從1994年面對Cyrix的挑戰,時任CEO桑德斯喊出“真漢子得有晶圓廠(Real men have fabs)”,到2008年正式剝離制造業務,AMD差不多花了14年時間。作為IDM模式堅定支持者,AMD的老對手英特爾一直是坐在鄙視鏈的頂端,笑看AMD在晶圓制造上反復折騰,制造工藝比競爭對手領先一到兩代,也是英特爾過去的驕傲。但到2014年14納米晶圓制造工藝延遲推出時(應于2013年推出),英特爾已經難以滿足“鐘擺策略”要求的兩年升級一代晶圓制造工藝的節奏,因而嚴格來說,摩爾定律在2014年就已經失效。
此后,英特爾10納米工藝難產,不斷延伸的14納米改良工藝,讓英特爾引以為傲的制造工藝,幾乎成為行業笑話,而臺積電也在這個期間正式完成了對英特爾制造工藝的超越,真正成為引領半導體制造工藝發展的龍頭企業,這距離臺積電成立,差不多花了40年時間。

IDM,即Integrated Device Manufacturer的縮寫,直譯為整合元件制造商,是指同時具備了晶圓制造與芯片設計能力的廠商。在半導體產業發展早期,所有芯片公司都是IDM廠商,因為當時產業分工尚不充分,別說晶圓制造了,就是封裝測試和設備也得自己干,所以并沒有IDM與無晶圓模式之分。
隨著產業日益成熟,特別是晶圓制造產線投入成本的快速上升,讓從業者開始思考,是不是做芯片就一定要建工廠。1984年,賽靈思(Xilinx,現已經被AMD收購)成立,這是史上第一家芯片設計公司,但當時專業晶圓代工廠尚未出現,賽靈思創始人之一Bernie Vonderschmitt通過之前的工作關系找到了日本精工來代工,從此無晶圓模式(Fabless,即無制造工程模式)正式開啟。

所以嚴格來說,臺積電或聯電并不是無晶圓模式的首創者。但這兩家公司的出現,為無晶圓模式的快速發展奠定了基礎,因為如果沒有專業的晶圓制造代工廠,那么芯片設計公司只能利用IDM廠商的富裕產能來生產自己開發的芯片,這就埋下了供應不穩定的隱患。專業代工廠的出現,讓芯片設計公司可以無后顧之憂地進行自己的產能規劃,放心大膽地投入到新產品開發中,而不用擔心產能不夠用。
但在無晶圓模式的早期,代工廠的技術積累還不夠,資金也不雄厚,與英特爾等擁有先進半導體制造工藝的廠商相比,工藝代差較大,那時候有晶圓廠往往是優勢,所以有晶圓廠的桑德斯在面對無晶圓廠的Cyrix時,才說出了那句讓他名留產業史的狂言:真漢子得有晶圓廠。
而根據John East在Semiwiki的回憶,“真漢子得有晶圓廠”這句話,其實不是桑德斯最早說的,這句話始于賽普拉斯(Cypress)半導體創始人TJ Rodgers接受采訪時所說。TJ Rodgers也在AMD短暫工作過,后來創立賽普拉斯,他是一個老派的人,堅信晶圓制造、器件物理和晶體管級電路設計的必要性。當然,賽普拉斯最后也逐漸無晶圓化,最終被英飛凌收購,在被英飛凌收購之前,TJ Rodgers被趕出了董事會,有他在,賽普拉斯估計賣不了。
與IDM相比,無晶圓模式具備幾大優勢。首先,無晶圓模式極大降低了半導體行業準入門檻。半導體誕生之初,建廠成本在數百萬美元之內,但經過二三十年發展,建廠成本已飆升到過億美元,過高的前期成本,讓很多對半導體產業有興趣的人知難而退。
無晶圓模式的出現,特別是專業代工廠出現以后,大幅降低了半導體行業進入門檻,大批不需要投資建產線的芯片設計公司得以涌現,半導體產業生態日益繁榮。可以說,無晶圓模式是近三四十年半導體產業創新發展和規模擴大的主要推動力之一。
其次,無晶圓模式接近解決了“摩爾定律”支配下制造工藝升級所需的資金量持續上漲的問題。通過極大程度擴大客戶基數,龍頭晶圓代工廠可以在理論上實現讓全行業來分攤晶圓制造工藝演進的成本。在我剛入行業媒體的2014年前后,晶圓制造三強(英特爾、三星和臺積電)當年的資本支出基本在百億美元上下,已經讓我嘆為觀止,而近一兩年,臺積電的資本支出更是高達300億美元左右,這種級別的資本支出,即便是英特爾這種現金牛企業,也承擔不起。
關于這一點,在英特爾財報說明會上說得也很直白,通過將晶圓制造業務獨立核算,2023年英特爾即可節省30億美元,到2025年可節省80億至100億美元。

第三,半導體產業是規模經濟,只有無晶圓模式具備的巨大客戶基數,才能填滿不斷擴產的產能,才能高效折舊,才能支持晶圓制造工藝的持續迭代。
在放棄移動芯片業務之后,英特爾IDM模式的挽歌其實已經唱響,PC出貨量早已停滯,服務器雖然很賺錢,但從出貨量這個指標來考察,全球僅有不到2000萬臺的年出貨量,即便服務器芯片的面積再大,對于產能利用率的貢獻也提升不了多少。

從堅持晶圓制造是核心競爭力,到像AMD一樣擁抱無晶圓模式,英特爾放棄晶圓制造意味著一個時代的結束,從此市場上再也找不到一家堅持IDM模式的邏輯芯片廠商。這是產業發展的邏輯使然,不斷飆升的先進工藝晶圓制造成本,讓任何單一的芯片產品公司都無法承擔其巨大的資本支出,出貨量限制也難以快速回收產線建設成本。
晶圓制造與設計分離,可以部分解決上述問題,但先進工藝“貴族化”也正引發其他問題,當開發一顆先進工藝芯片的成本都已經讓大部分芯片設計公司望而卻步時,當晶圓代工行業的半數收入被一家公司拿走的時候,差不多就到了對無晶圓模式進行改革或者革命的時候。
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