英伟达 VS 英特尔：芯片领域新老王者之战

本文来自微信公众号：老石谈芯（ID：laoshi_tanxin），作者：老石，题图来自：视觉中国

上周三，也就是2020年7月8日，是个值得在历史上留下一笔的日子。在这一天美股收盘之后，英伟达的股价收涨2.3%，来到404美元，这也使得英伟达市值飙升到2480亿美元，从而超过英特尔的2460亿美元，一跃成为美国第一大芯片公司。

图片来自：Refinitiv Datastream

在这几周，纳斯达克的芯片股纷纷上涨，除了英伟达之外，英特尔的很多竞争对手，比如AMD、Xilinx、台积电、苹果等公司，上周的股价都上涨了5%到10%。相比之下，英特尔甚至还下跌了近2%。

事实上，这样的趋势从2020年开年就开始了。在2020年，英伟达的股价上涨了68%，而英特尔则下降了3%。就在这一正一负、一涨一跌之间，美国第一大芯片公司就这样被拱手让出。

值得注意的是，这里说的是“美国”第一大芯片公司。上周我还发了一条微博，纪念这个芯片行业的历史性时刻。

图片来自：微博

只不过我说错了，英伟达并未成为“全球”第一大芯片公司。来自亚洲的台积电和三星的市值早就超过了英特尔，而我还停留在英特尔仍然是全球芯片霸主的老黄历里，没有翻篇。所以，英伟达的这次超越，不仅让自己成为了美国第一大芯片公司，也成为了全球第三大半导体企业。

10纳米工艺：英特尔的阿喀琉斯之踵

说英伟达是AI时代的最大赢家，应该没有人会反对，资本大佬们对此更是举双手双脚投票赞成。要知道在2015年6月，英伟达的股价只有19美元。而5年之后的今天，股价就已经飙升到400美元以上，涨幅超过20倍。

在2018年，英伟达股价遭遇腰斩，我还写过一篇文章《英伟达暴跌背后：那些分析师不会告诉你的事》分析其中的技术原因，但仅仅两年之后，真香定律再次回归，英伟达股价不但收复了失地，还比当时番了两番。更重要的是，这股发展势头还在延续，英伟达78倍的市盈率就说明了这一点。

相比之下，英特尔在这五年间的股价，只从29美元涨到59美元，甚至低于芯片行业的平均水平。

造成这一局面的，很重要的原因之一就是二者采用了不同的业务模式。英特尔一直采用的是名为IDM的模式，全名叫Integrated Device Manufacturer。在这个业务模式下，英特尔除了拥有庞大的芯片设计和销售团队之外，还在全球各地设立了很多芯片工厂，负责对芯片进行生产、封装和测试，简单来说就是可以实现对芯片的自产自销。

目前，英特尔在全球10个地区有着15个芯片工厂，除了美国本土的工厂之外，还包括爱尔兰、以色列，以及中国的大连、成都和上海，并由此构建了复杂的全球供应链体系。值得注意的是，英特尔全球11万员工里的一半，从事的都是芯片生产相关的业务和服务。

和英特尔不同，英伟达采用的是名为Fabless的模式，也就是所谓的无晶圆厂模式。这种业务模式只保留了芯片的设计、验证、销售和应用等环节，而将芯片制造外包给专门的芯片代工厂完成，比如台积电、三星和中芯国际等等。

当前，几乎所有的芯片公司都采用无晶圆厂模式。这种模式的优点和缺点同样明显。要知道，建设芯片工厂、维护工厂的正常运行、以及开发半导体工艺制程等工作，可以说是地球上最烧钱的生意。当前，投资一个现代化的晶圆厂所需要的资金都在百亿美金量级。

因此，采用无晶圆厂模式的好处显而易见。芯片公司可以专注于自身的核心业务，并将有限的资源投入芯片本身的设计和研发。巨额的资金投入也劝退了很多原本拥有晶圆厂的芯片公司，比如，AMD就将自身的芯片工厂剥离出来，成立了格罗方德（Global Fundries）。更有甚者，IBM在2014年邀请格罗方德收购自己的芯片制造业务，并付给后者15亿美元。

但是，无晶圆厂模式的最主要问题，就是半导体工艺技术和产能并不受自己的控制。由于大国之间的相互博弈，很多时候这些技术也会升级成政治斗争的筹码。这里最典型的例子，就是当前美国对华为的制裁。在美国的禁令之下，台积电不得不停止对华为海思的芯片代工，这也将直接影响华为的5G、基站、以及手机业务的发展。

