矽谷的權力轉移:超微如何在技術與市場挑戰下超越英特爾

晶片設計哲學與地緣政治如何重塑半導體霸權

· 權力結構-美國,巨頭戰爭,科技與AI,外交戰略-非國家影響力量

撰稿人:Lia / 責任編輯:Zaphyra

2022年,全球半導體產業的權力版圖發生了歷史性的變動。長期以來被視為行業追趕者的超微公司(Advanced Micro Devices, AMD),在這一年中數度在市值上超越了統治中央處理器(CPU)領域長達半世紀的巨擘英特爾(Intel)。這一里程碑事件,不僅僅是資本市場短期的數值波動,更是對過去十年兩家公司在技術路線、製造策略與企業領導力上巨大分歧的一次總結。它標誌著一個時代的轉折-英特爾憑藉其整合製造模式(IDM)與「摩爾定律」所建立的技術壁壘,首次出現了根本性的動搖;而AMD則憑藉其靈活的「無廠」(fabless)模式與在晶片設計哲學上的大膽革新,成功實現了從追隨者到領導者的角色轉變。

AMD的這次逆襲,其核心驅動力源於現任執行長蘇姿丰(Lisa Su)自2014年接手以來,一場長達多年的高風險技術豪賭。面對當時瀕臨困境的公司,蘇姿丰團隊選擇了將資源孤注一擲地投入到全新「禪」(Zen)微架構的研發上。與此同時,AMD在晶片設計上開創性地採用了「小晶片」(chiplet)架構。這一設計理念,將傳統上巨大而單一的處理器晶片(monolithic design),分解為多個更小、更易於製造的獨立晶片,然後將它們高速互聯並封裝在一起。這種模組化設計,為AMD帶來了巨大的戰略優勢:它不僅顯著提高了先進製程的生產良率、降低了製造成本,更賦予了產品設計前所未有的靈活性,使其能夠以更快的速度、更低的成本,推出覆蓋不同市場區間的多核心處理器產品。相較之下,英特爾在同一時期則深陷其製造工藝節點推進不順的泥淖,其10奈米及7奈米製程的再三延遲,使其喪失了長久以來引以為傲的製造領先地位,也為AMD的崛起敞開了機會之窗。

這場發生在兩家矽谷巨頭之間的競爭,其影響已遠遠超出了商業範疇,並與當前全球地緣政治的激烈變動緊密交織。2022年,全球個人電腦市場經歷了九年來最急劇的下滑,對兩家公司的營收都構成了壓力。然而,AMD的無廠模式,使其能夠更靈活地應對市場需求的變化,而無需承擔維持龐大製造設施的沉重資本支出。與此同時,新冠疫情引發的全球晶片短缺,以及日益加劇的美中科技對抗,促使各國政府重新審視半導體供應鏈的戰略重要性。美國在2022年8月通過的《晶片與科學法案》,以及10月頒布的對華半導體出口管制新規,正是這一趨勢的直接體現。這些政策,意圖透過巨額補貼與嚴格的技術封鎖,重塑全球半導體製造的版圖。在這盤新的地緣政治棋局中,英特爾憑藉其回歸美國本土、大舉投資興建新晶圓廠(fabs)的「IDM 2.0」戰略,將自身定位為美國「晶片主權」的國家冠軍。而AMD與所有無廠設計公司一樣,則必須在新的出口管制框架下,謹慎應對其全球供應鏈與市場佈局所面臨的挑戰。半導體產業的競爭,已從單純的技術與市場之爭,演變為一場融合了國家產業政策、供應鏈安全與科技霸權的複雜競賽。晶圓廠的所在地,正如同上個世紀的油田,成為定義未來數十年全球權力格局的關鍵戰略資產。

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Lia. Independent Media 台北報導

在科技產業的編年史中,帝國的興衰更迭往往不是源於一場決定性的戰役,而是始於一系列看似微小、卻最終引發結構性變革的戰略抉擇。長久以來,英特爾(Intel)就是半導體領域中那個無可爭議的羅馬帝國。它的藍色標誌與「Intel Inside」的清脆旋律,定義了個人電腦的時代,其創始人之一高登·摩爾所提出的「摩爾定律」,更成為驅動整個數位世界前進的黃金法則。然而,在2022年,這座堅固的堡壘首次從內部感受到了權力天平的傾斜。挑戰者-長期活在其陰影之下的超微公司(AMD)-不僅在產品性能上發起了猛烈衝擊,更在資本市場的估值上,歷史性地超越了這位昔日的巨人。這不僅僅是一次市值的交替,它更是一場關於技術哲學、製造模式與地緣政治現實的深刻對話。

