“難產”的英特爾和落敗的芯片製程戰爭_風聞

月落烏堤 | 文

7月24日，英特爾（Intel）發佈Q2財報，與營業額及淨利潤均同比超20%的漂亮相比，7nm製程工藝的一再跳票和推遲，則顯得格格不入。

由於7nm製程工藝中仍存在“缺陷”，導致了英特爾生產進度落後於其內部產品路線圖一年時間。此前英特爾原計劃採用7nm製程的芯片將在2021年底上市，現在看來，這一進度將至少會推遲到2022年的年中。

英特爾7nm製程再一次放了市場的“大鴿子”。

兩天後，《華爾街日報》報道，英特爾考慮將其部分製造業務外包，使用其他企業的生產力，不必所有程序都親歷親為。

本週一上午，中國台灣《工商時報》稱，英特爾已與台積電達成協議，明年將開始採用台積電6nm製程量產18萬片處理器或繪圖芯片。受這一消息影響，台積電股票在開盤後迅速拉昇，到當地時間10點33分，已經上漲超過9%。

台積電一向不評論單一客户接單及業務發展，英特爾亦表示不評論該市場傳言。但是，這並不能阻礙市場的熱情。

一路“奔騰”的江湖地位

1993年3月22日，英特爾正式對外發布了奔騰(Pentium)處理器，這是英特爾在品牌和命名上的第一次突破。這打破了此前英特爾發佈的四代微處理器均以純數字如386/486命名的方式，開始真正地建立起屬於英特爾的芯片王朝，也是從這一年開始，英特爾成為全球最大的半導體公司，並持續近數十年。

從市值上看，英特爾只被三星短暫地超越過，就很快又重新回到了全球第一的寶座。雖然在今天，英特爾已經被台積電完全超越，在這場處理器製程的戰爭中，英特爾事實上已經被台積電斬於馬下。但在過去幾十年中的大部分時間內，英特爾一直是全球最大的芯片製造商。

內部代號為P5的第一代奔騰（第五代x86）微處理器，採用了管線化（Pipe-Lined）的循序（In-Order）超純量（Superscalar）技術，並以0.8um製程製造；接着推出的是P54，是把P5縮小到0.6um製程；P54之後接著是P54C，使用0.35um製程，這一製程工藝，是全球第一款採用純粹的CMOS (互補式金屬氧化物半導體)技術的微處理器，相對於之前兩代奔騰處理器使用的Bipolar CMOS（雙極性晶體管和互補式金屬氧化物半導體）製程，P54C的集成程度更高、面積更小、晶體管數量更多，而且主頻更高，意味着其性能更為強大。

初代奔騰系列微處理器

在P54C上，英特爾規劃了筆記本專用版，至此，英特爾初步在“奔騰”上，完成了台式機及筆記本的全面覆蓋佈局，在90年代初期，依靠這一戰略規劃，一舉奠定了英特爾的江湖地位。

那麼，為什麼採用0.8um製程、CMOS技術的P5內核，衍生的處理器成為當時最為優異的微處理器呢，併為英特爾的江山立下汗馬功勞，這我們就要回到“摩爾定律（Moore’s Law）”下的製程之爭。

製程戰爭推上桌面

半導體產業是誕生於美國的原創性技術，以IBM在1958年12月推出並量產的全晶體管式 RCA 501 微型計算機為代表，美國獨家掌握全球最領先的半導體工藝與知識產權長達六十年之久，產業鏈上下游都遵循 IBM（及其盟友）的研發節奏，推出新制程、新工藝的半導體產品，如微處理器等。

1965年4月19日，仙童半導體創始人之一、工程師摩爾在《電子學》雜誌（Electronics Magazine）發表了題為《讓集成電路填滿更多的組件》的論文，在文中，摩爾預測：半導體芯片上集成的晶體管和電阻數量將每年增加一倍。

1968年7月16日，摩爾從仙童半導體辭職，以集成電子 (Integrated Electronics)之名，創建英特爾。三年後，推出了第一款名為i4004的產品，這顆處理器的問世，成為了推動“摩爾定律”前進的開端，即便他僅僅集成了2250個晶體管，採用的是4位、10um製程、每秒僅可處理92000條指令。雖然其頻率只有108kHz，但是i4004的出現，代表了英特爾在產品技術上踐行創始人摩爾對技術的認識的步伐。

