Intel|英特尔的自我革命：要“接大腿”必须先拆分自己？英特尔的自我革命：要“接大

54 岁的世界级半导体巨头英特尔，正在经历一场痛苦和艰难的转型。这场转型实际上已经进行多年，因为近十年来来，英特尔不得不面临一个核心问题：在长期坚持的 IDM 模式下，其芯片制造技术和业务的发展已经跟不上时代变化的需求，并因此产生严重迟滞，影响了公司整体发展进程，尤其是在制程工艺上。
这种掣肘，不亚于一个长跑运动员断了其中一条腿。
2021 年 1 月，这场转型迎来一个重大转折点——曾经担任英特尔 CTO 的半导体行业老兵 Pat Gelsinger ，被任命为英特尔 CEO 。到如今，这一任命已经超过一年。

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从 Pat Gelsinger 上任一年来的情况来看，他的工作重心，放在了推动英特尔在芯片制造业务上的转型，比如说在去年 3 月宣布了 IDM 2.0 战略，成立了相对独立的晶圆制造部门 IFS（英特尔Foundry Service）并宣布多个合作伙伴，制定了新的制程演进计划，投资开建新的晶圆制造工厂，以及推动了英特尔与台积电在芯片代工方面的合作。
可以说， Pat Gelsinger 上任来的几乎所有努力，都是在试图把这条 “断了的腿” 接上，其核心就是 IDM 2.0 。
当然，接腿之事，并非一朝一夕之功，而且从实践上来说，也是颇为艰难——这不仅仅是技术问题，也是商业模式问题，更是企业发展战略问题。对于英特尔来说，这更是一场影响深远的变革，甚至会在很大程度上决定它乃至整个半导体行业的未来发展走向。
就目前来看， Pat Gelsinger 为英特尔开出的 IDM 2.0 药方，还没有在资本市场收受到认可。至少从英特尔的股价上来说，他还没有将英特尔拉出股价低迷的泥潭，甚至于英特尔目前的最新股价（48.95 美元， 2022 年 2 月 1 日）还低于他刚刚上任之时（57.58 美元， 2021 年 1 月 15 日）。
实际上，关于英特尔究竟该如何 “接腿” 一事，业内也颇有一些讨论。
比如说，知名科技博主Ben Thompson 日前在其个人博客上发表了一篇标题为《The Intel Split》的长篇深度博客文章，对英特尔的 IDM 2.0 战略表示肯定；但同时，他也结合英特尔的过往变革经历，从半导体行业的技术和商业逻辑出发，认为英特尔要想重振雄风，就应该将其芯片设计部门和芯片制造部门进行拆分，让二者独立发展——其观点在令人耳目一新的同时，也颇为引人深思。
基于此，雷峰网对这篇博文进行了不改变原意的编译，以下是正文内容：
英特尔的最新财报要到下周三才发——但在我看来，不管其 CEO 帕特·基辛格（Pat Gelsinger）对外界公布什么内容，关于英特尔真正值得关注的消息来自于台积电。
据《华尔街日报》报道，台积电方面表示，今年将会增加投资提升 47% 的产能，以应对全球芯片紧缺导致需求激增的局面，资本支出预算将达到 400 亿到 440 亿美元，创下历史新高度——去年这一数字为 300 亿美元。
对于这种规模的投入，彭博社采访人员 Tim Culpan 评价称，这是对同为晶圆制造厂的三星及英特尔的“警告”：
从技术角度来看，三星是与台积电实力最为接近的对手；不过三星还生产屏幕，并且将大量半导体相关投入用于生产台积电所不涉及的存储芯片，两者并不能等量齐观。
而英特尔在去年决定加入晶圆代工的行列，除了为自家品牌制造芯片外，未来也将为第三方客户提供芯片代工服务，以期与三星、台积电等代工厂进行较量。
但英特尔在技术实力上落后于这两家公司，并且讽刺的是，未来英特尔的高端芯片也将交由台积电代工。也许 Pat Gelsinger 有信心让英特尔追上领先者步伐，但在产能和资本投入规模上似乎还差得远。
