拿下最强光刻机，英特尔能反超台积电吗？

文 | 李健华编辑 | 刘芮周哲浩

来源：远川研究所

2020 年 10 月，三星太子李在镕专门去了一趟荷兰，目的非常明确：跟阿斯麦高层见面，敦促对方赶快交付三星订购的 9 台 EUV 光刻机，好让三星追赶台积电。三个月后，李在镕被起诉 “亲信门” 贿赂罪，当庭入狱。

李在镕入狱前还魂牵梦绕的 EUV 光刻机，是制造半导体的关键设备。一般来说，EUV 光刻机占整条半导体产线设备投资的 25%，能够用光 “雕刻” 出更先进的芯片。台积电制程冠绝全球，离不开它拥有全球数量最多、最先进的 EUV 光刻机。

放眼全世界，只有阿斯麦能提供光刻机。以至于阿斯麦曾说：“如果我们交不出光刻机，摩尔定律就会停止。”

不过，在追逐台积电这件事上最积极和激进的，还不是三星，当属昔日霸主英特尔。

英特尔新 CEO 基辛格上任以来，宣布将在美国、欧洲投资超过 1000 亿美金兴建晶圆代工厂，又收购以色列高塔半导体。今年 1 月，英特尔甚至截胡台积电，成功抢购第一台阿斯麦最新 NA 0.55 光刻机。更重量级的消息，是英特尔将开放授权 x86 架构，抢夺采取 ARM 架构的台积电客户。

过去一年以来，英特尔动作频频，就是要把台积电挑下马，重夺半导体制造霸主地位。磨刀霍霍的英特尔这回打得动台积电吗？

霸主的陨落

要回答打不打得过，首先得知道英特尔是怎么从山峰掉到山腰的。

2014 年，英特尔如日中天，生产出当时世界最先进的 14nm 制程芯片。随着晶圆代工行业利润越来越高，英特尔开始加大晶圆代工业务的投入，在各大场合自诩晶体密度世界第一 [1]。但没风光多久，英特尔就被台积电 + AMD 联盟赶超。

英特尔衰落的一切根源，就在于其坚持多年的 IDM 模式。

所谓 IDM，是指半导体生产的三大核心环节：设计、制造和封测，全产业链自己一手包办的模式。这种模式优势是生产能力强，能够全方位执行自身战略，劣势是企业生产战线长，投资成本大。

模式的劣势，在英特尔内部的滴答钟摆式策略（tick-tock）上显现了出来。这个规划按两年为周期，第一年 tick 是对 CPU 制程工艺的更新，第二年在新制程基础上进行 tock 架构升级。从公司部门来看，设计部门负责制程更新的设计与规划，技术与制造部门（TMG）负责让制程落地。

一直到 14nm 阶段，tick-tock 的节奏都还算紧凑。但在此时，TMG 开始执着于提升芯片晶体的密度而非制程，于是出现了 14nm+、14nm++、14nm+++ 业界奇葩现象，10nm 量产却遥遥无期。

好好的 tick-tock-tick-tock 节奏，硬生生被整成了 tick-tock-tock-tock。

TMG 的卡壳，也导致原本应过渡 10nm 的各大业务产能，被迫集体挤在 14nm。甚至逼得核心 CPU 产品部门对外公开喊话：“如果遇到紧急情况，会准备好外包部分制造业务，使用别人的代工厂。”

结果就是，忙于处理 14nm 产能大堵车的 TMG，再也无余力研发 10nm 和 7nm 的制程工艺，英特尔的制程工艺进度从此落后。

与此同时，台积电开创了晶圆代工模式，All in 半导体三大核心中的制造环节，制程工艺开始超越英特尔。

晶圆分工模式还拯救了英特尔的老对手 AMD。在整个 CPU 市场，原本 AMD 在 2016 年被英特尔打得只剩四分之一市场份额 [9]，眼看台积电制程日益先进，AMD 果断放弃 IDM 模式，卖掉自家格芯晶圆厂，投入台积电 7nm 的怀抱。

最终，AMD 凭借台积电先进制程和市场性价比，在 2021 年的 CPU 市场回升到四成左右的市场份额 [9]。

面对落后的局面，英特尔并没坐以待毙。2020 年，英特尔时任 CEO 斯旺把技术部门分权改组，同时推动废除 IDM 模式，要把半导体制造环节交给台积电代工，但还没真正实施就被赶了下台。

一年后，英特尔新任 CEO 基辛格上台，又是扩建产能又是开放架构抢客户，矛头直指台积电。

逆袭的底气

账面上看，英特尔作为纵横半导体 50 多年的老牌巨头，既有技术积累，又不乏资源优势。

从制程工艺来说，大部分人印象中，制程纳米数越小，代表工艺越先进。殊不知，真正衡量芯片制程工艺的核心指标，其实应看 “逻辑晶体密度”—— 只有密度越高，产品才越先进。

即便英特尔在 14nm 不断挤牙膏，拖到 2019 年才量产 10nm，而彼时台积电已经进入 7nm 制程，但如果把两者的逻辑晶体密度（单位：MTr/mm²）对比：英特尔 100.8，台积电 100，就会知道，英特尔 10nm 的技术水平与台积电 7nm 相当。