帝國的基石與漫長的統治

自1968年在矽谷成立以來,英特爾的歷史幾乎就是CPU的發展史。從發明第一款商用微處理器4004,到憑藉x86架構主宰個人電腦市場,英特爾建立了一個難以逾越的生態系統。其成功的核心,是所謂的「整合元件製造」(IDM)模式-集晶片設計、製造、封裝、測試於一身。這種模式使其能夠將設計與製造工藝緊密結合,透過著名的「鐘擺」(Tick-Tock)模型,以穩定的節奏交替更新製造工藝與微架構,從而持續引領著摩爾定律的演進。在長達數十年的時間裡,英特爾的製造能力就是其最深的護城河,使其能夠生產出性能最強、規模最大的晶片,將所有競爭者遠遠甩在身後。

在此期間,晚一年成立的AMD,其角色更像是一個執著的追趕者。在大部分時間裡,AMD透過與英特爾簽訂的技術授權協議,生產與x86相容的處理器,以更低的價格在市場中分一杯羹。儘管它也曾有過Athlon 64處理器率先引入64位元計算等高光時刻,但從未真正動搖過英特爾的根本性統治。在英特爾帝國的鼎盛時期,其銷售額是AMD的十倍,製造能力是其六倍,全球超過八成的電腦,都跳動著一顆英特爾的心臟。

轉捩點的舵手:蘇姿丰與禪的賭注

轉變的種子,播種於AMD最黑暗的時期。2014年,當蘇姿丰(Lisa Su)接任執行長時,AMD正處於財務困境與市場邊緣化的雙重危機之中,公司將被出售的傳言甚囂塵上。在這樣的背景下,蘇姿丰與她的團隊做出了一個極具膽魄的決定:放棄在現有產品線上修補的漸進式策略,將公司有限的資源,全部投入到一個代號為「禪」(Zen)的全新高性能CPU微架構的研發中。

這是一場長達五年、成敗在此一舉的豪賭。在Zen架構的研發過程中,AMD的工程師們不僅要從零開始設計一個能夠在性能上與英特爾匹敵的核心,更在晶片的整體設計哲學上,走出了一條截然不同的道路-「小晶片」(chiplet)設計。

傳統上,如英特爾所採用的,是「單晶片」(monolithic)設計,即將CPU所有的核心、快取記憶體及其他功能單元,全部整合在一塊巨大的矽晶片上。這種設計的優點是內部數據傳輸延遲低,但缺點也極為明顯:隨著核心數量的增加,晶片面積急劇增大,生產過程中任何一個微小的瑕疵,都可能導致整塊昂貴的晶片報廢,從而嚴重影響生產良率並推高成本。

而AMD的chiplet設計,則巧妙地將這個問題化整為零。它將CPU核心等計算單元,製作成體積較小、良率更高的標準化「小晶片」,然後再將多個小晶片與一個負責輸入/輸出的I/O晶片,透過高速互聯技術封裝在一塊基板上,共同構成一顆完整的高性能CPU。這種「積木式」的設計哲學,帶來了革命性的優勢:首先,製造小晶片的良率遠高於製造一塊巨大的單晶片,大幅降低了成本;其次,它可以靈活地組合不同數量的小晶片,以極高的效率,衍生出從主流桌面到高端伺服器等不同市場區間的產品;最後,它甚至允許將不同製造工藝的晶片(例如,用最先進的7奈米工藝製造CPU小晶片,用成熟的14奈米工藝製造I/O晶片)整合在一起,進一步優化了成本與上市速度。

巨人的踉蹌:製造工藝的延誤

在AMD憑藉chiplet設計積蓄力量的同時,英特爾帝國的基石-其引以為傲的製造工藝-卻開始出現裂痕。過去數十年運轉流暢的「鐘擺」模型,在向10奈米及更先進的7奈米製程節點邁進時,遭遇了前所未有的技術瓶頸,導致產品發布一再延遲。這種延誤,對英特爾造成了雙重打擊:一方面,它使其自有產品的性能提升速度放緩,無法滿足市場的期待;另一方面,它給了競爭對手機會。

AMD的無廠(fabless)模式,使其可以將製造外包給全球最先進的晶圓代工廠-台灣的台積電(TSMC)。在英特爾為其10奈米製程苦苦掙扎的同時,台積電的7奈米甚至5奈米製程已經成功量產。這使得AMD能夠利用全球最頂尖的製造工藝,來生產其採用chiplet設計的Zen架構處理器。當基於先進製程與革命性設計的AMD Ryzen和EPYC處理器在2017年後陸續問世時,市場驚訝地發現,在許多性能指標上,AMD的產品不僅追上,甚至超越了英特爾的同類產品,同時還具備更具競爭力的價格。權力的天平,由此開始了不可逆轉的傾斜。