另一方面，英特爾在i4004的設計上，將集成電路劃分為RAM、ROM和CPU。i4004微處理器成為了全球第一顆真正意義的CPU，也就是説，他能用於通用計算機。同時，以RAM/ROM為代表的儲存器芯片，也成為了英特爾的另一塊重要業務，英特爾將半導體產業，分成了儲存器與處理器。

另一個半導體巨頭TI（Texas Instruments，德州儀器）在1970年3月推出了第一個單芯片上完整的4位 ALU（算術邏輯單元） —— SN74181集成電路，這是TI在芯片上製造計算機的第一步。1971年7月，TI推出 TMS-0100微控制器，這是世界上第一個MCU（單芯片微控制器）。這種芯片確實是一種“芯片上的計算機”，因為它在一塊硅上包含了計算機的所有功能。

不過，他們接下來的項目，和英特爾一樣，走向了微處理器的研發。在i4004樣品面世的三個月後，TI也推出了一款叫TMX 1795的微處理器，這是全球第一款8位的處理器，當他們將樣品交到客户CTC（後改名為Datapoint）手上，以滿足他們需要針對設想的產品——可編程桌面終端來開發的8位 MOS 芯片，最終，TMX 1795被拒絕，TI隨後放棄了這顆微處理器，也就是説，TMX 1795從來沒有進行過商業銷售，TI眼睜睜的將一個引領世界的機會，拱手讓給了英特爾。

同年11月，創造歷史的i4004正式銷售，半年後，英特爾的第一顆8位微處理器i8008推出，不過，i8008還是10um，但是集成的晶體管上升到了3500個，最高頻率提升到800kHz。

1975年12月，摩爾在IEEE國際電子組件大會上，根據當時的實際情況對摩爾定律進行了修正，把“每年增加一倍”改為“每兩年增加一倍”，後來，摩爾定律更為讓人熟知的，是“每十八個月增加一倍”的説法。但1997年9月，摩爾在接受一次採訪時表示，他從來沒有説過“每18個月增加一倍”，而且SEMATECH路線圖跟隨24個月的週期。

也就是説，摩爾定律的定義歸納起來，主要有以下三各方面：

一、集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便增加一倍；

二、微處理器的性能每隔18個月提高一倍，或價格下降一半；

三、相同價格所買的電腦，性能每隔18個月增加一倍。

由於晶體管的排列擺放可以近似於放在正方形之上，要使這個正方形面積縮小一半，晶體管的集成密度要成倍增長，就一定需要考慮到晶體管尺寸和麪積的關係，而密度和麪積是呈倒數的，晶體管尺寸變為1/sqrt（2）=1/1.414（根號二分之一），這樣計算面積平方相乘正好就是二分之一的面積，而根號二分之一≈0.7，≈0.7便成了“摩爾定律”中的一個比較神奇的數字。根據摩爾定律，製程節點將以≈0.7倍遞減逼近物理極限，從0.8 μ m、0.5 μ m、0.35 μ m、0.25 μ m、0 .18 μ m、0.13 μ m、90nm、65nm、45nm、32nm、22nm、16nm、10nm、7nm，一直發展到未來的5nm、3nm都是如此。在正常演進節點中間，還出現一些最為常用的半節點製程，如28nm、20nm、14nm。

事實上從0.13um製程演進到90nm製程節點出現了一些針對製程節點定義的爭議。在此之前特徵尺寸基本上對應制程進展的物理長度，自65nm開始各廠商節點名稱的定義越來越模糊，已不能完全對應器件的物理尺寸。

我們可以這麼理解：摩爾定律的核心，是處理器的製程、集成度和價格。

i8008發佈後兩年，i8080發佈，這顆採用6um製程的微處理器，和上代相比，進步了約10um的0.7倍。

之後的i8085、i80186、i80286、i80386，基本上都遵循了這個定律。

奔騰的出現，將製程戰爭，真正的推到了桌面，而他最初的競爭對手，除了TI和IBM外，便是1987年成立的台積電。可以説，台積電與英特爾製程之戰，從台積電的成立，就已經開始，這是IDM廠商與晶圓代工廠兩種形態的競爭。

