暢秋 半導體行業觀察
本週，關於華為芯片，又傳出了幾則吸引眼球的消息。首先，是三星在爭取華為5G手機的處理器訂單。華為的中高端手機一直都是用自家海思的麒麟系列處理器，而中低端手機有相當一部分處理器是外購的，主要來自高通和聯發科，隨著貿易限制這柄達摩克里斯之劍的出現，來自高通芯片的不確定性正在增加，使得華為很可能在聯發科之外，尋求新的合作伙伴，特別是5G手機方興未艾，其市場前景十分可觀。在這種情況下，三星有理由加入。
其次，是華為剛剛發佈了P40手機，與此同時，還推出了GaN充電器，有消息稱其採用了華為自研的GaN功率器件。當然，這則消息的真實性還有待確認。不過，華為自研以GaN為代表的第三代化合物半導體芯片已經不是什麼秘密了。
再有，據外媒報道，華為韓國公司將在今年成立雲計算和人工智能業務集團，以打入由英偉達主導的GPU服務器市場。該媒體表示，華為目前正在為這家新集團招聘人才，包括英偉達的前、現任員工以及高管。也就是說，如果此消息真實的話，華為已經，或者準備自研GPU芯片了。
華為自研芯片已經不是什麼新聞了，但每次有相關消息爆出時，依然是當天業界的焦點。從基站到手機，從處理器到射頻PA、電源管理，從傳統芯片到新的AI架構，華為涉獵的芯片範圍越來越廣。
作為產業鏈下游的設備研發和製造商，華為早就開始向上遊的芯片業滲透了，這在很大程度上屬於無奈之舉，因為該公司十幾年前就看到未來那柄非市場因素的達摩克里斯之劍遲早會到來，因此，華為一直在其基站、企業IT設備和手機上使用的芯片方面，採取兩條腿走路的策略，即國際合作/外購與自主研發同時進行。
實際上，芯片“備胎”策略和計劃，不止發生在以華為為代表的設備廠商身上，在其上游的芯片IDM，以及下游的互聯網企業，也都有體現，只不過尋求芯片備胎的出發點不同，有的是非市場因素驅動的，典型代表就是華為；而更多的是純市場因素和商業考量的結果，絕大多數芯片IDM和互聯網企業和雲服務提供商都屬於這種情況。
IDM拓寬芯路
老牌的IDM，如英特爾和德州儀器（TI），在創業初期，大都是以做存儲器發家的，而以RAM為代表的存儲器，是集成電路（IC）產業初期的主要量產產品，也是市場需求量最大的IC品類，到今天依然如此，在一定程度上，可以將存儲器比喻為集成電路業的活化石。
下圖為IC Insights給出的2019年全球排名前15位的半導體廠商榜單，以IDM為主（10家），其次是4家Fabless，還有一家晶圓代工廠。
圖中排名前5的半導體企業，都與存儲器或多或少地有關係。其中，三星、SK海力士和美光的營收主力都是存儲器，而行業老大英特爾除了CPU外，存儲器（最知名的傲騰系列）也是其重要的業務板塊，況且，半個世紀前剛起步的時候，英特爾就是做存儲器的。
在1970年代，英特爾的存儲器做得風生水起，該公司也因此發展壯大。後來，因為行業競爭愈加激烈，以及經營策略等原因，使得英特爾的存儲器業務每況愈下，也就是在那時，該公司啟動了CPU業務，當時，這就是其存儲器業務的備胎。由於看準了行業發展方向，而且入手很早，該公司逐步佔領了CPU市場，併為其營收帶來了巨大貢獻，於是在1980年代，該公司逐步將發展重點放在了CPU業務上，並一路高歌猛進，發展成了今天的樣子。當然，英特爾也一直沒有放棄存儲器這門古老而極具生命活力的生意，而且也在進行著創新，其傲騰存儲產品在業界特色鮮明。
而在一統CPU江湖之後，英特爾也存在著危機。由於沒有在手機處理器上制定“備胎”計劃，使得該公司錯過了這個巨大市場的發展窗口期，意識到問題之後，試水了幾年手機處理器，最終鎩羽而歸。
總結經驗教訓，特別是AI發展已成大勢，而且很可能在不久的將來顛覆傳統芯片，英特爾在AI芯片方面不斷加大投入，從雲端到邊緣側，再到終端，英特爾先後收購了多家AI芯片企業，有成功的，也有失敗的案例，不過總體發展方向是好的。相信在未來很長一段時間內，無論是在應用還是在營收方面，AI芯片會是英特爾CPU的重要補充和輔助力量。而隨著AI專用處理器的逐步成熟，以及應用的全面落地，將來，AI芯片很可能會顛覆傳統的CPU，不過，這還需要較長的時間。
