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“要么我们建好Terafab,要么我们就没芯片可用。”这是埃隆·马斯克在接受路透社采访时直言不讳地指出的供应瓶颈问题。台积电的芯片已经售罄,三星也已承诺供货。现有的供应链无法快速扩张,以满足其公司在人工智能、机器人和航天领域的需求。因此,他开始寻找另一种供应商——拥有产能、技术专长且无需排队的供应商。
同样的,泛美航空的Juan Trippe在20世纪60年代中期也面临着同样的座位短缺问题。当时的飞机运载能力不足,无法以合理的价格实现大众航空旅行。波音公司为了追赶协和式飞机的步伐而亏损严重,深陷于超音速速度的竞争之中。特里普并没有要求制造速度最快的飞机,而是要求制造一种能够将尽可能多的人送往他们梦寐以求却又无力负担的目的地的飞机。
Juan Trippe带着对前所未有的飞行世界的愿景走进波音公司,离开时,波音公司已决心打造超越自身理解的事物。Allen建造了一座规模超过波音以往任何工厂的规模。Juan Trippe订购的飞机泛美航空甚至无力全额支付。超音速飞机项目就此夭折。747 改变了全球旅行格局长达五十年。
两人之所以能取得成功,关键在于他们的胆识——那种先人一步、抢占先机的本能,在其他人发现之前就锁定了最大的商机。Trippe带着一份两家公司都输不起的赌注走进了波音公司。在他看来,涂着泛美航空蓝白涂装的747客机已经飞越各大洋,连接着世界各地的城市,载着从未坐过飞机的人们。
马斯克带着同样的完整蓝图走进英特尔——一条硅芯片传送带源源不断地为他的机器人、汽车和卫星提供动力,一个他已经清晰预见的未来,即便其他人尚未能完全理解。他以合伙人的身份出现,提出一项英特尔独自承担不起的赌注。两组人都站在桥边——绳索未经考验,却押注它能承受住。
四月中旬,英特尔首席执行官陈立武(Lip-Bu Tan)向员工发送了一份备忘录——两天前,英特尔在X平台上发布了一篇60字的短文,宣布参与Terafab项目,但并未在其官网发布任何新闻稿。陈立武(在备忘录中写道:“马斯克在人工智能、交通运输、通信、机器人和太空旅行等领域的宏伟愿景,高度依赖于充足且不间断的硅芯片供应。因此,英特尔是帮助他实现愿景的理想合作伙伴。” 他指出,他和马斯克进行了“广泛而深入的对话”,双方很快意识到“合作将互惠互利”。这就是所谓的“Allen时刻”——在工程技术尚未完全验证之前,公司就已通过握手达成合作。
这场声望之争的赢家是台积电。就像波音公司追求超音速运输机一样,这场竞争耗资巨大、消耗资源,而且与英特尔生存的真正需求大相径庭。
台积电的统治地位并非源于发明新的物理学,而是源于其精密设备的运行,其纪律性、稳定性和良率都远超其他任何公司。五家公司为这些设备提供设备,共同掌控着全球尖端芯片生产的供应。ASML垄断了EUV光刻技术——这是唯一能够印刷定义尖端晶体管图案的工艺,目前全球尚无其他替代方案。应用材料公司掌握着沉积和材料工程技术。Lam Research拥有等离子刻蚀技术。KLA在检测和计量领域占据主导地位。东京电子控制着热处理和晶圆在光刻之前所经过的跟踪系统。一家荷兰公司,一家日本公司,三家美国公司。如果这条链条上任何一个环节被移除,全球尖端芯片的生产都将停滞。不是放缓,而是彻底停止。
这些公司代表着整整一代工程师数十年来积累的工艺技术专长,这些专长被融入到资本设备中。飞利浦物理学家们曾经掌握的光刻技术,如今已转化为一台价值 4 亿美元的设备。Lam 公司工程师耗时三十年研发的蚀刻技术,如今已转化为运行在等离子体腔室中的软件。KLA 公司创始人从基本原理出发构建的检测直觉,如今已发展成为一套计量系统,能够以人眼无法企及的分辨率检测晶圆。
这种编码方式在一定程度上奏效了。它捕捉到了物理原理、测量方法和可重复的过程。但它无法捕捉的是判断力——当你在一系列从未以完全相同方式出现过的情况组合中发现意料之外的结果时,该如何应对。这种知识存在于人们心中。它一直如此。
ASML 和台积电并非各自独立取得行业主导地位,而是相互成就。台积电需要一个愿意围绕纯晶圆代工模式开发设备的光刻合作伙伴。ASML 则需要一个能够确保 EUV 光刻技术研发盈利的客户——这项技术历经二十年和数十亿美元的投入才得以实现。台积电严谨的工艺流程为 ASML 提供了试验场。而 ASML 的发展路线图则为台积电带来了其他任何集成器件制造商都无法匹敌的节点领先地位。
他们并非有意建立双头垄断。当技术需要一代人的投入才能真正成熟时,他们始终互相扶持。三家美国设备公司——应用材料公司、Lam公司和KLA公司——制造了台积电得以诞生的工具。荷台合资企业则建立了懂得如何运营这些工具的制造文化。这些工具最终留在了加利福尼亚。而最终的判决则判给了新竹。
泛美航空和波音公司十年前就采取了同样的策略。当时双方都未曾预料到,他们正在打造的机型将会重塑全球旅行格局。他们只是在为彼此解决眼前的燃眉之急——泛美航空需要座位,波音则需要一个足够大的客户来支撑工厂的运营。747客机正是这种相互依存的产物,而非自上而下推行的宏伟蓝图。
