机构：英特尔的IDM模式为何几十年来一直很低效？

集微网消息，英特尔在半导体行业具有独特地位，是唯一一家主要的逻辑芯片类的集成设计制造商（IDM），这意味着其作为一家公司，同时设计和制造自己的先进芯片。虽然三星具备这两种功能，但在大规模集成电路（设计）和代工之间实际存在一道防火墙。英特尔IDM的独特地位是主要的结构性优势，但也是劣势。Semianalysis从技术和成本的角度讨论了英特尔的低效。除了分享英特尔的主张外，也分享其对英特尔技术、成本模型和毛利率的独立看法。

理论上，英特尔可以优化其制造和设计，比起像AMD这样的竞争对手与台积电之间的关系更密切，因为英特尔是一个单一的公司，数据共享限制较少，可以将最终芯片的价格定得比AMD低，因为不需要支付外部台积电代工税。

几十年来，这种模式一直行之有效。过去，英特尔在工艺节点上一直遥遥领先于其所有的竞争对手，因此能占据主导地位。英特尔的利润率也一直高于台积电和AMD等公司。假设是同一家公司与英特尔，下图是代工厂+无晶圆厂公司的组合样式。

英特尔工艺节点优势在21世纪头10年开始在14nm工艺方面瓦解，但随后在10nm工艺的过渡中完全崩溃，而这原定时间是在2016年。晶圆代工厂在16nm、10nm、7nm工艺上一路领先，将英特尔3年的领先优势一扫而光，变成了3年的劣势。

其中一些瓦解是由大型IDM造成的。责任和问责制没有适当下放到各个团队和业务部门。英特尔的部分部门逐渐消亡，在性能或成本方面都落后于整个行业，但没人能说得出来，因为英特尔处于自己的梦幻世界，即在工程领域具有压倒性优势。

一旦英特尔失去领先优势，其效率低下问题就会很明显。现在，英特尔在晶圆制造方面的效率明显低于台积电。由于工具利用率较低，产量较差，英特尔需要更多的晶圆厂空间来实现相同产量。

与此同时，英特尔的设计团队明显落后于AMD，需要具有更多晶体管的更大内核，这样可以消耗更多能量才能达到类似性能。此外，英特尔的设计团队需要花费更长时间和更多成本才能实现新架构的生产，这是因为他们的的设计方法比较差。

英特尔解决这些问题的方法之一就是快速连续缩小两次（英特尔4/3和英特尔20A/18A）来追赶工艺节点。然而，仅凭这一点并不能解决问题，因为还缺少规模、客户基础和运营效率。

英特尔目前正努力解决其中的许多问题，并对外转型成为各种客户的外部代工。虽然从表面上看，这只有在他们能赢得外部客户的情况下才有帮助，但还有其他好处。

通过转向内部代工厂模式，英特尔可以开始结束将成本分配给整个业务单元而不是个人设计和团队的无意义做法。这将有助于解决一些主要的效率低下问题，将问责制下降到较低水平，这将有助于管理产品和晶圆厂方面的成本。

当前低效问题

这些不同的问题是压倒性的，并导致了semianalysis现在所看到的英特尔的状态。一般来说，英特尔的产品团队可以隐藏在其制造能力背后，并摆脱分配给整个业务部门的成本。

热门批次

在半导体制造中，晶圆是批量生产的。这些批量是晶圆的集合，在转移到下一个可用的制造工具之前，这些晶圆通过工具进行连续加工。因为一个晶圆厂要耗资数百亿美元，所以晶圆厂的工具必须得到最大限度的利用。一般来说，由于晶圆是成批生产的，所以前沿晶圆需要花费10周时间来处理。

另一方面，若不考虑成本，前沿晶圆也可以在几周内完成加工，但由于工具需要不断等待晶圆以便能尽快加工，所以效率极其低下。这称之为“热门批次”，指一批晶圆优先处理，而且与标准批次相比，加工速度更快。

“他们想做多少热门批次就做多少热门批次，想做多少样本就做多少样本。”

——英特尔首席财务官David Zinsner

这可能是出于多种原因，例如加快对新工艺步骤或工具的验证，或者为新设计或技术制造测试芯片。这个术语来源于这样一种观点，即这些晶圆是“热门的”，因为它们以尽可能快的速度推进制造工艺。

然而，运行热门批次确实会降低工具利用率和整体晶圆厂效率。因此，在快速处理特定晶圆的紧迫性与制造工厂的整体效率和吞吐量之间需要权衡。

英特尔正解决这个问题，转向内部代工厂模式，向业务部门收取热门批次的费用，就像其他代工厂向其客户收取热门批次的费用一样。

英特尔认为，仅这一改变每年就可以为其节省5亿至10亿美元。

步进（Stepping）及样本

设计芯片是非常昂贵的。一旦有了完整的设计，将其投入生产包括将设计发送到晶圆厂、将这些设计转换成数十个物理光掩膜放入光刻工具中、并在数千个工艺步骤中运行测试芯片。一旦收到测试芯片，就可以审查是否存在漏洞/问题，并且可以对设计进行调整。

semianalysis已经详细讨论了这个行业的设计成本问题，但目前英特尔的一个主要劣势是他们需要更多的迭代。步进是指将修改后的设计发送给晶圆厂，然后为新测试芯片创建新光掩模。

“他们想做多少步进就做多少步进。”

——英特尔首席财务官David Zinsner

英特尔用了12个步进才将Sapphire Rapids推向市场，而AMD通常只需要2到3个步进就推出了Bergamo和Genoa等竞争芯片。这大大增加了英特尔制造所有这些额外光掩膜的成本，同时也大大增加了将新设计推向市场的时间。