三星和SK海力士是韓國芯片業的頂樑柱，而存儲器是這兩家廠商的營收主力，在行情好的時候，能賺的盆滿缽滿，行業排名都進了前5，但在景氣度差的時候，它們的營收大降，波動較大。
因此，從2019年開始，這兩家廠商都制定了新的企業發展規劃，就是要逐步擺脫對存儲器的依賴，找到新的芯片品類增長點和業務支撐。
2019年4月，三星宣佈了一項大型投資計劃，在2030年前投資133萬億韓元（約合1157億美元）加強半導體業務。根據三星的計劃，133萬億韓元的投資中有73萬億是技術研發費用，60萬億韓元是建設晶圓廠基礎設施，而三星的目標是在2030年，不僅保持存儲芯片的領先地位，還要成為邏輯芯片領導者。
三星作為一家超級IDM，業務覆蓋了從上游的芯片設計，到下游的商用和民用終端設備，在全球範圍內，類似這樣的企業是很少的。這樣的業務規模也使其芯片種類和業務繁多，除了存儲芯片和晶圓代工業務外，該公司下一步要強化的就是面向未來應用的、高性能的邏輯芯片，包括各種處理器和AI芯片。
同年2月，SK海力士也提出了類似的計劃，將投資1070億美元建設四家晶圓廠，在韓國首爾以南450萬平方米的場地上，會在2022年開始建設兩座新的存儲芯片晶圓廠。
除了存儲芯片，SK海力士還在晶圓代工和CIS（CMOS圖像傳感器）方面加大著投入，以提升其芯片業務廣度。
晶圓代工方面，SK海力在韓國本土，以及中國的無錫，都有新的工廠建設。另外，該公司前些天參與收購了MagnaChip在韓國清州市的晶圓代工廠，以擴大其 8英寸晶圓生產線。
CIS方面，SK海力士於2014年收購了Siliconfle，從2017年起，SK海力士向其CIS部門投入了更多的資源，加速推動1300萬以上像素CIS的研發，並把M10廠DRAM生產設備移往M14廠，M10廠內騰出空間用於生產CIS。
SK海力士可謂是CMOS領域的一匹大黑馬，在非常短的時間內就擠進了全球CMOS圖像傳感器廠商排名前十位。來自Yole的統計顯示，該公司2015年就排在了全球第8的位置，目前排名前6。
晶圓代工看重存儲
作為晶圓代工業的老大，臺積電也與存儲器有著越來越多的聯繫。
2019年，臺積電CEO魏哲家和董事長劉德音就曾經表示過進軍存儲業務的可能性，也一直在評估。其主要原因也是看到了AI芯片的巨大發展前景。
數據中心的功耗佔了近一半的營運成本，而人工智能更加劇了這些成本，過多的能源消耗，將增加芯片廠商的成本。對此，劉德音稱，要解決這個問題，必須整合存儲、邏輯與高帶寬互連，打造真正的3D集成電路。也就是要打破傳統的“存儲牆”，建立新的架構，這就需要提前佈局存儲芯片業務。
2017年，臺積電向業界發佈了eMRAM（嵌入式磁阻式隨機存取存儲器）和eRRAM（嵌入式電阻式存儲器）技術，目標是要實現更高效能、更低能耗以及更小體積，以滿足未來行業全方位的運算需求。
另外，嵌入式存儲器具有超高耐用性，無論是對環境溫度的容忍範圍還是存取的次數，都遠超傳統解決方案，因此，嵌入式存儲技術，不僅能解決能效問題，更可以將其運用在其他特定市場。
雲服務需要更多選擇
以谷歌、亞馬遜、微軟和阿里巴巴為代表的大型互聯網和雲服務提供商，無論是在雲端，還是在邊緣側，都在尋找並替換著傳統的CPU或GPU。
在雲端，典型代表就是谷歌自研的TPU，它比GPU更適合進行雲端的AI計算和處理。此外，Arm處理器近兩年在服務器中的應用也是業界關注的焦點，雖然爭議很大，且商用案例很少，但這並沒有澆滅多家企業投身於Arm服務器芯片研發和推廣的熱情，如華為和Ampere等。確實，隨著Arm架構性能和算力的增強，其在服務器，特別是邊緣側雲計算的應用還是值得期待的。一方面，相對於雲端，邊緣側的算力要求沒那麼高，而對低功耗的需求較強，這正符合Arm架構的特點。再有，邊緣側與終端側緊密相連，而Arm在移動端的生態很成熟，能夠更好地相融。
結語
無論是設備企業，還是芯片IDM，或是下游的雲服務商，都在傳統常備芯片的基礎上，佈局著“備胎”。這樣做，有的是為了應對將來很可能要面對的風險，有的則是為了把握未來競爭的主動權。
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