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擁抱數據時代 英特爾詮釋IDM核心價值

作者:李健時間:2019-04-10來源:EEPW收藏

記不起多久沒有敲出過IDM這個詞,在如今這個軟件和互聯網占據絕大多數傳播比特的時代,一個代表著看似過時已久的半導體硬件企業運營模式的詞也許早就該清除出前沿媒體人的大腦內存了。不過,聆聽完最近的戰略發布之后,IDM模式帶來的核心優勢在我的腦海里揮之不去。

本文引用地址:http://www.ghlhk.icu/article/201904/399373.htm

迎接全民數據時代,剛過知天命之年的在轉型,從晶體管為中心向以數據為中心進行戰略遷移,不過并不會放棄自己最傳統的晶體管優勢,而是要以此為基礎突出強調在數據處理和分析過程中的全新應用優勢。英特爾公司全球副總裁兼中國區總裁楊旭直言,英特爾攜手產業伙伴和各行各業的用戶,利用智能互聯技術,深度挖掘數據紅利,推動應用創新和落地。不過,面向未來更加多樣化的數據形態和計算場景,如何釋放數據紅利,對計算力提出更高要求,為此英特爾將憑借六大技術支柱(包括、架構、內存和存儲、互連、安全、軟件)帶來的指數級創新,提供多樣化的標量、矢量、矩陣和空間計算架構組合,以先進技術進行設計,由顛覆性內存層次結構提供支持,通過先進集成到系統中,使用光速互連進行超大規模部署,提供統一的軟件開發接口以及安全功能。英特爾中國研究院院長宋繼強表示,通過超,英特爾可以集成不同架構、不同、3D、互連和oneAPI等技術創新,為客戶提供更多的靈活性和更快的產品上市時間,全方位推動計算創新發展。

在數據整理以及應用方面,并不是英特爾所擅長的領域,但依托于處理器對數據進行分析和處理,則是英特爾這么多年來的拿手好戲。面對數據大爆炸時代的處理需求和人工智能浪潮,作為處理器的領導者,英特爾不需要像其他跟隨者一樣寄望借助專用芯片(ASIC)的強大指向性處理能力去彎道超車(半數以上新開發人工智能計算硬件以類ASIC的模式提升其計算效率),繼續優化自己處理器的架構并發揮的價值,在通用計算平臺上以軟件實現同樣的處理性能和效率才是王道。于是在六大技術支柱中我們看到了制程和封裝,看到了架構,同樣看到了內存和存儲。如果我們把這幾項技術結合到一起,就能發現英特爾的底氣就是自己始終堅持IDM模式帶來的核心優勢。

要解決復雜而龐大的數據處理問題,要滿足人工智能計算所需要的海量計算力與深度學習的靈活算法支持,要實現從終端邊緣到云端數據中心的不同數據計算場景的通盤支持,數據時代需要的是高性能、具有經濟成本優勢,同時還可以高效的滿足不同運算場景需求的硬件產品,英特爾作為IDM廠商給出的答案自然與眾不同,通過特有的封裝制程、架構與內存多個環節的革命性技術相融合,共同打造出面向數據時代復雜智能計算的新解決方案。道理簡單做起來可不容易,不僅要求設計者對半導體底層工藝擁有深刻的了解,還需要考慮如何針對不同的處理器單元進行芯片內的封裝互聯以及資源協調,以及對處理器的架構和異構的流水線控制和計算任務分配重新構建,甚至還要求對片內高性能內存的性能和布局能夠進行定制化開發,就這四點而言對一般的芯片公司除了第三條其他都需要跟不同的客戶進行深度合作開發才能實現,而IDM模式下的英特爾實現起來則方便許多。

形象的例子可以從六大支柱技術中的底層創新來看,“Foveros”全新3D封裝技術,通過以先進的封裝技術作為基底,將多個“小芯片”(Chiplet)裝配到同一個封裝中。每個小芯片的尺寸可以更小,這樣讓單個晶圓上就可以容納更多晶片。使用先進的封裝技術通過極速互聯將這些更小的晶片集成到一起,可以將邏輯芯片與邏輯芯片封裝在一起,從而實現異構架構的芯片結構,同時還能支持對存儲等單元的支持。數據時代需要多樣化的計算架構,包括標量(Scalar)、矢量(Vector)、矩陣(Matrix)和空間(Spatial),最擅長實現這幾個計算需求的分別是、GPU、AI和FPGA產品。通過近幾年的收購和內部研發,英特爾在上述四種處理器類型方面均擁有業界頂尖水平的產品,利用獨特的設計和制造模式,采用類似“Foveros”的3D封裝和IP組合,可以搭建集成化最優的異構處理系統,并通過可擴展的軟件堆棧釋放強大的能力。另一方面,很多人將未來計算的瓶頸歸咎于內存,英特爾正在重塑內存層級結構,利用其獨特優勢,使內存更靠近計算:通過將封裝內存芯片和英特爾傲騰技術相結合,填補內存層級中的空白,從而在更靠近硅芯片的地方提供帶寬,將更多數據放到更接近的位置,推動計算新時代。這一系列的動作,也只有英特爾這樣的IDM廠商才能駕馭全部的過程。