而实际上更糟糕的是，英特尔在成为台积电的客户后，在降低了自身芯片制造规模的同时，也等于这一部分效益拱手让给了竞争对手，让台积电变得更为强大。
基辛格的芯片设计路径
我很喜欢 Michael Malone 在《三位一体（The Intel Trinity）》一书中引用的一句话：摩尔定律，与其说是一种定律，不如说是一个选择：
摩尔定律是一项半导体行业与其它行业的社会契约，也就是说，半导体行业继续努力在尽可能长的时间里维持摩尔定律的运行规则，而其他行业则为前者在飞速发展中产生的成果买单。摩尔定律之所以奏效，并不是因为它是半导体技术的固有特性；相反，如果某一天早上，世界上最伟大的芯片公司们决定停下技术进步的步伐，那么摩尔定律当晚就会被立即废除，有关摩尔定律的所有影响将在接下来几十年内消失。
摩尔定律问世于 1965 年，在此后 50 年里，上述选择落到了英特尔手中来做出，而其中的主要决策者之一正是 Pat Gelsinger 。
他在高中毕业后就加入了英特尔，在斯坦福大学读本科期间就参与了 286 处理器项目，接着在读硕士期间就领导了 386 处理器项目，等他硕士毕业，他已经是 486 处理器项目的老大——那时候，他才 25 岁。

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那时候，英特尔就已经是一家垂直整合制造商（IDM ， integrated device manufacturer），从芯片设计到制造的各个环节一手包办，与英伟达这种只负责 IC 设计或台积电这种只负责代工制造的企业完全不同——但如今，随着其他公司专注于芯片制造流程中的不同环节，这种整合程度已经随之不断降低。
然而，在 1980 年代，英特尔还必须搞定包括芯片设计在内的很多新挑战，关于这一点， Pat Gelsinger 在 2012 年的一篇题为《Coping with the Complexity of Microprocessor Design at Intel —a CAD History》的论文中对此有所阐述：
在 1965 年提出摩尔定律的论文中，戈登·摩尔（Gordon Moore）就曾表示，他所预测的芯片晶体管数量及性能的增长速度是不太可能持续的，因为芯片的复杂性不断提高，再加上产品设计上的需求可能使得实际结果跟不上他所预测的增长速度。不过激烈竞争的商业环境推动了技术的发展，使得每过两年新一代工艺下芯片的可用晶体管数量较前代翻一番，在架构发生变化的几年晶体管数量甚至增加 4 倍。在这个过程中，英特尔的微处理器设计团队，就需要想办法跟上工艺的飞速进步。
这种指数级的增长速度，在设计上是不可能通过成倍增加工程师来实现的——实际上，要想实现它，就必须在每一代处理器的设计中引入新的设计方法和创新型的自动化设计软件。这些方法和工具始终遵循了一些原则；比如说，提高设计抽象性，在电路和寄生建模（parasitic modeling）方面变得越来越精确，同时使用不断提高的层次、规律性和自动合成。
通常，当一项任务变得太痛苦而无法使用旧方法执行时，人们就会想出一种新方法和相关工具来解决问题。通过这种方式，工具和设计实践不断发展，总是在解决手头最劳动密集的任务。当然，工具的演变是自下而上的，从布局工具到电路、逻辑和架构。通常，在每个抽象级别，验证问题（Verification problem）都是最痛苦的，因此要首先解决它，而该级别的综合问题（Synthesis problem）则是在后续才得到解决。
这种设计与制造上的反馈循环，是前沿创新所必需的——正如 Clayton Christensen 在其《创新者的解决方案》一书中所提到的那样：
当产品功能及可靠性还不能满足特定市场层次客户的需求时，企业在竞争中必须尽可能将自己的产品做到最好。在这种竞争中，围绕专有架构打造产品的企业，相比那些依托模块化架构的企业更具优势，因为模块化架构所固有的标准化特性剥夺了工程师们的设计自由，导致他们无法进一步优化产品性能。
