英特尔能否成为美国需要的芯片冠军？
该公司曾经是半导体行业的领先者，现在正试图实现技术上最复杂的转型之一。
将近十年前，当时全球半导体制造领域无可争议的领导者英特尔做出了一个重大决定。
一种新技术，极端光刻技术，提供了一种将更多计算能力封装到硅晶圆上的方法，从这些硅晶圆上切割出对智能手机和个人电脑等广泛使用的产品至关重要的微型芯片。
使用光蚀刻复杂的集成电路，EUV 有望实现无与伦比的微型化程度，但英特尔高管认为该方法需要数年时间才能变得实用。相反，他们为下一代芯片坚持使用旧的制造技术。
事实证明，这是一个历史性的错误，在美国将先进芯片制造置于国家产业政策核心之际，人们正感受到这个错误的后果。
台积电于2019年采用EUV技术，超越英特尔成为世界上最先进的芯片制造商，三星紧随其后。加上其他失误，这一判断让英特尔以及美国争相追赶。
英特尔(Intel)技术开发主管、负责恢复这家美国芯片制造商制造流程的高管安•凯莱赫(Ann Kelleher)表示:“事后才知。”“回顾过去，人们很容易说，‘如果做了一些不同的事情……’”
英特尔如今正处于另一个关键时刻。如果按照计划，该公司最终在今年晚些时候大批量生产EUV芯片，这将是回归道路上的重要一步。没有什么地方比华盛顿更急切地关注这一进展了，拜登政府即将做出决定，决定向该公司提供多少资金支持。
去年的美国芯片法案承诺提供 520 亿美元的直接补贴以支持半导体制造和促进研发，并在未来八年内提供估计价值 240 亿美元的税收抵免。该法律旨在扭转美国在芯片生产中的份额从 1990 年的 37% 下降到 12% 的下滑趋势。
该计划的核心是将领先的制造业带回美国。不管是好是坏，这让华盛顿别无选择，只能大量押注英特尔，尽管它在科技界最重要的竞赛之一中落后。
然而，在先进芯片生产方面落后并不是笼罩在英特尔头上的唯一问题。客户需求的重大转变——例如人工智能的兴起——正威胁着其传统 PC 和服务器芯片的边缘化。它试图通过成为所谓的芯片代工厂，代表其他公司制造芯片，与台积电直接竞争，这是其业务自近 40 年前放弃用于处理器的原始存储芯片以来的最大变化。
雪上加霜的是，就在该公司试图通过资本支出激增来弥补多年投资不足的情况时，公司内部出现了一个巨大的财务漏洞。该公司表示，这种逆转的深度是由临时库存调整引起的，这在 1 月份震惊了华尔街，当时英特尔警告称，其今年前三个月的收入将下降 40%。
这些挫折意味着美国产业政策的核心部分现在正面临有史以来最困难和最复杂的技术转型之一。随着美国商务部开始权衡如何分配芯片法案的补贴，决定以何种力度支持英特尔将成为一个核心问题。
“这是一个非常困难的问题，人们低估了难度，”哈佛商学院教授 Willy Shih 说。他补充说，即使补贴有助于弥补美国较高的建设成本，英特尔的工厂仍将面临比其亚洲竞争对手高得多的运营成本。同时，其他国家的竞争对手芯片补贴也意味着，即使美国停止其芯片制造基地的相对衰退，也很难赢回全球份额。
英特尔陷入困境的程度令投资者感到恐慌。尽管今年反弹了 22%，但其股价在过去两年中已经腰斩。同期，衡量该行业整体健康状况的费城半导体指数仅下跌 2%。
“他们处境艰难，”Bernstein Research 的芯片分析师 Stacy Rasgon 说。“你最多只能说最坏的消息已经传出。”
自鸣得意
英特尔未能保持其在制造技术方面的领先地位一直是其问题的核心。在其联合创始人戈登·摩尔 (Gordon Moore) 于 1965 年做出著名的芯片晶体管数量将呈指数级增长的著名预测之后的半个世纪里，英特尔保持了大约两年的领先于竞争对手的优势。