IDM模式雖然需要高額的技術研發投入,但其對半導體生產鏈條的控制力能夠為企業帶來超越對手的競爭優勢,特別是在復雜的高端數字芯片領域能夠更好的發揮多環節協同研發帶來的領先性。IDM模式的核心價值是什么?舉個典型的例子,很多PC端的用戶習慣于將英特爾稱為“牙膏廠”,用以形容英特爾對產品升級和工藝演進的拖沓,從某種角度講,把控了PC市場的英特爾面對親密戰友和競爭對手AMD放棄IDM模式后代工廠的不爭氣自然可以穩坐釣魚臺,即使AMD終于忍心拋棄了多年的GF,轉向工藝制程更先進的TSMC,英特爾依然可以拿出超微縮技術在實際電路密度上與其他廠商先進一代的工藝打平。直接點比較,采用了超微縮技術的英特爾10nm工藝,從電路密度上來說,達到了競爭對手7nm的水平,這意味著單純拼晶體管數量,英特爾即使工藝比對手晚一代,但實際芯片內的晶體管數量也能保持相近的水平。英特爾的處理器設計是通用架構的,效率上看起來沒有太多優勢,但適用范圍廣,而英特爾的工藝制程和封裝則清一色的定制化研發,可以最大化發揮處理器設計的技術優勢,從而生產出比代工廠通用工藝更具優勢的產品。面向通用的設計加專用定制的工藝封裝,實現的產品性能優勢要比通用設計加通用工藝要來得直接得多。但是,從另一個角度來說,作為摩爾定律最堅定守護者的英特爾不會輕易放棄對這一守則的堅守,既然制程上前進的投入高昂而致使經濟效益不突出,那么從封裝方面向3D化演進同樣是對芯片密度的一種提升,以先進的封裝技術繼續踐行摩爾定律的發展軌跡,這也是IDM帶給英特爾的競爭優勢所在。

半導體產業發展的前40年是IDM的天下,幾乎所有的半導體廠商只能采用IDM的模式將設計和制造一力承擔的,此時的半導體產業清一色的重資產高科技,直白點說所有的技術領先性都是靠龐大資金投入堆出來的,恰恰是IDM模式的高度垂直化快速地將半導體產業的紅利注入到各種龐大的電子系統中。摩爾定律的飛速發展,開創了集成電路的黃金時代,也將整個人類社會帶入全面信息化的21世紀。隨著摩爾定律將數字芯片工藝帶入XXnm(深亞微米),加上行業IP授權模式的盛行,更有經濟效率且更能幫助小企業快速發展的Fabless+Foundry模式成為輕資產時代的主流,除了英特爾和存儲廠商之外,沒有一家數字半導體企業依然自己掌控最主要的產能,而在保持向Xnm進軍的廠商中,只有英特爾一家不是以代工和存儲為fab主要收入來源。

但這并不是說IDM模式不好,如果硬要雞蛋里挑骨頭那就是這種模式需要高投入高產出,企業運營的成本效益不佳,無法支撐起半導體產業越來越低的毛利率。幾年前半導體行業觀察家莫大康老師曾經指出過,IDM模式下如果做不到45%的毛利率就會虧損,50%也就是勉強打平。想一想,現在具有自建工廠實力的數字半導體企業中,也就只有英特爾算是能穩定保持在50%的毛利率水平了。而當TSMC這樣的代工企業將其毛利率都能做到45%之際,Fabless+Foundry模式的雙贏局面似乎開始有所動搖,但深陷其中的Fabless企業似乎又無可奈何。畢竟沒有幾家Fabless公司可以像英特爾一樣拿出每年超過150億美元的資本性支出用于研發和工廠維護,即使三星和TSMC每年在工廠技術研發方面的投入都是50億美元以上的。換個角度,如果英特爾選擇代工廠作為主要的生產渠道,那么短期內的成本節省帶來的不是企業利潤的增加,而是產品溢價能力的不斷降低,最終將其毛利率壓縮到50%以下甚至更低。

借助獨有的全定制化工藝優勢和封裝優勢,英特爾可以將在架構和內存方面的技術更直接的體現在產品的全面優勢上,另一方面,英特爾在異構和先進內存方面的技術研發,亦是依托先進工藝和封裝技術的經驗能夠更有針對性的進行大膽嘗試。也許英特爾從工藝節點上現在并不是跑得最快的一個,但作為曾經過去十幾年半導體工藝方面的引路人,英特爾依靠著強大的IDM模式的優勢,再一次將計算帶入了全新的境界。



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