全世界都在挑戰Intel,在晶片「戰國時代」誰是最後的贏家?

全世界都在挑戰Intel,在晶片「戰國時代」誰是最後的贏家?

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最近晶片界的大新聞不少,先是今年 2 月新上任的Intel CEO 帕特 ‧ 基辛格隆重宣布了自己為Intel制定的最新戰略:原有的 IDM 模式升級為 2.0,同時斥資 200 億美元在美國新建兩座晶圓廠。據說,Intel將利用這兩座晶圓廠生產自己的晶片,同時也向全球客戶提供外包服務。這項計畫劍指另外兩家頂級晶片製造商——台積電和三星。 

除了Intel的新方向,還有幾個大事件不可忽略:Armv9 的新聞,以及台積電計畫在三年內投資 1000 億美元用於晶片製造和研發。 

在Intel CEO 演講約一週後,ARM 發佈了十年以來的唯一一次重大更新——Armv9,為行動端裝置、電腦和伺服器提供更強的演算法支援,並表示未來 Armv9 架構將裝備在 3000 億顆 ARM 晶片上。 

同時,台積電宣布在三年內投資 1000 億美元用於晶片製造和研發。1000 億美元是個大數目,顯然比Intel計畫投在兩個新晶圓廠的 200 億美元多得多。或許你還記得,早在 2019 年,三星就宣布投資 1160 億美元以實現記憶體晶片之外的多元化生產。 

前不久,Nvidia GTC 大會上,黃仁勳在廚房裡發佈了首款 ARM 架構中央處理器 Grace,面向超大型 AI 模型和高性能運算。這不禁讓人開始展望,也許在不久的將來,伺服器和電腦都會進入 ARM 時代。 

為什麼晶片企業都開始不計成本,意志堅定的追求上進?如此做法會最終導致晶片過剩嗎? 

首先,中國的影響力很大,他的目標是主導本土市場,這反過來又會帶來全球優勢。同時,全球晶片短缺嚴重,人們相信這將持續十年甚至更長時間。一個新的需求拐點正在出現,背後正是數位化、「物聯網」、雲端、汽車和家庭中的應用案例。 

至於晶片是否會過剩,這些製造商認為,欠缺製造能力比供應過剩的危害更深,而在一個很長的時期內,晶片都會供不應求。如果市場產能過剩,製造商可以減產且承擔財務損失。相反,產量受限則意味著可能會錯過整個成長週期,並錯過學習曲線效應和成本降低所帶來的市場收益。兩害相權取其輕,因此,各個企業都在全力以赴。 

比較 ARM 和 Intel 模式

Intel新戰略的關鍵之一是基辛格的晶片封裝願景,這是一次超越單晶片系統或 SoC 的嘗試。 

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ARM 的基本理念是,未來將需要高度專業化的晶片。 透過基辛格的聲明,我們知道Intel也贊同這一觀點。不同之處在於,幾十年來,ARM 一直在執行的戰略讓生態系統內的合作夥伴靈活地進行自定義和增值。而Intel如今才終於採取行動,但好像來不及了。 

ARM 以往塑造生態系統的方式與Intel模式大不相同,它完全就是為了匹配應用情境而生產專用晶片的。舉個例子,想想 iPhone 中從指紋到人臉辨識等應用,需要Apple公司針對特定用途設計專門的神經處理單元或 NPU,ARM 則協助著創建基於生態系統設計和生產的專用晶片。 

與之不同的是,Intel一直以來採用圍繞 x86 構建的「千篇一律法」,致力於從設計上提高速度、密度、增加向量處理以適應 AI 等應用。它承擔了生態系統所需的所有設計、製造以及任何專業化工作,相當於一台價值吞噬機器。Intel在其晶片中加入了具備盈利空間的功能,但限制了生態系統合作夥伴的增值。 

例如Intel最大的市場,PC 和伺服器。實際上,戴爾、聯想、惠普等Intel客戶的許多增值都是彎曲金屬、增加顯示器或其他功能。的確,儲存和網路供應商已經能夠增加更多的價值,但是這些市場比 PC 和伺服器要小得多。在大多數情況下,Intel一直作為硬體領域的最大贏家,讓裝置製造商承擔著被壟斷和利潤方面的壓力。 

