日前,展訊通信在2017世界移動通信大會上,發布了基于英特爾先進的14納米制程工藝,內置2.0GHz高性能的英特爾架構處理器,支持5模CAT 7通訊、超高清視頻播放、高分辨率屏幕顯示及高達2600萬像素攝像頭。
這款芯片最大的亮點在于是由全球掌握最先進制造技術的Intel為這款芯片代工,而且是采用的是Intel目前最好的14nm制造工藝。可以說,展訊SC9861G-IA開了Intel為中國IC設計公司代工芯片的先河。那么緣何Intel愿意為中國芯代工,這是否意味著國產CPU崛起有望?
Intel有最好的制造工藝
Intel從過去鮮有為其他廠商代工芯片,一直以來,雖然臺積電在芯片代工領域的市場份額獨占鰲頭,但在芯片制造工藝上,Intel始終掌握了最先進的技術。舉例來說,雖然同樣是14nm制造工藝,三星的14nm制造工藝就和Intel的14nm制造工藝有不小的差距。據業內人士表示,由于存在指標注水的情況,三星的14nm制造工藝與Intel的20nm制造工藝相當。
雖然臺積電的16nm制造工藝也存在注水的情況,但水分要比Intel的小,而這也是三星代工的14nm制造工藝的蘋果A9處理器不如臺積電的16nm制造工藝的原因。然而,Intel即便有最好的制造工藝,但其的代工業務規模很小,前Intel發言人Jon Carvill也曾表示:Intel的目前的重點是設計自己的產品,而非競爭對手。
Intel曾經獨霸天下
如今Intel一反常態開始幫助展訊代工芯片,其中的原因既和Intel的發展經歷有關,也是芯片行業壟斷化競爭的結果。一直以來,Intel在半導體制程工藝上都具有較大優勢。這也為Intel在PC市場與AMD的競爭中帶來基礎。在奔騰四追求畸形的高頻低能時代,Intel主要競爭對手是AMD,競爭核心是純粹的CPU性能。
在吃夠了奔四的虧以后,Intel洗心革面在當年設計極為出色的P6架構(比如奔III的圖拉丁核心)基礎上衍生出了迅馳以及酷睿等成功產品,不僅在CPU性能上壓倒性超越AMD,并且逐漸整合了北橋,南橋,集成顯示核心等。
這個過程中,一系列第三方接口芯片商,顯示核心商徹底失去了市場,一臺最簡化的電腦可以只剩下Intel的CPU+集成電源管理芯片(如AXP系列)+無線芯片+RAM+存儲(SSD/eMMC)+音頻/觸摸/顯示控制等少數幾塊芯片。
但就在Intel獨霸電腦芯片,以為即將大功告成的時候,ARM的異軍突起帶來顛覆性時代。ARM雖然只是一個只授權不生產的企業,但是和Intel的競爭卻是Intel+CISC架構+Wintel聯盟+桌面/筆記本電腦 與 ARM+RISC架構+Linux衍生系統+智能手機/平板(移動設備)之間的較量。
放棄ARM業務棋差一招
Intel很失敗的一步,就是自己主動放棄ARM業務(XScale),給了ARM陣營難得的爆發期。ARM7是ARM有今天的第一功臣,完整的指令集,小巧的架構,即使沒有MMC單元,也能配合uClinux搭建極為精簡的嵌入式系統,開發難度和門檻都極低,再加上半導體工藝,功耗,液晶顯示,存儲技術恰逢其時,伴隨著各種移動設備,ARM7如同當年經典的8051一樣全面開花,在極短時間內就培養出龐大的生態圈??梢哉f,當Intel好不容易懟過AMD,卻發現整個CPU領域陷入了ARM洪水。
移動設備的涵蓋面,包含并遠遠超過電腦的范圍,原本和電腦不太搭邊的移動通信技術,高精度成像技術,各種運動/姿態/定位傳感器技術等,高精度顯示和觸摸,電磁筆等都成了標準技術涵蓋面之內,而這些技術的鏈接核心是移動設備(手機)而不是電腦,Intel在電腦領域打下來的優勢,反而成了揮之不去的劣勢。因此Intel從電腦時代獨霸的角色,成了移動設備時代必需與人合作的角色。
