03.07 PC時代芯片霸主Intel在手機芯片市場毫無建樹,臺積如何興盛

PC機時代的電腦CPU市場,intel幾乎一家獨大,是不可爭議的霸主。

先看一下Intel在個人電腦市場的實力,據統計全球個人電腦市場的處理器市場Intel的份額為79.3%,AMD為20.6%,其他廠家近乎為零。而在服務器的處理器市場中,英特爾市場佔有率高達90%。這是在其它行業當中非常罕見的市場佔有率,稱其為壟斷也不為過。

PC時代芯片霸主Intel在手機芯片市場毫無建樹,臺積如何興盛

但是在發貨量更加巨大的手機市場,則完全是另外一番景象。

PC時代芯片霸主Intel在手機芯片市場毫無建樹,臺積如何興盛

2019年Q2的智能手機處理器市場份額統計顯示,第一為高通,收益份額佔有率達到40%,顯示了強大的實力。緊隨其後的2到5位分別為蘋果、三星LSI、海思和聯發科。蘋果的收益份額為20%,三星的收益份額為13%,近來增長勢頭強勁的華為海思排名第四,只佔據8%左右的份額。

大家需要注意的是,這是按照收益份額進行的統計,並不是按照發貨量,雖然華為海思出貨量增長很快甚至超過蘋果,但是海思芯片相對蘋果的A系列芯片要便宜不少,因此市場收益份額上自然要吃虧。

這裡面竟然沒intel什麼事,按理以intel芯片設計和製造的實力,手機市場不說能夠獨領風騷,但是再不濟也不至於完全沒有存在感吧?這是為何呢?

這要從芯片設計和加工分離的模式說起,手機芯片的老大高通,從來不生產哪怕一顆芯片,芯片老大不生產芯片,不生產,不生產,不生產,只做設計。

Intel因設計和生產捆綁的模式興起

在個人電腦興起的上世紀九十年代,誕生了三個巨頭,分別是藍色巨人IBM、操作系統巨人Microsoft、和芯片壟斷者Intel。Intel的崛起和微軟一樣,都是享受到了個人PC爆發式發展的巨大利益。當年的個人電腦製造商IBM,為了給消費者賣出更多的個人PC,採取了分包商策略,將許多技術外包給了第三方廠商製造,其中操作系統交給了Microsoft,而芯片供應則選擇了Intel。

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這一決定造就了圍繞微軟系統(MS-DOS)的整個生態系統,並最終締造了Windows帝國,奠定了Microsoft的統治地位。

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Intel的情況則略有不同,操作系統只是軟件,通過拷貝就可以簡單部署到新的PC上,處理器芯片卻是需要製造實體的部件。

當年IBM為了避免獨家供貨,堅持要在Inte之外再找一個供貨源時,Intel給IMB推薦了AMD公司,並把用於最初的IBM PC的8086和8088處理器的設計授權給了AMD公司,兩家一起生產intel公司設計的intel牌芯片,給IBM供貨。最初,AMD只是進行芯片的生產。

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合作了一兩年之後,又在IBM的極力推動下,Intel將80286的設計也授權給了AMD,第二次授權尤為重要,因為自此以後,AMD也具備了芯片設計能力。

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Intel的芯片在個人電腦領域的統治地位,要歸功於它與DOS/Windows的捆綁策略。DOS/Windows創建了一個開發人員和PC用戶組成的的生態市場,這跟今天蘋果ios創建的生態系統如出一轍,喬布斯的蘋果當年一定也借鑑了微軟的做法。而微軟的DOS/Windows都是捆綁運行在x86架構上的,只要微軟的操作系統興盛不衰,intel的芯片也將跟著興盛,而這一次,intel無疑賭對了。

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你可以理解為這是由IBM、微軟、intel共同形成的一個封閉生態系統,看來美國人在商業上對這種封閉系統情有獨鍾並且歷史悠久。

但是,這裡面唯獨多了一個原本只是次要供貨商地位的AMD,由於AMD獲得了Intel授權制造芯片,因此也就拿走了原本屬於Intel的一部分利潤。Intel相出的辦法是加強自己x86芯片設計和製造上的集成能力。也就是說,Intel不但投入大量資金研發更新、更快的設計(386、486、奔騰等),同時也會投入巨資研發更小、更有效率的製造過程。

這種策略在當時獲得了空前的成功,雖然AMD憑藉自己的努力推出了速龍64(Athlon 64)並摘取了當年處理器性能的桂冠,但在芯片生產方面方面卻遠遠不如Intel有錢,再加上Intel非法利用其在代工廠中的壟斷地位,要求AMD購買Intel生產的部件,AMD始終在芯片製造方面被卡著脖子。

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於是幾年之後,Intel不僅通過酷睿(Core)架構奪回了處理器性能上的領先地位,還採用了"鐘擺模式"新戰略(Tick-Tock Strategy指的是Intel公司的戰略規劃,工藝年更新制作工藝,架構年更新微架構),每隔一段時間就改變設計和製造工藝,使得AMD疲於應對,始終無法追上Intel的腳步。