“碾壓”中成長的台積電****與“羣山計劃”

1987年，《美日半導體協定》生效一年，美國對日本電子產品如電腦徵收100%關税，美日貿易戰打到頂峯。為承接美國主導下的半導體產業分工轉移，台積電在中國台灣工研院的投資下成立，除中國台灣工研院之外，各大半導體巨頭中，只有飛利浦（Philips）一家向台積電投資。

之後，藉助中國台灣工研院投資1000萬美元的“RCA計劃（美國無線電公司（RCA）技術移轉授權計劃）”引入的技術、飛利浦的資金與台積電創始人張忠謀的個人資源，台積電用了一年的時間，從美國、日本及歐洲，買來了設備，搭建了產線。

飛利浦的半導體部門，自然而然成為了台積電最先的客户。

後來，飛利浦半導體部門剝離出來，獨立成了兩家巨頭，一家就是專供光刻機設備的ASML，另一家就是NXP (NXP Semiconductors，恩智浦)。

但飛利浦的訂單，怎麼能滿足台積電的產能呢？雖然“晶圓代工廠”模式在當時的日本和美國都有公司在做，但是這些公司並沒有專門只做代工，而是將代工作為業務板塊之一，並沒有特別重視。包括台積電一直的代工競爭對手聯電，也是在1995年前後才轉型為“晶圓代工廠”。

轉機，來自於美國當時“扶台抑日”的政策，在半導體產業上游的設計、設備、原料無法與日本、美國競爭的情況下，台積電選擇了半導體產業鏈末端的製造。而美國所給予的支持，初期主要便是由英特爾提供，只不過英特爾沒有想到的是，自己在30年後，會被台積電在製程上超越。

產線建立後的台積電，製程只有3um和 2.5um兩種生產工藝，全年產能不到 7000 片、6吋晶圓，良率也不高，基本接不到大公司的晶圓訂單，整個台積電在以虧損的狀態運行。

1988年，年輕的格魯夫接替摩爾成為了英特爾的CEO，張忠謀憑藉與格魯夫的私交，將格魯夫邀請到了台積電，想讓英特爾救救虧損中的台積電。

此時的英特爾，正在進行斷臂求生的自救。在東芝（Toshiba）、尼康（Nikon）、日立（HITACHI）等日本半導體公司的競爭下，格魯夫對英特爾進行了大手術，砍掉了儲存器業務，向電腦處理器（CPU）業務轉型，集中力量“要做地表最強CPU”。

格魯夫在參觀完台積電工廠後，發現台積電的製程工藝比當時英特爾的落後兩代半，但格魯夫最終還是決定將一部分落後製程的生產任務給了台積電，前提是要通過英特爾的認證。

格魯夫是個真正的朋友，英特爾是個嚴格的師傅，他們給台積電制定了魔鬼檢測。在當時半導體制程工藝還僅有二百多道環節的情況下，格魯夫要求英特爾的工程師們至少要在台積電的產線上，找出二百個問題。對於這種命令，英特爾的工程師們對每道工序要帶着“放大鏡”一個細節一個細節的去摳，而台積電的工程師們，則面臨着前一個問題剛剛解決，下一個問題接踵而至。

最終，台積電通過了英特爾的生產認證，這使得台積電終於獲得了主流廠商的認可。不過，此後的十餘年中，台積電依舊是在英特爾主導的技術進程下生存。

1990年，台積電突破6吋、1um製程，而英特爾的0.8um，在1985年的i80386上已經量產。

1993年，對於台積電來説，是個製程急劇進步的一年，這一年，在英特爾的幫助下，台積電實現了0.8um製程的量產，並逐步解決了0.6um的一些問題，突破了0.6um的重要技術，依附於英特爾技術支持的台積電，不僅通過了英特爾關於ISO 9001的質量體系認證，依靠張忠謀的資源，獲得了TI的訂單。