地緣政治的棋盤:晶圓廠即是新世紀的油田

正當AMD與英特爾的技術競賽進入白熱化階段時,更大的外部力量開始介入,並深刻地改變了競爭的規則。新冠疫情期間的全球晶片短缺,讓各國政府意識到,這個支撐著現代經濟與國防安全的微小元件,其供應鏈是何等的脆弱,且高度集中於東亞地區。半導體,從一個商業產品,迅速上升為國家安全層級的戰略物資。

美國政府的回應是迅速而果斷的。2022年,美國國會通過了《晶片與科學法案》,計劃投入超過520億美元的巨額資金,補貼在美國本土新建半導體製造設施。同年10月,美國商務部更是祭出了數十年來最嚴厲的出口管制措施,旨在全面限制中國獲取先進計算晶片、以及製造這些晶片所需的設備與技術的能力。

這一系列產業政策與地緣政治舉措,為英特爾與AMD的競爭增添了全新的維度。英特爾的新任執行長派特·基辛格(Pat Gelsinger)迅速推出了「IDM 2.0」戰略,核心是在亞利桑那州與俄亥俄州等地,投資數百億美元興建最先進的晶圓廠。這一戰略,不僅是為了重振英特爾自身的製造能力,更是將公司定位為承載美國「晶片主權」希望的國家冠軍,使其成為《晶片法案》補貼的最大潛在受益者。基辛格的名言-「未來五十年晶圓廠的所在地,比過去五十年油田的所在地更重要」-精準地捕捉到了這個新時代的脈動。

對於採用無廠模式的AMD而言,這是一個更加複雜的局面。一方面,它仍需依賴台積電等亞洲合作夥伴的先進製程,來維持其產品的競爭力;另一方面,它必須在美國日益嚴格的出口管制框架下運營,其在中國市場的業務將面臨直接的衝擊。這場競爭,已不再僅僅是兩家公司之間的比拼。它背後,是美國試圖重塑全球半導體供應鏈、確保其長期科技霸權的國家意志。

新時代的競爭

2022年,AMD在市值上對英特爾的超越,是其憑藉卓越的技術遠見與靈活的商業模式,所取得的一場輝煌勝利。它證明了在科技領域,沒有永恆的帝國,持續的創新才是唯一的生存之道。然而,這場競爭的下半場,哨聲才剛剛吹響。

英特爾,這頭被喚醒的巨獅,正試圖借助國家產業政策的東風,發起一場以製造為核心的絕地反擊。而AMD,則必須在保持其設計創新優勢的同時,應對一個日益碎片化、政治化的全球市場。未來的半導體霸權,將不僅僅取決於誰能設計出更快的晶片,更取決於誰能更有效地整合全球的製造資源,並在華盛頓、布魯塞爾與北京的政策角力中,找到最有利的位置。這場始於矽谷的競爭,其最終的勝負,或許將由全球地緣政治的棋局來決定。

資料來源

The Wall Street Journal: How AMD Finally Caught Up to Intel
https://www.wsj.com/video/series/wsj-explains/how-amd-finally-caught-up-to-intel/1B584B18-1065-4428-86F4-659727B49B5A

Reuters: Analysis: Intel's decades-long processor dominance is under threat
https://www.reuters.com/technology/intels-decades-long-processor-dominance-is-under-threat-2022-08-01/

Bloomberg: AMD Surpasses Intel in Market Value for First Time Ever
https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-02-16/amd-surpasses-intel-in-market-value-for-first-time-ever

Forbes: How AMD's Market Cap Surpassed Intel's
https://www.forbes.com/sites/greatspeculations/2022/08/17/how-amds-market-cap-surpassed-intels/

The Economist: A new era for the semiconductor industry
https://www.economist.com/technology-quarterly/2022/06/20/a-new-era-for-the-semiconductor-industry

AnandTech: The Intel Turnaround Continues: A Look At The Intel Client Roadmap
https://www.anandtech.com/show/17293/the-intel-turnaround-continues-a-look-at-the-intel-client-roadmap

Tom's Hardware: The CHIPS Act and How It Will Affect PC Hardware
https://www.tomshardware.com/news/the-chips-act-and-how-it-will-affect-pc-hardware