昔日龍頭墜落神壇 今日江山易主
瓜分英特爾的贏家們
昔日的半導體巨頭英特爾在手機、AI兩大產業發展失利之下,與先進製程進度不如預期、且營運面臨虧損邊緣,市值已被台積電、超微等大幅超越。
文●莊家源
回顧過去半導體產業的歷史中,英特爾(Intel)在過去有相當長的一段時間都被視為產業的龍頭、巨擘,當Intel跨入晶圓代工領域時,台積電(2330)創辦人張忠謀曾以七○○磅的大猩猩形容,意指在技術及資本支出方面台積電都落後於Intel,突顯其強大,如今在最近的十年間卻發生重大變化,台積電不但在獲利、技術超車Intel,甚至還將接獲Intel的委外大單。
Intel錯失兩大成長動能
過去在PC市場的全盛時期,Intel憑著自產自銷的實力,讓自家CPU稱霸全世界,當時第二名的超微(AMD)仍遠遠落後,而台積電的晶圓代工模式當時正處在成長階段,後來網路通訊與智慧型手機市場快速崛起,台積電堅守不與客戶競爭的代工模式,成功吸引蘋果(Apple)、華為、聯發科(2454)等大客戶下單,台積電在一四年一舉將資本支出拉升至一○○億美元,與當時兩大競爭對手Intel與三星(Samsung)平起平坐。
反觀Intel,由於其製造的CPU以x86架構為主,優點是效能強大,但在手機市場講求的是功耗,再來才是效能,因此Intel錯失了龐大的手機市場商機,在一七年台積電的市值一度超越Intel,但到了二○二○年,從Intel宣布推遲七奈米計畫,並擴大委外晶片製造後,台積電正式拉開與Intel市值的差距。
近年,隨著生成式AI需求快速崛起,以通用型伺服器為主的Intel又錯過的成長列車,由於通用型伺服器並無圖形處理器(GPU)配置,而GPU在處理構建和訓練大型AI模型所需的數據運算時,相較CPU更具效率,因此目前主流AI伺服器皆採CPU+GPU架構,主要競爭對手如輝達(Nvidia)、AMD透過自行研發、併購的方式布局GPU領域多年,並陸續推出自家AI晶片搶占市場,其中Nvidia去年資料中心GPU出貨量達三七六萬顆、年增四四.二%,Nvidia以九八%的市占率壟斷市場,而台積電身為Nvidia在AI晶片的獨家代工廠,自然成為AI趨勢下的直接受惠者之一。
Intel晶圓製造部門面臨壓力
今年八月一日,Intel宣布將裁減十五%的員工,即約一.五萬人,並宣布在第四季暫停配息,在財報部分,今年第二季稅後虧損十六億美元,其中主要受到晶圓製造部門虧損擴大至二八.三億美元影響,第三季財測營收預估季增一%,遠低於競爭對手AMD的十∼二○%,且AMD第三季在資料中心的營收有望首次超車Intel,而目前Intel的市值只剩下約一千億美元,AMD約三八○○億美元,台積電ADR則約八千億美元左右。
在目前全球晶圓代工市場中,台積電以六二%的市占率遙遙領先,第二名三星僅占十三%,而Intel現今卻跌落全球前十名之外,即便當前Intel已從微影設備龍頭艾司摩爾(ASML)購買了最先進的高數值孔徑的極紫外光機(High-NAEUV),積極運用在生產當前全球最先進的一.四奈米製程(Intel 14A)晶片,但是先前傳出高通(Qualcomm)已停止Intel 20A、Intel 18A製程晶片開發,且Intel 18A製程也未通過博通(Broadcom)的測試,如果未來持續無法獲得大客戶的青睞,在先進製程資本支出大幅增加、與人力成本高漲的情況之下,將對Intel晶圓製造部門的營運帶來巨大壓力。
此外,近期市場傳出高通有意收購Intel,由於Intel的Core系列處理器廣泛應用於PC、NB領域,而Xeon系列則應用在通用型伺服器領域;高通在行動裝置領域處於領導地位,其Snapdragon處理器應用於全球大部分智慧手機和平板電腦,並跨入汽車、資訊娛樂系統和先進駕駛輔助系統(ADAS)等領域,但目前這項收購案普遍不被市場看好,主要原因在於高通目前擁有的現金、現金等價物與可銷售證券共約一三○億美元,即便先忽略併購帶來的溢價、衍生費用、債務承擔與後續管理成本等,尤其Intel晶圓製造部門呈現虧損,且短期難以轉虧為盈,因此併購案對高通的財務壓力極大;再來就是反壟斷法規的限制,如先前Intel曾試圖收購以色列晶圓代工廠高塔半導體(Tower Semiconductor)、高通也曾計畫收購車用晶片廠恩智浦半導體(NXP Semiconductor)最終都以失敗告終。
高速運算、矽光子需求高漲
雖然Intel近年在通訊、手機、AI晶片市場節節敗退,但受到目前各大CPS客戶正加速部署AI應用,大型語言模型(LLM)和生成式AI的發展也將加速此趨勢,雲端、資料中心所需負荷的資料量大幅攀升,為處理海量資料訊息,必須有更高效能的運算及傳輸速度,使矽光子技術再度躍上舞台。
矽光子的出現能延續摩爾定律的發展,摩爾定律是指積體電路上可容納的電晶體數目,每兩年會增加一倍,但即便電晶體增加,仍無法避免電損耗的問題,而利用矽光子技術,不必再追求更多的電晶體、更小的製程節點,就能實現高頻寬、高效能的數據傳輸,不過目前光電訊號轉換仍有許多技術問題要克服。
過去Intel投入矽光子技術研發超過十年,在今年的光纖通訊展覽會(OFC 2024)當中,Intel展示了業界首款完全整合的光學運算互連(OCI)小晶片,與CPU共同封裝並處理資料的即時數據,在最新OCI的工作原理中,Intel導入光子積體電路(PIC),透過光傳輸數據,這款產品可支援每秒4Tbps的雙向數據傳輸,最遠傳輸距離可達一○○公尺,採用共同封裝設計,不僅比可插拔光收發器模組的傳輸速度更快,能耗也降低超過六○%,有助於解決AI功耗問題,但目前Intel的OCI晶片組尚處於原型階段。
到了今年九月於台灣舉行的國際半導體展(SEMICON Taiwan 2024)中,國際半導體協會(SEMI)宣布成立「SEMI矽光子產業聯盟」由台積電、日月光負責擔任聯盟倡議人,結合國內超過三○家業者合作。
先前台積電在北美技術論壇上,證實正在研發緊湊型通用光子引擎(COUPE)技術,以支援AI熱潮帶來的數據傳輸爆炸性成長。台積電的COUPE使用SoIC-X晶片堆疊技術將電子裸晶堆疊在光子裸晶之上,相較於傳統的堆疊方式,能夠為裸晶對裸晶介面提供最低的電阻及更高的能源效率,並預計二○二五年完成支援小型插拔式連接器的COUPE驗證,接著於二六年整合CoWoS封裝成為共同封裝光學元件(CPO),將光連結直接導入封裝中,未來資料傳輸的介質將會由銅更改為光纖,矽整合光纖的封裝方式將會是未來先進封裝領域的一大重點。
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先探投資週刊
2024/10月 第2320期
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