2005年的GPU除了图形计算看起来的确没有更多更大的使用场景。但是当时英伟达已经意识到GPU的高速并行计算不仅可以用以渲染图形,还可以用到在此之外的更多计算领域——比如人工智能。于是2006年,英伟达开始大手笔投资一套叫统一计算设备架构(CUDA)的软件,让程序员而不仅仅是图形专家使用上英伟达的芯片。Larrabee则在初次尝试图形计算不顺利之后很快就被英特尔砍掉了。时任CTO、主管Larrabee项目的帕特·基辛格(Pat Gelsinger)一气之下于2009年离开了公司。
英特尔从GPU市场退出的七八年间,人工智能领域经历了一拨由AlphaGo和图像识别主导的计算浪潮。面对着再也无法忽视的GPU需求,2018年,英特尔宣布重返GPU市场,于当年第一季度首次成立加速计算和图形部门(AXG),不仅从AMD挖来了负责图形部门的Raja Koduri,还把Larrabee之父Tom Forsyth请了回来。看起来它准备大干一场——但也只是看起来。
2021年,英特尔发布了名为Arc(锐炫)的独立显卡品牌,计划在2022年出货超过400万块独立GPU,并期望这一业务到2026年能够贡献超过100亿美元的营收。然而,Arc产品性能的不足使这一系列计划未能如愿——其架构能够还不错地完成轻量级任务,但并不适用于数据中心等高性能要求任务。2022年5月,英特尔收购的Habana Labs团队发布的AI处理器Gaudi 2的命运与Arc相似,Gaudi 2号称同时适用于训练和推理,但速度不及英伟达热门的H100 GPU。
这一系列结果并不令人意外,与英伟达和AMD相比,英特尔在GPU上投入的研发时间太短了。资源投入也不足,仅在CUDA软件上,英伟达的投资规模就超过100亿美元,相比之下,英特尔在GPU开发上的总投资只有大约35亿美元。
2022年年底,英特尔将成立不到两年的AXG解散,图形团队加入客户端计算事业部(CCG),与英特尔的传统主业CPU并在一起,加速计算团队则并入数据中心和人工智能业务事业部(DCAI)。这一拆分意味着,英特尔意识到面向消费者设备的GPU和面向数据中心的GPU并非同一个产品,前者能够解决在端侧跑起来小模型的轻量任务即可,后者则需要应对各种大型模型的训练任务。
这项架构调整正确却不够及时。2022年第四季度,英特尔在整个数据中心(包括CPU和GPU)的市占率还有46.4%,2023年第三季度就跌至19.1%。同期,英伟达的市占率从36.5%暴涨至72.8%。相应的,英伟达一系列专供数据中心的GPU芯片在2023年创造了184亿美元营收,同比增长超400%,英特尔的数据中心营收则相较高点时下滑超过40%。
新技术在一年之内彻底改变市场格局,这种局面英特尔在智能手机时代已经经历过一次了。巧合的是,就连拒绝新时代船票的可怕遭遇,时隔10年,英特尔也再次经历。有报道称,在2017年和2018年的几个月里,英特尔和OpenAI两家公司的高管曾讨论了各种方案,其中包括英特尔以10亿美元现金收购OpenAI 15%的股份,如果英特尔能够以成本价为OpenAI提供芯片,英特尔可以再额外收购OpenAI 15%的股份。当时OpenAI对拿到英特尔的投资很感兴趣,因为这将减少他们对英伟达芯片的依赖。但英特尔最终放弃了,部分原因是当时的CEO鲍勃·斯旺(Bob Swan)认为“生成式AI不会在不久的将来进入市场”,另一个可能的原因是英特尔的数据中心部门不想以成本价生产产品。这两句话听起来是不是很熟悉?不知道有朝一日也有机会公开回忆自己的错误决策时,斯旺表达遗憾的方式是否与欧德宁类似。
如今,OpenAI的估值已经超过800亿美元,为训练大模型供应芯片的英伟达的市值一度超过3万亿美元,成为全球市值最高的公司。