这也是基辛格在英特尔 486 处理器项目中所做的：
386 处理器很大程度上沿用了 286 处理器的逻辑设计，但到了486 处理器，设计则激进得多，它转向了流水线设计，集成了浮点单元，并加入了 8k 容量的片上缓存。由于较少沿用前代的设计，并且晶体管数量增加了 4 倍，因此芯片设计上面临巨大压力。我们本来打算通过堆人来解决问题，但问题在于我们有能力负担起这个团队、找到他们，培训他们以及有效地管理它们。最终我们为 486 项目组建了一个仅仅超过 100 人的设计团队……为了执行这一富有远见的设计流程，我们还构建了一个还不存在的 CAD 系统。
为了打造新的芯片，当时的英特尔，总是要摸索出一套新的方法和手段，作为它实现从设计到制造的全部努力的一部分。
英特尔的僵化
然而， 30 年匆匆过去了，英特尔在芯片制造上已不再保持领先——反而是不参与 IC 设计的台积电，成为了制造方面的领头羊。
对此，台积电创始人张忠谋曾对计算机历史博物馆表示：
其实，我在德仪和通用仪器工作的时候，曾看到很多 IC 设计师都有离职自己创办芯片公司的想法，但阻止他们离职创业的最大以及唯一的障碍，是他们无法筹集到足够的资金来成立一家自己的公司。
因为当时，行业内的普遍看法是每家半导体公司都需要自己制造，自己做晶圆，而这恰恰是半导体或集成电路行业中资本最为密集的部分。我注意到，这些人都想离开，但由于缺乏筹集大量资金建造晶圆厂的能力而放弃。所以我想，也许台积电作为一个纯粹的代工商可以解决这个问题。最终，台积电的存在，使得那些芯片设计工程师有机会成功组建自己的设计公司，并成为我们的客户，他们为我们构建了一个稳定和且不断增长的市场。
这也正如同 Clayton Christensen 在其《创新者的解决方案》一书中所说的：
一旦客户对于功能性和可靠性的需求被满足，他们就开始重新定义 "什么是不够好" 。而不够好的，其实是他们无法尽可能方便地得到其真正所需。他们开始愿意为更高的表现和在生产速度、便捷性、可定制化等方面的改进提升支付高额投入。当这种情况发生时，市场的竞争基础就发生了变化。
如今的台积电，很愿意为那些不具备晶圆制造能力的公司代工芯片——值得一提的是，如今这种模块化的芯片研发制造流程，离不开英特尔，尤其是基辛格当年在 486 处理器项目时代所构建的工具体系。他在上述论文中表示：
所有这些工具组合在一起形成了一个称为 RLS 的系统，这是第一个用于主要微处理器开发程序的 RTL 布局系统……RLS 之所以成功，是因为它结合了三个基本要素……这些元素中的每一个在孤立状态下都不足以彻底改变设计生产力，而必须是三者结合。这三个要素后来被 EDA 行业标准化并整合。这种系统成为所有 ASIC 工业的基础，也是无晶圆厂半导体工业的通用接口。
问题在于，习惯于在工具和流程上自己搞一套的英特尔，已经逐渐与行业脱节。
尽管英特尔也与 Synopsys、Cadence 这样的 EDA 提供商有所合作，但它的大部分芯片设计流程是在英特尔自己开发的工具上完成的，并且对自家的晶圆代工厂做了针对性优化。这使得其它第三方企业在过去很难去选择英特尔为自己代工芯片，成为 Intel 的第三方自定义代工客户。
更糟糕的是，英特尔过去浪费了大量时间去打造那些（以前曾经有利于差异化，但如今已经是标准化商品）的工具。
关于这一点， 2021 年 3 月基辛格在英特尔的芯片代工服务（IFS）的相关公告中提到它支持Synopsis 和 Cadence ，这倒是好事——如果连行业标准的设计工具和 IP 库都不支持，英特尔的芯片代工服务很难获得市场青睐。
而去年基辛格提到 IFS 只是英特尔 IDM 2.0 战略的一个组成部分，这正是我所赞赏的。
所谓 IDM 2.0 主要包括：
① 英特尔自己生产制造本品牌研发的一部分芯片（IDM 1.0）；
② 一部分高端芯片交由台积电这样的第三方代工厂生产；
