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拥抱数据时代 英特尔诠释IDM核心价值

作者:李健时间:2019-04-10来源:EEPW

记不起多久没有敲出过IDM这个词,在如今这个软件和互联网占据绝大多数传播比特的时代,一个代表着看似过时已久的半导体硬件企业运营模式的词也许早就该清除出前沿媒体人的大脑内存了。不过,聆听完最近的战略发布之后,IDM模式带来的核心优势在我的脑海里挥之不去。

本文引用地址:/article/201904/399373.htm

迎接全民数据时代,刚过知天命之年的在转型,从晶体管为中心向以数据为中心进行战略迁移,不过并不会放弃自己最传统的晶体管优势,而是要以此为基础突出强调在数据处理和分析过程中的全新应用优势。英特尔公司全球副总裁兼中国区总裁杨旭直言,英特尔携手产业伙伴和各行各业的用户,利用智能互联技术,深度挖掘数据红利,推动应用创新和落地。不过,面向未来更加多样化的数据形态和计算场景,如何释放数据红利,对计算力提出更高要求,为此英特尔将凭借六大技术支柱(包括、架构、内存和存储、互连、安全、软件)带来的指数级创新,提供多样化的标量、矢量、矩阵和空间计算架构组合,以先进技术进行设计,由颠覆性内存层次结构提供支持,通过先进集成到系统中,使用光速互连进行超大规模部署,提供统一的软件开发接口以及安全功能。英特尔中国研究院院长宋继强表示,通过超,英特尔可以集成不同架构、不同、3D、互连和oneAPI等技术创新,为客户提供更多的灵活性和更快的产品上市时间,全方位推动计算创新发展。

在数据整理以及应用方面,并不是英特尔所擅长的领域,但依托于处理器对数据进行分析和处理,则是英特尔这么多年来的拿手好戏。面对数据大爆炸时代的处理需求和人工智能浪潮,作为处理器的领导者,英特尔不需要像其他跟随者一样寄望借助专用芯片(ASIC)的强大指向性处理能力去弯道超车(半数以上新开发人工智能计算硬件以类ASIC的模式提升其计算效率),继续优化自己处理器的架构并发挥的价值,在通用计算平台上以软件实现同样的处理性能和效率才是王道。于是在六大技术支柱中我们看到了制程和封装,看到了架构,同样看到了内存和存储。如果我们把这几项技术结合到一起,就能发现英特尔的底气就是自己始终坚持IDM模式带来的核心优势。

要解决复杂而庞大的数据处理问题,要满足人工智能计算所需要的海量计算力与深度学习的灵活算法支持,要实现从终端边缘到云端数据中心的不同数据计算场景的通盘支持,数据时代需要的是高性能、具有经济成本优势,同时还可以高效的满足不同运算场景需求的硬件产品,英特尔作为IDM厂商给出的答案自然与众不同,通过特有的封装制程、架构与内存多个环节的革命性技术相融合,共同打造出面向数据时代复杂智能计算的新解决方案。道理简单做起来可不容易,不仅要求设计者对半导体底层工艺拥有深刻的了解,还需要考虑如何针对不同的处理器单元进行芯片内的封装互联以及资源协调,以及对处理器的架构和异构的流水线控制和计算任务分配重新构建,甚至还要求对片内高性能内存的性能和布局能够进行定制化开发,就这四点而言对一般的芯片公司除了第三条其他都需要跟不同的客户进行深度合作开发才能实现,而IDM模式下的英特尔实现起来则方便许多。

形象的例子可以从六大支柱技术中的底层创新来看,“Foveros”全新3D封装技术,通过以先进的封装技术作为基底,将多个“小芯片”(Chiplet)装配到同一个封装中。每个小芯片的尺寸可以更小,这样让单个晶圆上就可以容纳更多晶片。使用先进的封装技术通过极速互联将这些更小的晶片集成到一起,可以将逻辑芯片与逻辑芯片封装在一起,从而实现异构架构的芯片结构,同时还能支持对存储等单元的支持。数据时代需要多样化的计算架构,包括标量(Scalar)、矢量(Vector)、矩阵(Matrix)和空间(Spatial),最擅长实现这几个计算需求的分别是、GPU、AI和FPGA产品。通过近几年的收购和内部研发,英特尔在上述四种处理器类型方面均拥有业界顶尖水平的产品,利用独特的设计和制造模式,采用类似“Foveros”的3D封装和IP组合,可以搭建集成化最优的异构处理系统,并通过可扩展的软件堆栈释放强大的能力。另一方面,很多人将未来计算的瓶颈归咎于内存,英特尔正在重塑内存层级结构,利用其独特优势,使内存更靠近计算:通过将封装内存芯片和英特尔傲腾技术相结合,填补内存层级中的空白,从而在更靠近硅芯片的地方提供带宽,将更多数据放到更接近的位置,推动计算新时代。这一系列的动作,也只有英特尔这样的IDM厂商才能驾驭全部的过程。