值得补充的细节是,2017年开始与OpenAI谈判时,英特尔的宿敌AMD也忽然再次强大了起来,于当年推出Ryzen(锐龙)处理器,Ryzen取“Zen”(重生)和“Risen”(希望)之意,拥有8核16线程,而那时顶级的英特尔Core i7-6700K处理器只有4核8线程。也是在2017年,台积电和三星先后实现10nm芯片的量产,首次在芯片工艺上超越英特尔。同时丧失两大堡垒,英特尔再次无暇顾及不知道何时到来的人工智能时代,直到市场一夜之间改变。
2021年,已经不想再错失任何机会的英特尔把基辛格从外部请了回来当CEO,这是英特尔历史上首个有CTO背景的CEO,此前分别拒绝iPhone和OpenAI的两任CEO欧德宁和斯旺的专业都是经济学。
分开求生
重新接手英特尔的基辛格对这艘几乎很难掉头的大船有一系列新政,核心是一个叫“IDM 2.0”的战略。IDM全称Integrated Device Manufacture(垂直整合模式),意思是芯片设计和制造一体化。英特尔1970年代成立之初就采用这种模式,自己设计芯片,自己生产。不过,业内自1980年代以来流行的是将芯片设计和芯片制造分割开来的Fabless模式和Foundry模式。英伟达、高通、联发科等都属于Fabless公司,而台积电是典型的Foundry公司。事实上,英伟达、高通、联发科之所以能够以轻资产的方式成功进入市场,正是因为有台积电这样的代工厂存在。
英特尔几乎是业内最后一家坚持IDM模式的公司,就连它的宿敌AMD也在2009年年初剥离了制造业务,成为一家轻资产的Fabless公司。
对IDM模式的坚持被认为在多个层面拖累了英特尔。首先是在芯片工艺上。作为摩尔定律的提出者,英特尔从1970年代开始用行动证明这一定律,直到2014年——那一年,它率先推出14nm芯片,当时台积电的最先进工艺还卡在20nm阶段。不过之后英特尔就忽然失速了。原计划2016年量产的10nm芯片迟迟没有兑现,原因是良率问题无法解决。原本落后的三星和台积电反过来率先于2017年攻克了10nm的良率问题,实现量产。而英特尔10nm芯片的良率问题一直拖到2019年下半年才解决。直到现在,英特尔的芯片工艺仍然落后于台积电3代。台积电的2nm芯片已于今年7月开始试生产,英特尔最先进的芯片制程迄今仍停留在7nm,中间隔着5nm和3nm。
良率问题看起来是个技术问题,很大程度上也是个商业问题,台积电对英特尔的两次制程赶超说明了这一点。
历史上,台积电第一次在制程上追上英特尔是1999年。当时整个行业的芯片工艺还是微米级,没有进入纳米时代。专营代工业务的台积电接到了来自英伟达的订单,后者希望用台积电的产线实现代号为“GeForce 256”的处理器的生产。这是全球第一款真正意义上的图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU),正是因为这个订单,台积电第一次突破了0.18um制程,在工艺上赶上英特尔刚刚发布的奔腾III 500E处理器。台积电第二次追上甚至反超英特尔就是2017年的10nm制程,当时,台积电接到的是苹果的A11 Bionic芯片订单,预备搭载在iPhone 8上。
台积电前首席技术官胡正明认为,这就是代工模式优于IDM模式的地方。通过为足够多的客户制造芯片,台积电有更多打磨工艺的机会,“当你有大量的代工客户时,这些客户的产品周期并不都是同步的。几乎任何时候你有一项新技术,都会有一些客户愿意为它买单”。
根据基辛格上任之初接受媒体采访时的说法,英特尔之所以被卡在10nm制程上那么长时间,原因之一是它延迟采用EUV光刻机,试图通过多次曝光,在没那么先进的DUV上实现10nm。到2020年,所有已生产EUV光刻机中的一半安装在了台积电。相比之下,英特尔此时刚刚开始在其制造过程中使用EUV。