面對ARM沖擊不得不與中國公司合作
在此情形下,合作是大勢所趨,問題在于,IC領域經歷過混戰幸存到現在的企業,基本上都是Intel的直接競爭對手。電子行業,半導體行業有龐大的世界級代工企業,就是這種競爭下的產物,代工企業單純代工,不做自有品牌,不構成直接競爭,這樣才能有占據市場份額,比如臺積電。
英特爾CEO科再奇(右)和紫光集團董事長兼總裁趙偉國
但作為強悍的IDM廠商的Intel 顯然不是單純的代工廠,這就是Intel難以給第三方代工的重要因素。而展訊卻是少有的和Intel互補遠遠多于競爭的企業,所以才有合作的基礎。因此2014年Intel投資15億美元給紫光旗下的展訊和瑞迪科,并授權其使用x86架構處理器,于是Intel為展訊代工也就水到渠成了。
中國IC設計公司流片渠道脆弱
對于國內自主設計的CPU,臺積電是有限制的,自主設計的CPU都只能找代理去流片。加上中芯國際很多設備采購自國外簽了一大堆限制性條款,龍芯在境內代工的芯片對其代工廠也只能模糊的說是境內代工。
這很大程度上限制了國內自主設計CPU公司的成長和發展。雖然中資收購了法國Soitec公司部分股份后,Soitec公司承諾中方的IC設計廠商能夠通過格羅方德和三星的代工廠來獲得使用FD-SOI技術,同時Soitec公司還承諾如果未來中國大規模采用了這個技術,需要多少晶圓都可以提供。
也就是說,中方的IC設計廠商能夠使用能夠通過格羅方德和三星的代工廠來獲得使用FD-SOI技術——中國CPU可以找格羅方德和三星來代工,但這畢竟還是一個畫餅,而且格羅方德和三星也開始轉向FINFET技術,FD-SOI技術也存在成本偏高的問題。
而最近小米發表的澎湃S1也采用Hpc+工藝流片,那這很可能是臺積電的工藝,由臺積電代工。而非過去猜測的中芯國際。因此,Intel為中國芯代工,這是不僅可以使國內IC設計公司獲得最好的制造工藝,也能擴寬國內IC設計公司的流片渠道。
國產CPU何時崛起
目前,手機芯片基本被ARM壟斷,PC和服務器基本被Intel壟斷,這其中不僅僅是Intel和ARM芯片性功功耗優異的因素,還有其成功的商業模式,以及國外企業從半導體原材料、半導體設備、IC設計、晶圓代工、封裝測試整條產業鏈的巨大優勢。
光刻機
目前,在半導體設備上,國內的高端光刻機完全依賴進口,只有部分封裝設備和刻蝕機可以自己生產。在原材料上很多也是依賴國外企業,像用于制造CPU的晶圓,5大廠中沒有一家是境內公司,很大程度上也是依賴進口。在IC設計上,國內自主設計的龍芯、申威更多用于超算、安全、裝備、網安以及一些嵌入式應用,在市場上的手機、PC、服務器上非常罕見,國內大多數IC設計公司都是購買ARM的CPU授權,或者購買IBM、AMD、VIA的技術授權。
申威26010,用于神威太湖之光
在晶圓代工上,中芯國際去年才掌握28nm hkmg工藝,而且良率還存在一定問題,而臺積電的16nm已經量產快2年了,技術差了2代,和Intel比的話差距更大。唯獨在封裝測試上,境內企業和境外企業的差距較小,估計到2020年基本可以追平境外企業的技術水平。
因此,中國芯要想崛起,國產CPU要想進入千家萬戶,不是像從事自主CPU設計的龍芯、申威,從事CPU代工的中芯國際,從事封裝測試的長電科技,從事半導體設備制造的中微半導體、上海微電子等幾家企業能夠實現的。必須有賴于整個產業鏈的發力。
總而言之,國產CPU要想趕超Intel依舊任重道遠。