换句话说，TMG 当年做的也不完全是无用功。英特尔的技术水平在行业还是顶尖，完全有追赶台积电可能。

资源方面，文章开头提到的开放 x86 是一步狠招。按照英特尔新成立的代工服务事业部（IFS）工程副总裁 Bob Brennan 的说法，这是 “英特尔史上第一次将 x86 软核和硬核授权给想要开发芯片的客户 [3]。”

简单说，x86 是如今 PC 市场绝对主流的芯片架构标准，相当于微软 Windows 系统在电脑的地位。全球只有英特尔、AMD 和台湾威盛拥有 x86 架构的授权。英特尔凭借这一架构，在所有 CPU 市场处于龙头的位置。

如今英特尔开放这张入场门票当然是有条件的：客户想要获得授权，设计出芯片后，要找英特尔晶圆部门代工。消息一旦落地，势必会对使用 ARM 架构的台积电三星订单带来影响。

相比于内因，更利好英特尔逆袭的，还得是它的美国户口。这为英特尔带来双重特殊待遇：核心客户和关键设备。

核心客户方面，美国政府在相关政策支持会给它带来更多本土客户。

比如，去年 3 月英特尔重回晶圆代工业务后，在 7 月就获得高通和亚马逊两大核心客户订单，形成典型的美国同盟 [8]。一个月后，政府直接把国防部 “快速保障微电子原型商业计划”（RAMP-C）第一阶段晶圆代工订单，交给了英特尔为首的美国公司。

关键设备方面，全球任何一家晶圆代工厂，在半导体制造的关键设备上，都不可能绕过美国：EUV 光刻机唯一供货商阿斯麦接受美国长臂管辖；刻蚀机则被美国拉姆、应用材料把控；就连离子注入机也是美国维利安半导体的天下。

以阿斯麦为例，美国政府当年因为担心尖端技术落入外国公司，极力反对日本尼康加入 EUV 技术联盟。而当时只是小厂商的荷兰阿斯麦，不仅答应在美国建厂，还许下光刻机的美国零部件占比 55% 以上的承诺，才得以加入联盟。在资本层面，阿斯麦前三大股东都来自美国。

从这个角度来看，英特尔能得到最强 EUV 光刻机的优先供货权并不是一件令人意外的事情。

相比之下，无论是台积电还是三星，与美国的关系就疏远了许多。

台积电虽然是被美国扶持起来的盟友，但其 1987 年创办以来，台积电只在 1996 年到美国华盛顿州建设过 180nm 制程的晶圆代工厂。直到 2020 年，在懂王多次威逼利诱下，才拍板在亚利桑那州兴建 5nm 晶圆厂。

早在 2014 年，英特尔 70% 的处理器和芯片组晶圆就已经产自美国晶圆厂 [10]，至今在美国本土建有超过 10 座代工厂，这还没计算投资千亿美金的超级工厂。去年 6 月，英特尔 CEO 基辛格似有所指地在美国政治媒体《POLITICO》刊文喊话：美国应该重点扶植像英特尔一样的美国本土芯片厂商，而不是只在美国设厂的外国企业 [4]。

至于三星就更不用多言了。如果说英特尔是亲儿子，台积电是干儿子，那么三星是直接的竞争对手。

去年，美国要求台积电三星等半导体企业，交出自己的客户名单、销售、采购和库存等核心机密信息，美其名曰要让芯片供应链变得更透明，实际上，“谁不听话就等着被制裁” 的意味明显。业界甚至认为，美国有可能把这些资料转交给英特尔。

然而在这些优势的加持下，英特尔的反超并不像看上去那样板上钉钉，因为它还存在没解决的隐忧。

英特尔的隐忧

英特尔新 CEO 基辛格上任，释放出各种进击信号的同时，却也做了一件 “不吸取历史经验教训” 的事情：把前任想摒弃的 IDM 模式又搬了回来。

这个 IDM2.0 计划虽然会把部分先进产能外包给第三方代工厂，但英特尔会加强技术和研发路线，继续在内部完成大部分产品的生产。这也意味着，英特尔会坚持从设计、制造到封测三大环节的 IDM 模式。

这样一来，英特尔面临了两大隐忧：一方面，过去 IDM 的制程迭代慢的问题依然存在，另一方面，这个模式让它在全球的环境里 “四处为敌”。

制程迭代方面，IDM 意味着当它需要升级制程时，必须同步升级电路图、晶圆制造厂和封测厂，依然可能出现过去部门之间合作不畅的问题。

另外，从工序和成本上来看，IDM 的这种 “我全都要”，势必要比台积电的 “专攻制造” 要高出很多。要知道半导体迭代制程越先进，工艺难度越大，需要的核心设备也越贵。

以半导制造的核心设备刻蚀机为例：20nm 工艺的步骤约 1000 道，刻蚀占 55 道工序；一旦进入 7nm 工艺，全部工序提高到 1500 道，刻蚀也需要增加到 150 道 [5]。据 IBS 数据，一条 5 万片 / 月产能的产线，在 28nm 节点的设备投资额约 39.5 亿美金，而同样产能的 7nm 产线，则要花 114.5 亿美金 [5]。

可以说，IDM 的模式决定了，这些牵一发动全身的巨大成本，都需要英特尔自己全部承担。