1991年成立的博通（Broadcom）和1993年成立的英偉達（NVIDIA），成為了第一代無廠半導體公司的代表，他們藉助台積電的工廠，開始生產不同於英特爾CPU的產品，並迅速成長為行業巨頭。1994年，台積電獲得了剛剛在美股上市的ST（ST Microelectronics，意法半導體）的訂單，也是從這個時候開始，台積電真正的成為無廠半導體公司們的“虛擬工廠”。

這一時期，無論是台積電，還是三星，其發展的製程工藝技術，都是委身和依附於以IBM/英特爾為代表的美國公司之下，他們一方面要依靠美國公司的技術支持，另一方面，在半導體產業合併浪潮和2000年互聯網泡沫之前，半導體公司大多還在堅持IDM模式來進行發展，台積電的製程，一定程度上會落後於IBM/英特爾，畢竟最新的技術，肯定是要自己優先使用。

1995年11月1日，奔騰Pro發佈，與奔騰Pro前後發佈的Windows95，與之構建了Win-Tel軟硬件聯盟，成為了個人電腦時代，最為強大的壁壘。

1997年1月8日，奔騰MMX發佈，這顆處理器，成為了奔騰I的絕唱，也是英特爾新制程的試驗品，他同時採用了0.6um與0.35um製程，最高頻率也飆升到了200MHz，集成的晶體管數量，達到了450萬個。

1997年5月7日，英特爾推出基於全新核心架構“Klamath”的奔騰II，奔騰II的發佈，延續了英特爾在製程上的持續領先，全系0.35um製程，並開始導入0.23um製程。

1998年是英特爾全面開花的一年。

首先，英特爾在1月19日發佈了基於“Deschutes”核心架構的奔騰II，啓用新系列命名，是為了完全的與上一年採用0.35um製程的“Klamath”區分開來，這一系列，全部採用0.25um製程，在131mm²的面積上，集成了750萬個晶體管。

其次，在6月29日，英特爾推出了全新的至強（Xeon）品牌，以替代之前的奔騰Pro，其目的是用於服務站，至強的推出，是英特爾進入專業服務器處理器的前奏，在之後的日子裏，至強進過數代的迭代，成為了使用最為廣泛的服務器處理器。直到今天，在全球主要的超級計算機中，除了中國的之外，幾乎都採用了至強的處理器。

8月15日，英特爾推出全新的、面向低端用户的處理器品牌賽揚（Celeron），至此，英特爾圍繞處理器，搭建了覆蓋低端市場、中高端市場、服務器市場的產品佈局，藉助這一佈局，英特爾進一步擴大了自己的優勢。

隨着Windows 98的發佈，Win-Tel聯盟的優勢進一步擴大，而英特爾在製程上對台積電的優勢，隨着個人電腦的普及，形成了全面的碾壓。

受到碾壓的，除了台積電，還有台積電的兄弟們，比如英偉達。在這一年的3月，英偉達與台積電達成全面戰略合作協議，英偉達將所有的圖形加速顯示適配器交給台積電生產，這一局面，直到2003年英偉達以IBM簽訂長期代工合約，才被打破。

這一年，台積電終於實現了0.25um的量產，並將之用到英偉達推出的全新顯卡RIVA TNT上。

為了擴大對晶圓代工廠的優勢，和縮小與IDM（尤其是與IBM及英特爾）的差距，台積電在1998年開始實施醖釀了長達五年時間、名為“羣山計劃”的戰略：

台積電給5家使用先進製程的IDM廠商制定專屬的技術支撐計劃，來適應每家企業不同需求。

這一戰略實施的本質就是“先做技術服務、輔助技術升級、更新設備產能，然後獲取訂單”。這五家IDM廠商包含了TI、ST、摩托羅拉、NXP等，都是當時並延續到現在的半導體巨頭公司。台積電通過與他們的合作，打磨技術、降低成本、提高良率，讓自己成為IDM廠商的備用生產車間。而對於無廠半導體公司來説，台積電本身就是他們的“虛擬工廠”。

這一戰略從1998年開始實施後，成為了後期台積電獨立體系的基礎。

1999年2月26日，英特爾發佈奔騰III系列處理器，在最初的四款產品中，英特爾保守的選擇了0.25um製程。從奔騰III 500E開始，英特爾導入了0.18um製程。

同一時期，台積電量產0.18um，這一製程最先用在了英偉達8月推出的GeForce 256，這是全球第一款真正意義上的GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理器）。