2014年之后，事情开始出现问题。为避免缺乏 EUV 而采取的复杂制造步骤使计划中的芯片“缩小”到只有 10 纳米宽的特征被打乱了方向。进一步的延迟意味着其即将推出的“节点”，使用已更名为Intel 4的7nm工艺，将晚大约五年——假设该公司在今年晚些时候成功将其投入生产。
在不到十年的时间里，英特尔已经从在最新芯片技术上领先竞争对手一代变成落后一代。台积电的同类芯片采用称为 5nm 的工艺（令人困惑的是，实际尺寸与用于识别它们的命名系统不同）于 2020 年投入量产。因此，来自竞争对手 AMD 和 Nvidia 的最新产品——这些公司设计芯片，外包给台积电代工——取得了更高的性能水平，蚕食了英特尔的市场。
两年多前负责英特尔技术开发的爱尔兰出生的前制造主管凯莱赫表示，要扭转英特尔的局面，无非就是文化转型。她的第一步是在一家成功孕育了一种孤立的工程方法的公司中采取“不是在这里发明”的心态。
“因为我们处于领先地位，所以我们对这个行业并不那么开放，”她说。“我们不需要自己发明一切向前发展的东西。” Kelleher 与过去发生了重大突破，使英特尔的芯片设计流程符合行业标准，使其能够像其他芯片生产商一样使用来自外部供应商的相同设计自动化技术。
为了让英特尔减少对会损害其转向10nm的冒险飞跃的依赖，Kelleher采用了她所谓的“增量和模块化”方法。这意味着每个芯片平台的某些部分可以在以后的版本中重复使用，或者与 PowerVia 等当前技术一起提出并进行测试。这种从晶圆背面为芯片供电以释放正面逻辑电路空间的方法专为未来的版本而设计，但已在试验基础上与其他组件封装在一起。
英特尔技术开发主管 Ann Kelleher 表示，要扭转这一局面，必须进行文化转型
与 PowerVia 一起，英特尔也在押注其自 2011 年以来的第一个新晶体管架构，称为“gate all around”，旨在减少晶体管向亚纳米级发展以重新获得优势时的漏电。“这两项创新对于我们重回领导地位至关重要，”凯莱赫说。
Shih 说，随着其他制造商也计划采用新的晶体管架构，这提供了一个撼动行业领导地位的机会，因为各公司都争先恐后地完善这项技术。然而，目前还没有迹象表明这将对英特尔有利。
英特尔指望 Kelleher 正在做出改变，以在短短四年内通过五个新工艺“节点”，该公司表示这将使它能够在 2025 年之前重新获得制造领先地位。“总的来说，我们做得很好，”说两年后凯莱赫。
随着一个版本的发布和四个版本的快速连续发布，接下来需要扩大生产并将新技术嵌入到未来几代产品中，大部分艰苦的工作都摆在面前。Bernstein 的 Rasgon 表示，还需要五年时间才能判断英特尔能否再次具有全球竞争力。
收复失地
为了支持其新的芯片设计，英特尔宣布了一系列巨大的新制造工厂，称为晶圆厂，其规模经济需要证明资本密集型流程的合理性。
计划在菲尼克斯城外建两座晶圆厂，俄亥俄州再建两座，并在德国新建一座价值 170 亿欧元的巨型工厂，这是该国自二战以来最大的投资。
这些开发项目第一阶段的成本已达到约 600 亿美元，德国政府正在推动英特尔扩大其计划，以换取该公司寻求的更高补贴。
根据芯片法案，英特尔可以获得高达 120 亿美元的资金来支持其在美国的新设施，并为新墨西哥州的一家先进芯片封装厂提供额外补贴，并提供进一步的税收抵免。
然而，向该公司提供如此多的支持可能并不是美国实现芯片制造自给自足的最快方式。在两年前的一份报告中，乔治敦大学安全与新兴技术中心 (CSET) 估计，美国消费的先进芯片中约有 55% 是在台积电的晶圆厂生产的，另外 25% 来自英特尔，其余的来自三星。
乔·拜登总统去年在俄亥俄州为新的英特尔半导体工厂举行的仪式上
根据 CSET 的说法，针对先进芯片制造的芯片法案补贴最有效的用途是根据市场份额分配补贴，实际上只让英特尔获得其寻求的一半资金。
