德業務之后，定位變成了無廠半導體設計公司，將代工業務轉交臺積電，成功扭轉下滑頹勢。MercuryResearch的最新調研數據表明，AMD在包括桌面處理器，移動處理器和服務器處理器的x86處理器整體市場當中，份額達到31.3%，而在2020年第一季度，AMD的份額還只有14.8%。雖然英特爾沿用的IDM模式可以將所有核心環節掌握在自己的手中，但是當技術和資金到達一個量級后，即面臨“雙高”現象挑戰時，反而成了技術進步的最大掣肘。類似地，在芯片設計環節，英特爾面臨的高通、英偉達等頂尖對手，勝算同樣不高。實際上，半導體領域與工業領域的發展規律恰恰相反。大部分工業領域強調垂直一體化，比如光伏、動力電池行業。行業龍頭先單點突破，某一個領域做大做強，再延伸補強其他產業鏈環節，最后打造產業鏈一體化，實現降本增效。然而半導體行業已經形成術業有專攻的典型規則，分工做得越細，在某個領域越拔尖，扎得更深，就能跑得越快，行業地位自然更穩固。其次，半導體行業的分工合作是更優的風險分擔機制。臺積電的高額資本開支由高通、英偉達、AMD等芯片設計公司共同分攤，而英特爾只能內部消化。第三，代工模式的技術進步是最快的。臺積電的客戶是全球頂級芯片設計公司，可以更快更多地積累一流芯片制造能力。這也是為什么臺積電可以在成本和技術上面降維打擊其它晶圓廠，而IDM模式里面每個環節里只要有一個落后了，出現重大障礙，整個產品的進度都會受到拖累。正所謂皮之不存，毛將焉附，沒有制造能力，再高端的技術只是設計圖紙。不難發現，以臺積電為代表的晶圓代工模式可以更好地突破技術和資金壁壘。走IDM路線的英特爾比不上單押制造環節的臺積電，有其必然性，并不是前者的研發能力不強，而是很難做到齊頭并進、孤獨一擲地投入，最后輸出的是擠牙膏式的技術創新。未來分工合作這個模式大概率會演化成為行業新路徑，每個環節由單獨的公司負責，然后幾家公司攜手制造出最優的芯片。如今的英特爾，與昔日的輝煌相比，早已是另一番景象。在營收、凈利潤雙雙大幅下滑的頹勢之下，資本選擇奪路而逃。在過去12個月中，英特爾的股票已經下跌了40%。英特爾的成功很大程度上得益于對于個人電腦的把握，并在摩爾時代，引導行業往自己有利的方向發展。而在后摩爾時代，業務眾多的英特爾已經跟不上技術進步的速度。在新的游戲規則下面，臺積電們顯然搶到了和英特爾競爭的制高點。實際上，早在2017年左右，英特爾跑不贏摩爾定律的隱患已經顯現，只是財務的惡化滯后于業務陷入泥潭這個事實，進而未在當年財報上面體現。從資本市場中可以看到，過去幾年英特爾的股價已停滯不前，華爾街精英們對英特爾的信心已經不足，他們開始擔心這顆奔騰的“芯”還能跳動多久。如果拿當年的老對手對比，英特爾的衰落就更明顯。英特爾的命運風雨飄搖，而“輕裝上陣”的AMD蒸蒸日上。比如在服務器芯片領域，英特爾曾一度控制99%的市場份額。現在已經被AMD奪走了接近15%的市場份額。根據摩根大通的專家預計，未來AMD的市場份額將繼續增至30%以上。值得注意的是，根據財報數據，英特爾2022年第四季度的庫存金額達到了132億美元，可謂內憂外患。難道英特爾甘愿坐以待斃嗎，對自己的危機毫無察覺？實際上，即便時光可以倒流，英特爾能更早意識到IDM模式的命門，仍然無法避免今日之被動，因為它內部的問題沒法解決。歸因下來，英特爾家大業大，體系臃腫，加上涉及的產品類型非常廣，很難一刀切換掉IDM模式，即船大掉頭難。在2018年上任的CEO鮑勃·斯旺曾經主導英特爾走AMD的路線，也就是把制造部門獨立出去，但最終他沒能調整這艘巨輪的行駛軌跡。3年之后，新CEO基辛格上臺后，希望扭轉局勢，制訂了IDM 2.0戰略，簡單概括為三部分：主要產品依舊發揮IDM模式余熱，自己設計、自己制造；部分產品采用無廠半導體公司模式，由外部代工廠代工；自身的代工廠，開放一部分產能給第三方無廠半導體公司。為落實IDM2.0計劃，英特爾繼續大開大合的動作。2021年3月，英特爾宣布投資200億美元在美國亞利桑那州新建兩座工廠；一年后，英特爾宣布將投資200億美元在美國俄亥俄州新建兩座工廠。不過，這條路并非坦途大道，英特爾最大的挑戰是要解決客戶來源——什么樣的客戶愿意將芯片圖紙交給英特爾，英特爾又能為客戶提供什么樣的工藝？與臺積電還在合同蜜月期的蘋果、AMD、英偉達們，目前看起來都不太可能。用數據說話，2022年第四季度，英特爾代工服務收入僅為3.2億美元，算下來還不到臺積電兩天的收入。更嚴重的危機已經襲來，按照英特爾第一季度財報指引，其盈利能力還將進一步惡化，預期2023年一季度營收在105至115億美元區間，毛利率降到39%，每股虧損0.8美元。（注：當前半導體行業景氣度向下，臺積電也難以獨善其身，雖然現在的財報很亮眼，下半年同樣會有壓力）截止目前，昔日“小弟”臺積電的市值已達到4900億美元，而半導體行業締造者英特爾卻僅剩下1200億美元，前者是后者的三倍有余。具有象征意味的是，去年三季度以來巴菲特老爺子大舉買入臺積電，現已成為臺積電第五大股東。不可否認，過去很長時間英特爾不斷地為全世界提供越來越好的處理器，直接推動了個人電腦的普及，但英特爾已經不是當年那個叱咤風云的公司了。在這個群星閃耀的大時代，不論當初多么輝煌，拋棄你的時候可能連個招呼也沒有。時代的車輪滾滾向前，擁戴新王的山呼海嘯之聲，已然湮沒了舊王漸行漸弱的扼腕之嘆。木頭姐（Cathie Wood）的方舟投資公司（ARK）發布了一年一度的《Big Ideas 2023》投研報告，該系列報告自2017年上線以來，獲得了大量的行業用戶關注。今年的報告長達153頁，對全球最新創新技術融合趨勢進行了概述，覆蓋AI、數字錢包、電動汽車、航空航天等13大創新領域。
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