0.18um製程的量產，是台積電第一次與IDM廠商在製程數字上實現同步，不過其產能和良品率一直受到影響。而且，其技術仍舊是來自於IBM/英特爾主導的技術聯盟，從一定程度上來説，現階段的台積電依舊是作為IDM廠商技術的延伸，還不足以成為自身“製程之戰”的武器。

不過，這一情況很快會被改變，因為，台積電打造的武器，正在形成。

**英特爾不疾不徐，**台積電加速

1997年，IBM率先切入0.13um製程的研發，隨後，英特爾、TI也選擇進入新制程的競爭中去，如何在新制程的研發中獲得先機，成為了擺在台積電面前最大的挑戰。

此時，被半導體業暱稱“蔣爸”的蔣尚義入職台積電，這位半導體技術大牛，成為了台積電0.13um突破的最重要的領導者。

1998年時，張忠謀表示：

“摩爾定律在過去30年相當有效，未來10到15年應依然適用。”

2000年，IBM率先將0.13um銅製程推向市場，IBM找到台積電，試圖將該技術賣給台積電，使台積電繼續成為自己技術聯盟中的一員，繼續依附於自己的技術體系之中。

在通過一段時間的溝通後，台積電以IBM的0.13um製程不成熟而婉拒，轉而進行自主研發0.13um製程。

0.13um製程之所以重要，是因為這一製程是第一個溝道長度小於用於光刻的波長的製程，而且也是摩爾定律演進的重要的跨度製程，從大於光刻光波長到小余光刻光波長。

恰恰在這個時候，互聯網泡沫破裂，無數互聯網公司破產倒閉。半導體產業也受到極大的波及，台積電營收在這一年首次出現了下滑。不過，台積電的“羣山計劃”開始取得成效，此時的IDM廠商，搭建一條12吋、0.13um的產線需要25~30億美元，處在危機之中的IDM廠商們，切實感受到自建廠房的壓力，張忠謀的“羣山計劃”，在幾年的持續操作下，得到了收穫，台積電開始收穫IDM廠商的訂單。

另一方面，台積電將3D晶體管技術（FinFET（Fin Field-Effect Transistor，鰭式場效應晶體管）和FD-SOI（Fully Depleted Silicon-on-Insular，全耗盡型絕緣上覆矽））的主要發明人胡正明聘任為CTO。這項技術，簡單説來就是把晶體管排布方式從原來的平鋪改為立體堆棧，使得單位面積內能容納的晶體管數量更高。

蔣尚義帶領的團隊，依靠胡正明的帶來的技術，迅速找到了0.13um製程的突破口。同時，以餘振華為核心的研發團隊在新制程的研發中，還引入了Low-K Dielectric（低介電質絕緣）技術，全新的0.13um系統單芯片（System-on-a-Chip，SoC）銅/低介電係數（Cu/Low-K Dielectric）製程技術在台積電誕生。

這一技術，成為了台積電發展史上最為重要契機，他使得台積電第一次以IDM廠商在製程上並駕齊驅，而且重新將晶圓製造技術，定義為IBM/英特爾體系與台積電體系。

已升任台積電COO的蔣尚義力排眾議，決定跳過0.15um製程，直接量產0.13um製程。

此後，在胡正明任CTO的三年多時間裏，台積電形成了以胡正明為主導、蔣尚義為核心、餘振華為執行人的技術團隊，他們加速消化胡正明帶來的新技術，並不斷的在實驗室和量產過程中進行嘗試，以尋找更新的製程。

在摩爾定律的推動下，處理器在經歷了0.18um製程後，在2001年直接進入了0.13um製程時代。公開數據顯示，與0.18um製程相比，0.13um製程的氧化層可減少30%以上，工作電壓可達到更低，芯片面積更小，每塊芯片的成本變得更低，處理器/顯示芯片的競爭進入到最為激烈的時候。0.13um取代0.18um成為大勢所趨，而銅/低介電係數技術的引入，成為了芯片製造界歷史上一次重大的變革。