③ 然后是 IFS ，也就是英特尔为其他客户提供的芯片代工服务。
我很早就一直在呼吁成立类似 IFS 这样的部门，甚至在去年，基辛格演讲前的一个月，建议他把英特尔在公司架构上进行拆分——而 IDM 2.0 的提出，表明它可能还不会走到这么远，考虑到 IDM 1.0 带来的历史惯性，这可以理解。
但是随着我对 ② 的思考越来越多，并考虑到它与其他板块的关联，我开始思考：我离我所提出的（分拆英特尔）的建议，是不是（比我所意识到的）更近了。
微软与英特尔
2018 年，我曾在一篇题为《Windows 的终结》的文章中，追溯微软在 Satya NaDELLa 的领导下所发生的显著转变。
Satya Nadella 作为微软 CEO 的第一次公开活动，是发布 iPad 版 Office（这其实是他的前任鲍尔默发起的项目，该项目因为 Windows Touch 的延迟一直没有发布）。不过真正重要的是， Satya Nadella 大张旗鼓，并借此动向向公司其他成员发出了一个信号：Windows 不再是 Office 的必需。
不仅如此，就在同一周，他将 Windows Azure 改名为 Microsoft Azure——传达的是同样的信号。
当 Pat Gelsinger 谈到将选择台积电为英特尔代工芯片时，我立刻就想到了上面这件事。实际上，有关台积电代工的决定，其实也是由英特尔上一任 CEO Bob Swan 发起的。只是，外界都认为英特尔选择台积电代工是权宜之计，一旦它取得技术突破，它就势必在晶圆代工方面与台积电进行竞争。
实际上，这也是本文在开头所隐藏的设想。
同时，这也是为什么我在开头表示台积电扩大资本支出是一个重要消息——台积电扩大资本支出的主要推动力似乎是源自英特尔。来自 Digitimes 的报道显示：
据业内人士透露，台积电计划在中国台湾北部新竹的宝山地区设立新的生产基地，为英特尔生产 3nm 芯片。消息人士称，台积电将部分场地改造为 3nm 流程制造，该场地的设施名为 P8 和 P9 ，最初是为 Sub-3nm 工艺技术研发中心设计的。消息人士称，台积电宝山工厂的 P8 和 P9 每个月将各自能够处理 2 万块晶圆，并将致力于完成英特尔的订单。
消息人士指出，台积电打算将其英特尔芯片生产与苹果芯片生产区分开来，因此决定将其致力于满足这两大客户订单的 3nm 工艺生产线分开，此举也是为了保护两大客户各自的机密产品。消息人士指出，英特尔的庞大需求可能足以说服台积电对其纯晶圆代工厂的制造蓝图进行修正，而双方的合作关系也可能是长期的。
作为硬件和软件领域的两大巨头，英特尔与微软都被其发展历史所束缚，它们的商业版图建立在计算机在软硬件维度的两个相反尽头，前者是原子，后者是比特。两家厂商都对其曾经的商业模式基础有过不可动摇的信念——对微软而言，这种基础是 Windows 在 PC、服务器等领域的影响力；对于英特尔来说，晶圆制造也曾经是它的一时之优势。
然而，在纳德拉改变微软的发展战略前，他不得不摆脱 Windows 带来的种种遗留问题——如今，基辛格想在英特尔做同样的改变，意味着他就必须针对自有制造工厂做出的变革。
再看上面所提到的 EDA 问题：在过去，说服英特尔的工程师们放弃自有解决方案去采用行业标准方案是一件很困难的事，因为受益的只是潜在的代工客户（但对英特尔自己不利），这也是之前它的定制代工业务失败的主要原因之一。
但是，如果英特尔要依托台积电制造芯片，那它别无选择，只能看齐行业标准。
此外，如同 Windows 需要发挥自身优势赢得竞争而非指望 Office 或 Azure 的支持那样，未来高端 x86 芯片的制造已不再由英特尔自己的工厂垄断，则英特尔的代工业务必须直面与台积电的竞争——不仅仅是去争取第三方客户，同时也要争取自家芯片设计团队的订单。
拆分英特尔
过去，当我谈到英特尔应该进行拆分时，我关注的是其中的激励因素：