IDM模式虽然需要高额的技术研发投入,但其对半导体生产链条的控制力能够为企业带来超越对手的竞争优势,特别是在复杂的高端数字芯片领域能够更好的发挥多环节协同研发带来的领先性。IDM模式的核心价值是什么?举个典型的例子,很多PC端的用户习惯于将英特尔称为“牙膏厂”,用以形容英特尔对产品升级和工艺演进的拖沓,从某种角度讲,把控了PC市场的英特尔面对亲密战友和竞争对手AMD放弃IDM模式后代工厂的不争气自然可以稳坐钓鱼台,即使AMD终于忍心抛弃了多年的GF,转向工艺制程更先进的TSMC,英特尔依然可以拿出超微缩技术在实际电路密度上与其他厂商先进一代的工艺打平。直接点比较,采用了超微缩技术的英特尔10nm工艺,从电路密度上来说,达到了竞争对手7nm的水平,这意味着单纯拼晶体管数量,英特尔即使工艺比对手晚一代,但实际芯片内的晶体管数量也能保持相近的水平。英特尔的处理器设计是通用架构的,效率上看起来没有太多优势,但适用范围广,而英特尔的工艺制程和封装则清一色的定制化研发,可以最大化发挥处理器设计的技术优势,从而生产出比代工厂通用工艺更具优势的产品。面向通用的设计加专用定制的工艺封装,实现的产品性能优势要比通用设计加通用工艺要来得直接得多。但是,从另一个角度来说,作为摩尔定律最坚定守护者的英特尔不会轻易放弃对这一守则的坚守,既然制程上前进的投入高昂而致使经济效益不突出,那么从封装方面向3D化演进同样是对芯片密度的一种提升,以先进的封装技术继续践行摩尔定律的发展轨迹,这也是IDM带给英特尔的竞争优势所在。

半导体产业发展的前40年是IDM的天下,几乎所有的半导体厂商只能采用IDM的模式将设计和制造一力承担的,此时的半导体产业清一色的重资产高科技,直白点说所有的技术领先性都是靠庞大资金投入堆出来的,恰恰是IDM模式的高度垂直化快速地将半导体产业的红利注入到各种庞大的电子系统中。摩尔定律的飞速发展,开创了集成电路的黄金时代,也将整个人类社会带入全面信息化的21世纪。随着摩尔定律将数字芯片工艺带入XXnm(深亚微米),加上行业IP授权模式的盛行,更有经济效率且更能帮助小企业快速发展的Fabless+Foundry模式成为轻资产时代的主流,除了英特尔和存储厂商之外,没有一家数字半导体企业依然自己掌控最主要的产能,而在保持向Xnm进军的厂商中,只有英特尔一家不是以代工和存储为fab主要收入来源。

但这并不是说IDM模式不好,如果硬要鸡蛋里挑骨头那就是这种模式需要高投入高产出,企业运营的成本效益不佳,无法支撑起半导体产业越来越低的毛利率。几年前半导体行业观察家莫大康老师曾经指出过,IDM模式下如果做不到45%的毛利率就会亏损,50%也就是勉强打平。想一想,现在具有自建工厂实力的数字半导体企业中,也就只有英特尔算是能稳定保持在50%的毛利率水平了。而当TSMC这样的代工企业将其毛利率都能做到45%之际,Fabless+Foundry模式的双赢局面似乎开始有所动摇,但深陷其中的Fabless企业似乎又无可奈何。毕竟没有几家Fabless公司可以像英特尔一样拿出每年超过150亿美元的资本性支出用于研发和工厂维护,即使三星和TSMC每年在工厂技术研发方面的投入都是50亿美元以上的。换个角度,如果英特尔选择代工厂作为主要的生产渠道,那么短期内的成本节省带来的不是企业利润的增加,而是产品溢价能力的不断降低,最终将其毛利率压缩到50%以下甚至更低。

借助独有的全定制化工艺优势和封装优势,英特尔可以将在架构和内存方面的技术更直接的体现在产品的全面优势上,另一方面,英特尔在异构和先进内存方面的技术研发,亦是依托先进工艺和封装技术的经验能够更有针对性的进行大胆尝试。也许英特尔从工艺节点上现在并不是跑得最快的一个,但作为曾经过去十几年半导体工艺方面的引路人,英特尔依靠着强大的IDM模式的优势,再一次将计算带入了全新的境界。



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