與台積電取得的成就相比，英特爾的步驟，依舊走得不疾不徐。依靠前三代奔騰系列的熱賣，和賽揚、至強的佈局，以及好基友微軟的給力，英特爾世界第一的位置，根本無法撼動，即使在台積電0.13um取得長足進步的時候，英特爾依舊按照自己的節奏，更新着奔騰系列。

奔騰IV系列，這顆英特爾歷史上，生命週期最長、產品序列最多、銷量最大的處理器誕生，自2000年11月20日推出，2001年1月3日發售，到2006年1月16日最後一個產品序列Pentium 4 HT 661推出並停止更新。

奔騰IV前後延續了至少5年，發佈了至少110顆不同型號的處理器，其製程橫跨了0.18um到65nm。既是英特爾在PC市場攻城拔寨的利器，也是英特爾在製程戰爭中持續領先的砝碼，同時也是英特爾新制程的試驗田。奔騰IV系列，是英特爾處理器發展史上的重要一環，是英特爾承上啓下快速發展的中堅力量。

與Pentium 4 HT 661在2006年1月16日一同出現在發佈會上的，是英特爾全新架構的全新品牌：酷睿（Core），這個品牌名，本身就是“核心”的意思。

帶着65nm製程到來的酷睿，拉開了小余波長光製程新的戰爭。

2000年與蔣尚義同時來到台積電的，還有一位真正的科學家，林本堅。

2002年全球芯片產業進入發展瓶頸期，摩爾定律也因此止步不前，如何從65nm製程，跨入到45nm，成為了阻擋在所有半導體廠商門口的攔路虎。

這一年7月，受比利時微電子中心（IMEC）負責人阿諾德（Bill Arnold）邀請，林本堅出席在比利時布魯塞爾(Brussels)舉行的157nm微影技術的研討會，林本堅在介紹“浸潤原理”的專題演講時，説了句“不得了，我找到了134nm波長的光波”，當大家聽到134nm波長的時候，157nm技術研討會，讓林本堅成為了主角。

此時的ASML依舊投入7億美元用來研發157nm光刻機，而英特爾的投入，超過了10億美元，加上尼康、佳能的投入，各大廠商在“卡殼”的157nm波長、45nm製程上，投入巨資仍不見成績。

林本堅回到中國台灣後，在張忠謀及蔣尚義的支持下，開始了“浸潤原理”商業化的研究。尼康第一家宣佈加入193nm、通過浸潤原理，利用水1.44的折射率，實現193nm÷1.44≈134nm波長的“浸潤式光刻機（Immersion Lithography）項目”，隨後，ASML宣佈放棄157nm的研發，也加入到193nm浸潤式光刻機的行列。

2004年12月，日本半導體展（SEMICON Japan）開幕，台積電正式推出已順利使用浸潤式光刻機生產的90nm芯片、並通過了相關的功能驗證。這台浸潤式光刻機，便是台積電與ASML聯合研發，由ASML生產的。

浸潤式光刻機技術的使用，是台積電第一次在製程上實現領先。如果説，張忠謀奠定了台積電前二十年的基礎，那麼，林本堅的浸潤原理，則使台積電在接下來的二十年中保持領先。

FinFET技術與193nm浸潤式光刻機在台積電的技術組合，使得“摩爾定律”得以續命，也使得製程得以繼續推進，“浸潤原理”得到了英特爾等半導體龍頭、設備商採用，並順利跨入了45nm製程節點，這一解決方案，也成為了國際半導體藍圖架構成為主流。

在台積電的官網上，這麼介紹90nm製程：

“浸潤式曝光技術改寫了全球半導體產業的光刻機規格。此項創新不僅進一步強化台積公司的技術領導地位，更協助全球半導體業突破摩爾定律的挑戰，得以繼續推進更先進的製程技術。”

一飛沖天的“夜鷹”