然而，英特尔更愿意将资金投入美国的新制造业，这使其处于领先地位，可以获得更大的份额。去年，台积电扩大了在亚利桑那州建设新晶圆厂的计划，但与该公司在台湾运营的大型晶圆厂相比，产量将是“九牛一毛”，Shih 说。
华盛顿战略与国际研究中心的高级顾问查克·韦斯纳 (Chuck Wessner) 表示，这使得英特尔“事实上”成为美国芯片制造领域的旗手。“这不是政府的政策，”他补充道，但该公司对在美国进行大量投资的渴望使其成为唯一现实的选择。
这条消息是英特尔自己一直在华盛顿开车回家的消息。商务部设定的主要目标——促进国内芯片制造以提高经济和国家安全——让该国别无选择，只能支持英特尔作为“美国的冠军，几十年来一直在大力投资，”Al Thompson 说，该公司的美国政府关系负责人。
然而，即使英特尔的制造计划取得成功，也不能保证它会有足够的业务来填补其庞大的新晶圆厂，或让它们盈利。
个人电脑的销量——仍然是英特尔的主要市场——在大流行时期的繁荣之后已经回落，许多华尔街分析师认为，该公司对市场的长期预测是不切实际的。更糟糕的是，苹果最近在其 Mac 中放弃了英特尔，转而采用自己的硅芯片设计，而 AMD 则利用台积电的卓越制造优势，占据了PC市场约35%的份额。
“他们 30% 的 [PC] 市场已经消失，”Rasgon 谈到英特尔时说，英特尔曾经是 PC 行业的代名词。但现在，即使是它的一些最大客户似乎也准备好继续前进。
“我认为英特尔的成功很重要，他们一直是很好的合作伙伴，”戴尔科技公司首席执行官迈克尔戴尔说。“但如果他们不成功，我们将使用其他东西。” 他补充说，这可能包括不基于英特尔主要产品中的核心芯片架构的新芯片设计。“有竞争是好事。”
与此同时，在服务器领域，英特尔处理器面临着激烈的竞争，因为谷歌和亚马逊等云计算巨头已经转向设计自己的芯片。训练人工智能系统的数据密集型工作也推动了对不同类别芯片的需求。华尔街认为 Nvidia 将成为 AI 竞赛的主要赢家，这使其股价今年上涨了 90%，市值增加了 3600 亿美元——超过英特尔总市值的两倍半。
英特尔的一种回应是通过多样化开发新的芯片架构来竞争。另一个是向其他芯片公司开放制造，希望引入足够的外部业务来支持它需要进行的巨额投资。
这一新芯片代工业务的潜在客户对这一举措持谨慎态度。移动芯片公司高通公司的首席执行官克里斯蒂亚诺·阿蒙表示，如果英特尔取得成功，这对美国来说将是“一件好事”，这将为高通公司提供另一种制造商选择。阿蒙说，英特尔的计划是否会奏效是“一个很难回答的问题”，并补充道：“我们还没有承诺推出一款产品。”
对于英特尔而言，与台积电竞争意味着学习一种新的经营方式，包括说服客户，如果产能供不应求，英特尔不会将自身利益放在首位。这也意味着要与一个效率惊人的竞争对手相匹敌，尽管总部设在美国可能会面临成本劣势。
英特尔表示，从明年年初开始，它将单独报告其制造业务的结果——尽管目前唯一的客户将是英特尔本身。该公司的高管希望该部门能在整个公司灌输更严格的纪律，迫使其制造部门表明它可以自立，而其芯片设计业务必须与英伟达等“无晶圆厂”公司中的佼佼者相匹敌。
他们承认，有朝一日，这甚至可能导致公司彻底解体——这是 2021 年帕特·基辛格 (Pat Gelsinger) 重返英特尔负责人时一些投资者所迫切要求的。但英特尔可能需要数年时间才能赢得足够多的大客户愿意押注其先进的新晶圆厂，使这种突破变得遥不可及。
对于华盛顿的政客来说，减少该国对外国制造芯片的依赖已成为当务之急，如此长的时间跨度将是一个挑战。
“英特尔用了 10 年时间才失去领先地位，而美国放弃芯片制造用了 30 年时间，”哈佛商学院的施说。“不要指望下一个选举周期会有结果。”
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