基辛格提出的新计划名义上叫IDM 2.0,实质是将芯片设计和芯片制造分开,这对两个团队来说都是解脱。将代工业务拆分出来,成立独立的代工服务部门(IFS)后,这部分业务就能直接与台积电和三星竞争;英特尔本身的敌人也将更为单一,此后它只需要应对AMD、高通、英伟达等芯片设计厂商,而不需要分散精力再应对台积电和三星。必要时,为保证产品及时上市,英特尔甚至可以选择将芯片交由外部代工。今年以来,英特尔已将代号为Arrow Lake和Lunar Lake的两款芯片交由台积电代工,采用的是英特尔没有的3nm制程。
基辛格要求IFS业务直接向他汇报,他本人也对代工业务抱有巨大期待。根据2021年7月公布的2025年路线图,英特尔计划在这4年间实现从10nm到2nm的飞跃,到2025年夺回领先的制程地位。基辛格本人更预测,IFS要在2030年年底前实现经营收支平衡,并于当年成为全球第二大代工厂。根据国际咨询机构Counterpoint的数据,2023年第四季度,全球十大晶圆代工厂中,台积电依然是第一名,占据61%的市场份额;其次是三星,占比14%;英特尔入围前十,但市占率不足1%。
自2021年以来,英特尔已宣布包括美国亚利桑那州、美国俄亥俄州、德国、意大利、爱尔兰等多地的晶圆厂建造计划,总投资额超过1000亿美元。不过两年时间过去,只有德国晶圆厂给出了明确的开工时间和建设蓝图,爱尔兰和波兰的工厂还在补贴谈判阶段,意大利、法国的项目则直接搁浅。有关英特尔代工业务的最新消息是,9月16日,英特尔宣布计划将芯片代工业务部门转为独立子公司,并允许其获得外部融资。
摆在基辛格面前的难题不止IFS的雄心与现实之间的差距,在产品端,他也需要更好地梳理和推进英特尔在多个场景的AI芯片布局。数据中心市场眼看已难以追回,但英特尔还有汽车、PC或者未来可能出现的机器人终端可以努力。
PC是英特尔不能输掉的战场。2023年英特尔就率先提出了AIPC概念,并于当年年底发布代号为Meteor Lake的处理器,英特尔称,这款芯片中集成了名为神经网络处理器(NPU)的东西,能在PC上为用户带来“高能效的AI加速和本地推理体验”。
不过迄今为止,AIPC还只是各大公司为推销产品各说各话的概念,按照较为宽松的标准,苹果采用M系列芯片的Macbook已经属于AIPC了,因为这些个人电脑据说可以跑一些小型的大语言模型了,哪怕苹果迄今没有发布过任何一个大语言模型,也没有为其电脑芯片做过任何基于大模型的改造。
同样的,按照相对宽松的标准,AIPC领域的芯片供应商已有众多,不仅有AMD这样的英特尔的老对手,还有高通、英伟达这样的新选手。今年6月在中国台北举行的COMPUTEX大会上,高通发布了搭载基于ARM架构的骁龙X系列AIPC芯片,英伟达则发布了名为GeForce RTX的AIPC芯片,并称华硕和微星电脑已成为其客户。
要守住PC市场对英特尔来说已越来越不易,汽车芯片则是又一个英特尔早就布局却可能被夺走机会的领域。2017年,英特尔花费153亿美元收购了曾经的高级辅助驾驶系统(Advanced Driving Assistance System,ADAS)霸主Mobileye,聚焦自动驾驶这一新的计算场景。2020年之前,智能驾驶芯片几乎被该公司垄断。但收购完成后不久,Mobileye的客户开始大量流失,先是特斯拉,然后是蔚来、理想,再接着就是宝马、奥迪等传统车企。
英特尔的股票价格经历了显著增长,这一变化紧跟《华尔街日报》的一则报道。报道揭示了高通公司正与英特尔就可能的收购事务进行商讨,此桩交易有望刷新芯片行业的历史记录。据内部人士透露,双方的会谈发生在近期
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