之後的故事就簡單多了。

台積電在蔣尚義的主持下，在2005年實現了65nm製程的量產、2008年實現了45nm量產、2009年實現了40nm量產。

英特爾方面，也同樣不甘人後，並駕齊驅，台積電的成就，並沒有掩蓋英特爾的光芒，英特爾世界第一的江湖地位，台積電還不足以撼動。

而與台積電、英特爾同時期的，三星、聯電及格芯的差距，在這一時期並沒有拉開。

在2009年台積電量產40nm製程的時候，英特爾的32nm已經量產，在製程上，雖然使用的是同樣的技術，但是，英特爾無疑是領先台積電一個代次的。

真正的轉折點，是16nm/14nm製程，2011年英特爾選擇了發展14nm製程，而台積電則選擇了16nm製程作為這一代次的演進技術。

最終，經歷三年的研發，英特爾在2014年實現了14nm製程量產，一年後，台積電的16nm製程到來。

2014年，成為整個半導體行業的分水嶺。

一方面，英特爾進入到了發展的瓶頸期。

這一瓶頸的源頭，可以追溯到2007年實施的“Tick-Tock”戰略，即“工藝年-構架年”模式。

“Tick”代表製程工藝提升，而“Tock”代表工藝不變，芯片核心架構升級。一個“Tick-Tock”代表完整的芯片發展週期，耗時兩年。

按照Tick-tock節奏，英特爾可以跟上摩爾定律的演進，大約每24個月可以讓晶體管數量翻一倍。

這個節奏，在2014年的時候，隨着14nm製程的量產，遭遇到了最大的阻礙。隨後，英特爾調整這一戰略，宣佈實施“架構、製程、優化” (APO，Architecture Process Optimization)的三步走戰略，也就是説，英特爾的一個更新週期變成“一年作為架構升級、一年作為製程升級、一年作為優化升級”。這意味着英特爾新制程的推進，變成了每36個月，晶體管數量才會翻一倍。

自2015年開始，英特爾在14nm製程節點上，已經停留超過4年時間，從Skylake內核（14nm）、Kaby Lake內核（14nm+）、CoffeeLake內核（14nm++），一直在更新14nm製程。原本其原計劃於2016年推出的10nm製程，經歷了多次推遲後，直到2019年年底才實現量產。

另一方面，同樣在2014年，台積電在張忠謀迴歸後，啓動了“夜鷹計劃”，其目的是為了在突破16nm製程後迅速進入10nm製程。為此，台積電召集了近 400 位研發人員，輔以豐厚的報酬和優渥的條件，讓這些工程師按照24小時三班倒的工作節奏，進行新制程研發工作，最終，他們勝利了，台積電解決了所遇到的技術挑戰，並在2017年實現10nm製程的量產，這一製程，最先應用到了iPhone 8上搭載的A11 Bionic芯片上。

台積電終於實現了對英特爾在製程上的全面超越，而且，與新老對手三星、聯電也拉開了一定的差距。

2018年，台積電率先推出7nm製程，可見台積電會繼續按照摩爾定律，推進晶圓製造的製程升級。

2019年將極紫外光刻 (EUV) 技術的7nm+製程量產，2020年5nm量產。接下來還有3nm和2nm也宣佈取得突破。

而英特爾，則一再推遲新制程的發佈。

**舊時代終結，**新王誕生

2014年8月，一本名為《製造繁榮:美國為什麼需要製造業復興》的書籍出版，作者在書中問到，美國重振製造業背後的真實意圖是什麼？製造業對於美國經濟發展具有何種戰略意義？產業公地到底是什麼？美國到底應該以哪種方式支持製造業發展？這些問題，成為了對奧巴馬政府的“靈魂拷問”。

作者堅稱：“當一個國家失去製造能力，就意味着喪失了創新能力。”

在台積電之前，大部分半導體公司都是自己設計芯片、自己建廠生產芯片的，這種就是所謂的IDM廠商，AMD、英特爾都是如此。不過，AMD在2009年剝離了CPU生產業務，成立了格芯（Global Founderies，GF），AMD變成了無廠半導體公司，主要靠格芯和台積電代工 。

放眼到全球的半導體產業中，英特爾幾乎是唯一的自產自銷的半導體巨頭了，並且在22nm製程節點，就量產了3D FinFET晶體管技術，領先台積電2年、1.5個代次的時間。