在芯片代工领域，目前属于绝对的僧多粥少。台积电作为全球芯片公司的主要代工厂，肯定优先服务苹果、高通、华为、AMD等大客户。即便如此，台积电的芯片产能仍然供不应求。因此即使华为海思受到美国限制，台积电也可以迅速完成对华为的替代，保证生产线全速运转。

在之前的文章中曾经介绍过，英特尔之所以能在过去的若干年里一直占据半导体行业的头把交椅，最主要的是靠两件独门秘籍，其一是它的x86 CPU架构，其二就是它的工艺制程。事实上，相比CPU架构，工艺制程对芯片性能的提升有着更加决定性的影响。

在2019年的HotChips大会上，AMD的CEO苏姿丰博士发表了主旨演讲。她在演讲里提到了一个非常有趣但深刻的内容，在过去的10年间，芯片性能的提升有40%直接来自于半导体工艺的更新换代，20%也与工艺直接相关，比如更大的晶圆面积等。与之相比，只有17%来自芯片的架构升级。由此可见半导体工艺对整个芯片行业的重要性。

在10纳米工艺之前，英特尔的芯片工艺一直比竞争对手有着绝对的优势。这也保证了英特尔的Tik-Tok战略在过去的很多年间一直非常好用。

然而，来到10纳米工艺节点时，英特尔似乎遭遇了重大挫折。早在2017年，英特尔就披露了10纳米技术的工艺路线图。在之前的文章里写过，当时英特尔的资深技术院士马克波尔就发表了名为“工艺领导者 – Technology Leadership”的主旨演讲。

马克波尔在这场演讲中提到，相比前几代工艺发展的时间节点，10纳米的研发时间会更长，但同时会带来更高的性能提升，并且在整体上保持摩尔定律的延续。

英特尔10纳米工艺路线图  图片来自：英特尔

后来的故事我们都知道了，英特尔10纳米工艺遇到阻碍已经不是秘密。这也使得那些曾经被远远甩在身后的竞争对手纷纷在10纳米这个工艺节点完成超车。例如，台积电不仅率先量产了10纳米工艺，还逐步推进到7纳米，并已经开始5纳米器件的量产。

对此，波尔承认“我认为，我们在10nm技术上有点‘冲动（overshot）’了”。他认为，“也许我们应该下调一些我们的目标，这样的过渡就会容易得多”。之后他便在2019年宣布从英特尔退休，结束了自己40年的职业生涯。

伴随着台积电在工艺制程领域一举实现超车，很多依托台积电进行代工的芯片公司也纷纷雄起，英伟达和AMD就是两个很好的例子。

决战数据中心

在这些年里，英特尔一直在寻求业务转型。这个转型的最根本目标，就是让英特尔从一家以个人计算机和CPU为主的企业，转向以数据为中心、并围绕其发展全栈式解决方案的公司。为了实现这一目标，这几年英特尔先后斥巨资收购了FPGA大厂Altera（167.5亿美金），自动驾驶大厂Mobileye（153亿美金），人工智能芯片初创公司Nervana和Habana Labs、机器视觉公司Movidus等众多公司扩展其产品线。此外，英特尔旗下的风投部门每年也都在各个领域投资数亿美元，为今后的发展提早布局。

然而，这几年英特尔错失的最好收购标的，就是来自以色列的网络设备制造商Mellanox。这家公司曾一度被微软、赛灵思和英特尔争相竞购，而最后却花落英伟达。在之前的文章《Mellanox为何让多家巨头公司“趋之若鹜”》中曾经介绍过，Mellanox的主要阵地就是数据中心领域，并已经成为当前各大数据中心的主流网络解决方案之一。在全球前十的大型公司中，有九家公司的数据中心都采用了Mellanox的方案。

Mellanox的产品系列  图片来自：Mellanox

收购Mellanox之后，英伟达的数据中心业务就如虎添翼，其营收甚至已经超过英伟达的传统优势项目 – 游戏业务。彭博社也指出，在被英特尔主导的数据中心市场上，英伟达是近年来唯一取得高速增长的公司。