芯片设计与制造的一体融合是过去几十年英特尔的护城河，但现在这种融合已经变成阻碍两大业务部门（设计和制造）发展的桎梏，一方面英特尔的芯片设计被工艺制程等制造方面的因素所束缚，另一方面这种融合不利于激励制造部门。
在芯片领域，搞设计的往往有着更高利润，像英伟达的毛利率在 60% 到 65% 之间，而负责代工英伟达芯片的台积电毛利率则是接近 50% ，由于一手包办设计与制造，英特尔传统上利润率更接近英伟达，所以英特尔制造部门总是优先搞定自家芯片的事，这意味着对其它潜在客户提供的服务可能要差些，也意味着缺乏持续改进以适应客户需求的动力。这还涉及客户信任方面的问题：英特尔的友商会放心把自己的芯片交给对手来代工吗？尤其是在英特尔倾向于优先满足自家芯片制造需求的情况下。
解决这个问题的唯一办法就是剥离英特尔的制造业务。当然，构建与第三方客户的合作在技术上需要时间，更不必说庞大的 IP 库了。不过基于在竞争中生存下去的动力，英特尔的制造部门在独立成为企业后，并不难完成这样的转型。
显然，英特尔并没有被拆分，但从台积电专门为其投资设厂的情况来看，基辛格已经认识到现有业务架构的束缚，并尽一切努力摆脱它。
所以，目标似乎越来越清楚，就是 “肢解”（De-Integrate）英特尔——也就是说，作为设计公司的英特尔，基本上是无晶圆厂的，将其业务交给世界上最好的代工厂，不管代工厂是否是英特尔自己。
与此同时，作为制造公司的英特尔必须自食其力（当然，拥有 x86 IP 块的独家访问权，可以作为其吸引独立芯片设计公司的好筹码），即使是英特尔自己的 CPU 也不例外。
基辛格的格鲁夫时刻（Grovian Moment）
目前我们还不清楚英特尔的战略转型能否成功，考虑到建设晶圆厂的成本之高，以及维持其满负荷运转的重要性，显然这是相当具有风险的，并且外包一部分制造业务的做法将让台积电变得更为强大（毕竟台积电拥有了苹果之外的另外一个重大客户）。
然而，从英特尔过去十年的发展表现看，维持现状风险可能更大，因为工艺水平陷入困境的制造部门会拖累芯片设计。
这又让我想起了摩尔和安迪·格鲁夫让英特尔从内存业务转型的故事：
英特尔最初是一家主营内存业务的公司，凭借推出首款金属氧化物半导体 SRAM 和第一款商用 DRAM 在业内名声大噪，正是内存业务为英特尔带来了第一桶金，彼时他们把最好的员工和设备都投在了内存上，并坚信内存是其技术驱动因素，让其它所有业务——包括刚起步的微处理器得以展开。正如安迪·格鲁夫在《只有偏执狂才能生存》一书中所言， “我们的优先级由我们的认知所定义，毕竟， memories were us 。”
问题是， 20 世纪 80 年代中期，来自日本的竞争者们在政府的资金支持下以更低的成本生产出了更可靠的内存，英特尔在这样的竞争中举步维艰。
安迪·格鲁夫曾回忆：
1985 年中的某个时候，我们已经在迷茫中徘徊了一段时间，当时我与董事长戈登·摩尔讨论英特尔所面临的窘境……我问戈登：“如果董事会把我们踢出去并任命一个新的 CEO ，你认为他会怎么做？”戈登毫不迟疑地回答：“他会让我们放弃内存业务。”我有些木然地盯着戈登，然后说道：“那我们何不自己动手？”
作为英特尔首任 CTO 的基辛格，曾被认为是英特尔下一任 CEO 的人选，但 2009 年他选择了出走。他离开的十年来，英特尔挣扎于旧的架构和模式下，不再是那个曾经打造出 486 处理器以及相应的工具的自己。
但现在，基辛格已经重返英特尔——如果英特尔想要成为一家伟大的芯片设计公司，以及一家伟大的芯片制造公司，那么有一件事就必须进行：将二者拆分开来。
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Intel|英特尔的自我革命：要“接大腿”必须先拆分自己？

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