**但是IDM的模式代價也很大，那就是一旦工藝出問題，就會影響到一系列產品路線圖。**更重要的是IDM模式的成本越來越高，現在建造一座10萬晶圓月產能的10nm製程以下晶圓廠，投資是百億美元級別的。

英特爾投得起麼？投得起。

據統計，過去15年中英特爾在研發上一共花了1300多億美元，約合9118億人民幣。而在2020年，計劃投資是150億美元，除了7nm研發、生產之外，其中大頭還是投向了10nm製程。即便如此，英特爾在2020年，預計也只能量產10nm+製程，距離7nm製程，還有很遠。

有意思的是，在英特爾陷入製程困境的時候，台積電已經在大規模的擴建工廠和進行先進製程的佈局，2020年量產5nm製程，產能已經被蘋果、海思等吃掉。2021年上半年，台積電將進行3nm製程試產，2022年量產3nm製程，而且，其投資依舊維持在150億美元以上的高位，預計2021年更多。

但是相比英特爾全流程的投資，150億對150億是不對等的，研發、建廠是台積電的核心，英特爾則還要兼顧設計、封裝等流程。

2017年10月23日，台積電舉行了成立30週年的盛大慶典，光刻機製造商ASML、IP授權商ARM、GPU巨頭英偉達、手機芯片巨頭高通、模擬芯片巨頭亞德諾、無線設備芯片巨頭博通及蘋果的高層悉數到場，在各大半導體巨頭中，唯獨缺少了英特爾。

圍繞台積電“晶圓代工廠”為核心，集合了上游的設備商、授權商以及下游的客户，組成的聯盟，其牢固程度，似乎已經超過了Win-Tel聯盟，在移動互聯網時代及智能手機時代到來後，英特爾似乎開始力不從心。

經過數十年的演變，半導體製造業從最初的“一覽包乾”的IDM模式，在1987年開始分割，其分割的標誌就是台積電的建立，他重新定義了半導體產業，也開闢了基於“晶圓代工廠”的製造產業，和“無廠半導體公司”的設計產業。

整合，分工，成為了這個行業最為顯著的特徵之一，從出席台積電三十週年慶典的高層來看，這些龍頭公司們各自在自己細分領域內，依託自身的實力，將自身資源全部投入到最為核心的研發中去，然後相互配合、相互優化、相互信任，在數十年的演變中，不斷洗牌、更新和發展，形成了今天牢不可破的龐大產業。

當然，我們用不着為英特爾現在的落寞感到惋惜，即便在製程上落後，但是英特爾依舊是當今全球最強大的半導體公司，依舊是美國半導體的象徵，依舊在傳統電腦、服務器等領域獨領風騷，而且在進入的安全領域、企業級業務中同樣領先於全世界大多數的公司。

不過，隨着美國政府“重振製造業”及“美國優先”的政策下，英特爾6nm製程、18萬片晶圓、近2000萬片處理器的訂單，有可能成為一個“孤單”。從英特爾一向的作風來看，雖不能説英特爾輸掉了這場起始於英特爾的製程戰爭，但是，英特爾又拿什麼來翻盤呢？

要知道，給台積電站台的大佬中，可能隨便一位的江湖地位都比英特爾差不了多少，更何況是7位。

用彭博社的話來説，英特爾先進製程委託給台積電這一行為，預示着“一個由英特爾公司和美國主導世界半導體行業的時代的終結”。

而且，台積電的其他客户與英特爾有競爭關係，可能反對台積電優先處理英特爾的訂單。如果英特爾未來繼續在自己生產芯片，那麼台積電會不會為英特爾的訂單，進行擴大投資以滿足當下英特爾的訂單產能呢，我們不得而知。

按照摩爾定律，芯片製程的最小可以演進到0.1nm的物理極限，那麼，多年以後，芯片製程世界，還會翻天麼？

按照台積電公開信息推演，至少在接下來的五年內，英特爾趕上或超越台積電的可能性幾乎為零。悲觀一點地説，甚至可能永遠追趕不上。

參考資料：

1、姚劍波，楊朝瓊，曾羽，龍奮傑 等著.《大數據叢書系列：大數據安全與隱私》. 成都：電子科技大學出版社, 2017.07.

2、韋亞一．《超大規模集成電路先進光刻理論與應用》．北京：科學出版社，2016. 06.

3、謝志峯，陳大明.《一本書看懂晶片產業：給未來科技人的入門指南》.中國台北：早安財經，2019.09.