陈立武的备忘录内容也如出一辙。这并非宏伟蓝图,而是水到渠成的合作。客户对芯片的需求源源不断,供应商产能充足且无需排队。陈立武指派其幕僚长兼临时首席技术官普什卡·拉纳德(Pushkar Ranade)——一位在英特尔工作了18年的老将——直接负责此次合作,陈立武本人则亲自监督。“我已经要求普什卡召集公司内部一些精选的技术专家参与这个项目,”陈立武写道。这并非一项业务拓展任务,而是公司利用其丰富的经验来解决问题。
使局势变得紧迫的是,新竹积累的判断力正是希尔斯伯勒现在正在失去的。
上世纪80年代,美国国家半导体公司裁掉了一批工艺技术人员,他们的离职导致良率立即暴跌。这在半导体制造领域可谓老生常谈——管理层削减了无法衡量的环节,失去了无法替代的人才。英特尔的裁员如今也如出一辙,那些曾参与14纳米和英特尔4芯片量产的工程师们带着机器无法记录的知识离开了公司。
执行裁员的晶圆厂经理们做出了符合当地实际情况的理性决策。将组装业务外包的高管、支持无晶圆厂模式的投资者、以及因为学生想学习人工智能而削减工艺工程项目经费的大学,也都做出了类似的决策。每个决策单独来看似乎都合理。但总体而言,台积电位于亚利桑那州的工厂运行着与台湾工厂相同的设备,良率却更低——因为设备转移了,而决策却没有转移。
你无法为那种直觉分配预算,这种直觉源于足够多的、知道自己在做什么的人,在足够近的距离内,足够长的时间里共同工作,以至于知识不再是个人层面的,而是环境层面的。《计算机辅助信息系统法案》(CHIPS Act)资助了机器,却没有资助社群。人工智能正在以一种政策机制尚未充分预料的方式加剧这种情况。
人工智能对半导体工艺工程教育的影响,正如外包对半导体制造业就业的影响一样——在它变得至关重要的时候,却让它逐渐消失在人们的视野中。一位斯坦福大学的毕业生,原本可以成为希尔斯伯勒半导体厂的工艺集成工程师,现在却在一家估值十亿美元的初创公司担任机器学习研究员。薪酬、地位和职业发展轨迹都指向同一个方向,那就是远离晶圆厂。
人工智能运行于芯片之上。基础模型、推理引擎、训练集群——所有这些都需要尖端的硅芯片,而这又需要工艺工程方面的专业知识,但人工智能行业却正在从中抽走人才。人工智能的需求正在侵蚀支撑人工智能的供应链。下一代潜在的工艺工程师在掌握必要的专业知识之前,就被拉入了人工智能的轨道。资源不仅从顶部流失,而且也无法从底部补充。
马斯克并没有要求英特尔使用其最尖端的技术。特斯拉用于Optimus和FSD的推理芯片虽然要求很高,但结构上比超大规模数据中心XPU要简单得多,后者暴露了英特尔与博通合作时良率的局限性。博通的挑战在于采用面对面堆叠、“结构正确”的良率要求以及对首次测试失败零容忍,而马斯克的挑战则相对温和。单芯片推理芯片、英特尔已掌握的EMIB封装技术以及逐步提升的产量,这些都是英特尔能够胜任的。它为特斯拉生产的每一片晶圆都是在18A工艺上积累良率经验的过程——就像是击球练习,让英特尔在下次博通提出更高要求时更容易应对。
英特尔还拥有Terafab无法独立获得的资源:已安装、分配并运行在现有节点上的ASML机器,且该节点没有外部客户排队等待。马斯克无需新建晶圆厂,他需要的是填满一座现有且目前产能未达标的晶圆厂。台积电的产能分配已排到数年后,三星也已承诺交付。这两家晶圆厂都已无产能可供削减。英特尔坐拥其他厂商无法提供的产能。
泛美航空的747订单并没有让波音公司立即与协和式飞机展开竞争。它让波音公司得以维持运营并不断学习,而这场声望之争却在幕后烧钱。马斯克的集成电路芯片订单或许也能为英特尔晶圆代工带来同样的效果——维持公司的生存,建立工艺信心,并在人才完全流失之前,将希尔斯伯勒工厂流失的人才吸纳到一个真正有产量和实际交付期限的项目中。
这种怀疑不无道理。供应链公司Circular Technology的全球研究主管 Brad Gastwirth上周指出,虽然“其雄心壮志令人瞩目”,但执行情况仍然难以预料。“目前尚无明确的大规模生产时间表,也没有关于资本密集度或单片晶圆成本的信息,更没有良率提升预期方面的指导——考虑到先进节点生产的敏感性,这些信息至关重要。” 这些信息缺口确实存在。Tan 承诺在未来几周内披露相关信息,但此举要么会弥合这些缺口,要么会进一步扩大它们。
泛美航空的例子所蕴含的警示,正是波音公司曾经付出惨痛代价才领悟到的。泛美航空的推进速度超过了工程技术的成熟度,导致早期可靠性问题频发,几乎让747客机在站稳脚跟之前就夭折了。马斯克的时间表也存在同样的风险。曾经拯救你的客户,如果压力超过了你的能力,也可能成为摧毁你的客户。推特永远无法挽救一个无法维持良率的工艺节点。
这些机器确实非凡。设备供应商将比历史上任何行业都更丰富的工艺专业知识融入到资本中。但最终的成果仍然取决于人。而人正在离开。机会之窗正在关闭——一次又一次的职业变动,就像它曾经消失的方式一样。
陈立武的备忘录称英特尔是天然的合作伙伴。747飞机已经成功飞行。至于英特尔的版本能否成功,未来几年将会揭晓答案。
(来源:编译自semiwiki)
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