可以看到，数据中心已经成为两家公司对决的主战场。可以说，战斗才刚刚开始，两家都已经拿出了看家本领针锋相对。一方面，英特尔牢牢占据数据中心服务器CPU的控制地位，并不断推进基于FPGA和AI ASIC的硬件加速单元，同时还在加紧研发自家的Xe GPU系列，以扩展系统的整体性能。另一方面，英伟达则在AI应用领域占得先机，并在数据中心网络领域飞速发展。因此，这场战斗鹿死谁手还需拭目以待。

大象跳舞：华丽转身还是举步维艰

虽然英伟达的市值超过英特尔，但从营收和净利润的角度来看，英伟达与英特尔相比还差一个量级。在2019年，英特尔全年营收超过719亿美元，净利润210亿美元，远超英伟达的109亿和27.96亿。

然而，或许就是这样巨大的体量，使得英特尔遭遇了“船大难掉头”的尴尬。英伟达的78倍市盈率反映的并非是当下的营收和利润情况，而是反映了市场对它保持迅猛发展势头的预期和认可。

在高科技行业，大象跳舞、并完成华丽转身的例子其实并不少见。比如，IBM在上世纪90年代时曾陷入重重困境，亏损高达数百亿美元。之后，IBM主动拥抱变化，逐步剥离制造业务，并转型成为咨询与服务提供商，重塑了当年蓝色巨人的辉煌。此外，微软也曾在十年前陷入增长的停滞。但在新任CEO纳德拉的领导下，微软重点发展云服务，并果断抛弃很多不相关的业务板块。在短短两三年间，微软云服务的收入就飙升到200亿美元，并逐渐发展成可以和亚马逊AWS互扳手腕的全球第二大云服务提供商。

作为芯片领域当之无愧的“巨象”，英特尔的这波转型之路能否像IBM和微软那样顺利，还有待时间的检验。

英特尔的2020上半年

2020必将是永载史册的一年。在我看来，英特尔的2020上半年有两个主要的消息值得细品。首先，苹果终于正式宣布，在Mac产品线中将会逐步弃用英特尔CPU，并开始采用苹果自研的Apple Silicon。这个消息并不意外，相关的传言早就人尽皆知。以苹果的体量和技术，自研CPU也是情理之中的事情。这对英特尔的影响更多的是在舆论和心理层面，由于篇幅限制，本文不再展开，会在之后的文章中进一步讨论。

Apple Silicon愿景图  图片来自：Apple

另外一个令人意外的消息，就是Jim Keller宣布从英特尔辞职。Jim Keller是业界公认的领袖级人物，曾在多个公司领导设计了多种基于x86和ARM的处理器架构，包括AMD的K7、K8、K12和Zen，苹果用于iPhone和iPad的A4、A5移动处理器，特斯拉的自动驾驶处理器等等。在之前的文章中也曾经着重介绍过他对于摩尔定律、CPU设计等领域的思考与见解。

想君当年，雄姿英发  图片来自：英特尔

Jim Keller加入英特尔仅仅两年时间，他帮助英特尔设计了名为Tremont的10纳米低功耗x86微架构。然而，他的突然离职还是在业内带来了不小的震动，而他的下一步去向目前也依然未知。大战之前先损大将，这对于英特尔来说绝对是巨大的损失，对员工的士气也会造成不小的影响。

英特尔Tremond架构  图片来自：英特尔

很多文章认为，英特尔的2020上半年没有高光、只有低谷，这其实未免也太悲观了些。前不久，英特尔还发布了一系列全新产品，包括第三代Xeon可扩展处理器、Optane内存、3D NAND SSD硬盘，以及老石最关注的针对AI进行优化的Stratix10 NX FPGA。

英特尔Stratix10 NX FPGA  图片来自：英特尔

可以看到，英特尔还在坚定的执行自己的战略，这些新发布的产品就是很好的例证。有关英特尔2020年上半年的总结，以及这款FPGA的更多技术解读，我也会在之后的文章里带来详细的梳理，敬请关注。

结语

芯片领域新老王者的战斗已经打响。作为坚守IDM模式的老牌巨头，英特尔在各个细分领域都在遭遇不同对手的疯狂进攻。例如，半导体工艺领域的台积电、CPU领域的AMD、AI与数据中心领域的英伟达、FPGA领域的赛灵思等等。可以说，这场战斗也是IDM和Fabless两种芯片公司业务模式的激烈碰撞。究竟谁会笑到最后，相信时间会给我们答案。

本文来自微信公众号：老石谈芯（ID：laoshi_tanxin），作者：老石