但Intel及其生態系統享有的最大優勢是,x86 架構易於理解且可靠,並且大多數企業軟體都是在 x86 上執行的。這對於微軟和 VMware 這樣的軟體公司而言尤其有利可圖,它們透過編寫在 x86 上執行程式碼來實現其大部分增值,此時一致、穩定的處理器平台是一種優勢,因為這支撐了軟體市場的大規模成長。 

問題在於,Intel的絕大多數業務部門都在為一種正在即將「過時」的商業模式服務。 

為什麼說 ARM 模式象徵著希望

此處合適的例子包括 AWS 自主研發的 Graviton 晶片,Apple設計的 M1 晶片,或是特斯拉自己設計的晶片。其中特斯拉的案例很有象徵意義:為了最佳化影片處理,特斯拉需要在 NPU 中為涉及處理影片的特定用途添加韌體,這恰好能採用現成的 CPU 或 GPU 以及 ARM 架構的組件,並充分利用 ARM 的標準。但是特斯拉還看到了在 NPU 之上的增值機會,這種模式讓特斯拉可以在不到一年的時間內實現晶片交付生產,而在傳統模式下則需要花費很多年。 

ARM 就像可定製的樂高積木一樣,可讓生態系統合作夥伴實現獨特的增值,並加快上市時間。在基辛格最新宣布的內容中,我們能聽出來Intel也在將代工業務轉向 ARM 模式(事實上它也必須開始這樣做了)。但代工業務是非常不同的:利潤模式、關係、市場策略、容量要求都不一樣。 

好,現在說一下 Armv9。 

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Armv9 可向後相容前幾代產品,這也許是從Intel在 Itanium 處理器上的失敗中學到的經驗,沒有向後的相容性會很容易陷入困境。此外,ARM 添加了一些附加功能,注意上圖中的標註:3000 億個晶片。 

這裡詳細的談兩個東西, 機器學習功能和安全性。

押注 AI 與機器學習

Armv9 架構的關鍵組成部分是 SVE2(Scalable Vector Extension 2),目的是提供更精細的數據並行性,並為每條指令執行更多工作。這將支援跨各種用例(例如語言處理、可視化、動態定價、欺詐檢測等)的強大機器學習應用程式。關於押注 AI 與機器學習的原因,從下圖即可得知: 

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上圖顯示了 ETR 調研的 1200 多個存取對象的支出數據情況,ML / AI 在縱軸上排在首位,衡量支出速度的指標是淨分(Net Score);橫軸是市場佔有率或數據集中的佔比,顯示調查數據中每個季度的情況。 

安全:重中之重

在 Vision Day 上,ARM 談到了機密運算體系架構和領域。 

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ARM 在其公告中說了一些確實引發共鳴的東西。當前人們對執行應用程式的作業系統和虛擬機監控程式的信任度過高,它們對數據的存取導致了駭客的威脅。圖表右側所示的 ARM 的 Realms 強調了該公司的策略,即取消了虛擬機管理程式等軟體需要能夠查看數據的假設。 

Intel,感受著不一樣的壓力

觀察晶片同行對Intel的挑戰,更深遠的問題在於,這不僅僅是一個公司的生死存亡,而是關於一個行業的趨勢和一個國家的競爭力。 

全世界都在挑戰Intel,在晶片「戰國時代」誰是最後的贏家?

來自中國的威脅不可低估,而且長期競爭力的關鍵在於批量生產。ARM 和台積電都對Intel的舉動做出了回應。由於管理單位和競爭對手們的反對,Nvidia對 ARM 的收購尚未有結果,假設Nvidia撤銷了收購,ARM 會變得更加強大。 

ARM 展示了超越 SoC 的野心,儘管其採用了完全外包的策略。Intel將保持其在市場上的高階地位,但是 ARM 也會不停地大步開拓領地。Intel最大的優勢在於其整合裝置製造或 IDM 戰略,垂直整合(Vertical integration)是一個漫長的過程,並帶來品質和成本方面的優勢。但是如果沒有批量生產,Intel將在成本上失去競爭力,也許會破產,其中壓力自不必說。 

這一切給Intel實施代工策略帶來了巨大壓力,而代工策略仍然是高風險 / 高回報的企業。美國政府則希望減少這種風險,增加Intel生存的可能性,以及保持美國在半導體行業的領導地位。 

所以,Intel如何能夠在晶片行業的「戰國時代」笑到最後呢? 

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