臺積電模塊化方法的攪局

但就在同一時刻,臺灣正在醞釀著一場芯片製造業的革命。1987年,張忠謀(Morris Chang)創立了臺積電,其理念是"誠信正直、雙向承諾、創新、客戶信任"。

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張忠謀當年採取了跟其它製造商不同的策略,臺積電向它的客戶承諾,臺積電永遠不會用自己的設計與客戶競爭:公司只專注於製造,不參與芯片設計過程。

這在當時是一個非常新穎的理念,當時為數不多的幾家專注於芯片設計的廠家,都遇到了一個比較頭疼的問題,因為芯片製造商們會偷取他們的芯片設計。每當市場需求大於芯片產能的時候,芯片製造商就會降低別的廠家芯片的生產,轉而生產自己的芯片,這讓專注芯片設計的公司苦不堪言。

但是現在他們有了新的選擇,那就是臺積電,臺積電的這種模式,在當時的環境下,無疑是非常有吸引力的,跟臺積電合作不用擔心自己的芯片設計被竊取。

臺積電就在這種策略下不斷髮展壯大,同時,臺積電的這種模式也推動了純芯片設計公司的爆炸式發展,這些公司只關注芯片的設計,不用花巨資去建立芯片生產線。

例如,20世紀90年代末出現了一大批專注於圖像芯片的公司,而這些芯片幾乎都是由臺積電生產的。越來越大的業務規模使得臺積電能夠有充足的資金研發和專注於提升芯片生產工藝,逐漸追趕上了Intel。

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臺積電對Intel的壟斷在三個方面進行了挑戰:

· 許多新興芯片設計公司正在設計的產品能夠方便地繞過Intel進入市場,芯片設計完成只要去找臺積電生產就可以了。這其中大多數產品都基於開源的ARM(Advanced RISC Machines)架構,而且AMD公司最終也在2008年剝離出芯片製造業務,成為了專注芯片設計的公司。

· 由純芯片設計公司設計的專用芯片越來越多地用於本屬於通用處理器的領域。圖像芯片尤其適合機器學習、加密貨幣挖掘和其他"極其平行"的操作,這些應用方面很多甚至產生了自己的專用芯片。比如比特幣專用芯片,或Google的張量處理芯片(Tensor Processing Unit),這些都由臺積電生產,這大大擴展了純芯片設計公司的市場範圍。

· 同時,基於前兩條代工獲得的鉅額利潤,臺積電在與Global Foundries、Samsung等其他競爭者的競爭中,在新制造工藝方面的投資越來越多,逐漸在製造工藝方面建立了優勢。

Intel反受約束,市場判斷出現失誤

然而,Intel卻被它的集成方式制約。

它錯過的第一個機會就是移動互聯網設備,特別是手機。當時的Intel並不打算為iPhone製造ARM芯片,而是認為可以通過生產更高效的x86電腦芯片來取得更高的利潤。隨後等到iphone爆炸式的增長時,芯片就跟intel沒有任何關係了。

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Intel在非通用處理器,特別是圖像芯片上犯了同樣的錯誤。Intel的Larrabee(Intel的芯片代號)架構是個基於x86的圖像芯片,它完全是基於Intel的集成做出的項目預測,而不是要實際滿足市場的需要。最終,Intel的圖像芯片在與其它廠家競爭時敗下陣來。

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項目預測失敗後,Intel的圖像芯片也只能淪為通用顯示芯片,而在不斷湧現的新應用方式上卻毫無用處。

設計和生產工藝上開始落後

intel最近的危機卻出在了設計上,AMD創造了自己的Ryzen處理器(由Global Foundries和臺積電製造),並且把芯片製造工藝提升到了7納米的水平,而Intel的製造工藝由於失誤,還停留在三年前的14納米水平。

Intel在研發10納米制造工藝時明顯有些大意,或者說過於驕傲,在10納米工藝臨近量產時發現次品率太高,完全無法達到量產要求。Intel在沒有辦法的情況下,只能把它本來應該放在10納米上的新處理器設計轉移到14納米上,這就跟臺積電的7納米工藝拉開了兩代的代差。

PC時代芯片霸主Intel在手機芯片市場毫無建樹,臺積如何興盛

Intel的管理層在設計和生產的封閉系統裡待的太久了,因為封閉系統賺錢太過容易,intel缺乏足夠的競爭對手威脅,使他對技術提升的動力嚴重不足,對生產工藝的改進過於大意和遲緩,最終逐漸落後與時代。

集成帶來的巨大利潤和災難後果

多年來,Intel的集成模式帶來了巨大的利潤。每次面臨技術決策的時機,Intel的管理層都選擇了維持利潤和封閉的壟斷系統。Intel的這種集成模式讓它獲得了35年的輝煌,然而時至今日,這一模式卻限制了它的發展。

工藝的落後使得intel在手機芯片領域喪失了性能和功耗的競爭優勢,而且更嚴峻的是,在手機操作系統這個領域,微軟也失敗了。如果微軟操作系統能夠拿下三分之一的手機市場,憑藉與微軟的捆綁,intel或者還可以在手機芯片領域有一番作為,現在缺少了微軟這顆大樹,intel芯片性能又沒有優勢,就喪失了進入手機芯片市場的機會。

PC時代芯片霸主Intel在手機芯片市場毫無建樹,臺積如何興盛

企業在巨大的歷史慣性面前的轉身是極為艱難的,intel也是如此。



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