IDM時代，終將過去？

　　2014年的臺北國際電腦展上，Intel發布了*采用14nm工藝的CPU。

　　而在2017年，雖然Intel主力產品依舊在采用14nm工藝，但在某次投資會議中，Intel卻展示了一張PPT，表示自己2014年發布的*代14nm工藝絲毫不遜色于三星和臺積電的10nm工藝，整整*了三年。

　　這時候的Intel，覺得自己的晶圓制造仍然獨步于天下，笑傲于江湖，其他晶圓代工廠成不了什么氣候，半導體的未來十年依舊屬于Intel。

　　但現實情況往往不如人員，Intel 10nm 7nm接連延期，而老對頭AMD卻憑借著臺積電的工藝，走出了被壓制的陰影，而蘋果更是棄Intel處理器而去，換上臺積電工藝的自研芯片，短短幾年時間，Intel就從“先進”的王座跌落，陷入一個又一個泥潭當中。

　　經歷過這番折騰，Intel再也不敢對晶圓工藝夸下海口，連不懂半導體的小白在媒體的連續“轟炸”下，也都知道Intel在制程上的落后了，而痛定思痛的它終于開始考慮起了尋找其他代工廠、分割旗下代工服務的可能性。

　　2021年3月，Intel CEO帕特 · 基辛格宣布，Intel將采用IDM 2.0的新業務戰略，該戰略包括投資200億美元的亞利桑那新工廠，開發用于計算機的 7nm處理器，同時開放其晶圓代工服務，為其他Fabless廠商代工芯片。

　　拖了兩年多以后，Intel首席財務官David Zinsner在6月的投資者電話會議上表示，Intel晶圓代工服務(IFS)會像對待其他客戶一樣對待Intel內部產品業務，在財報中單獨列出損益。

　　同時Intel重申了之前的目標，即明年超越三星，成為僅次于臺積電的世界第二大晶圓代工廠，預計屆時代工收入超200億美元。

　　有人說這是壯士斷腕，有舍才能有得，也有人說這是對扶不起的阿斗徹底死心了，失去了代工服務的Intel就像一只拔毛鳳凰，不過是精裝版AMD罷了。

　　但不論如何，曾經統治半導體市場的先進邏輯IDM走下神壇已成事實，另一種模式在十幾年的風雨過后終于證明了自己，筑成的工廠讓巨頭也為之俯首，它就是Foundry。

　　英特爾的傳奇

　　早期的半導體產業只相信IDM。

　　至少在1987年以前，叫得出名字的集成電路企業大半都是IDM模式，包括英特爾、德州儀器、三星、美光在內，都是獨自完成芯片設計、生產和封裝測試這三個主要流程，雖說這些巨頭偶爾也會賺一筆外快，在產線利用率較低的時候，也會向其他企業提供少量的代工服務，但市場中基本不存在把代工當成主營業務的企業。

　　原因不僅僅是敝帚自珍，早期的集成電路并無專門工具可以依賴，由于芯片復雜度較低，設計人員完全可以通過手工操作完成電路圖的輸入、布局和布線，后面雖然引入了可編程邏輯設計技術，加入交互圖形編輯、晶體管版圖設計、規則檢查等功能，但芯片設計的自動化程度遠不能和今天相比，與其說是技術活，倒不如說是用人力堆出來的苦力活。

　　手搓出來的芯片，效率和標準根本無從談起，此時的芯片，就好比在印刷術發明之前，大家都是純手寫，你說是自己手寫一本書賺錢，還是幫別人謄抄書賺錢呢?當廠商生產自己的芯片更賺錢時，市場就沒Fabless的立錐之地。

　　而這樣的情況，卻是被IDM的龍頭——英特爾自己親手打破的，美國著名科技記者馬隆所著的《三位一體：英特爾傳奇》中有這樣一句話：摩爾定律是一個社會契約，是半導體行業和世界其他地區之間的協議，即前者將繼續努力，盡可能地保持定律的軌跡，后者將為這種飛速發展的成果買單。

　　為了打敗對手，英特爾就必須拿出更先進的芯片，為了拿出更先進的芯片，那就必須循著摩爾定律的步伐，不選擇這條定律，那么市場就不會選擇你。

　　1971年，英特爾推出4004處理器，晶體管數量不過2300個，而制程也是老舊的10 微米，到了1985年推出的80386處理器，制程已經更新到了1.5微米，晶體管數量翻了約120倍，來到了27.5萬個，實現了指數級別的增長，而這個規模的處理器已經不能用簡單地用人力去填補了。

　　英特爾現任CEO基辛格，當時486項目的負責人，在2012年發表的論文《應對英特爾微處理器設計的復雜性 — CAD 歷史》中提到：

　　在486處理器上，英特爾引入了更徹底的改變，它采用了全流水線設計，集成了一個大型浮點運算單元，并引入了*個片上高速緩存——一個高達8K字節的高速緩存。由于可重復利用的設計大幅減少，晶體管數量增加了4倍，這顆處理器在設計生產率上遇到了巨大的阻力。雖然可以追求簡單的人力增加，但問題也隨之而至：英特爾是否有能力負擔這支遠超100人的486設計團隊......為了執行更有遠見的設計流程，英特爾就需要開發更加得心應手的設計工具。

　　最終設計486的工具被組合到了名為RLS (RTL to Layout Synthesis)的系統當中，這是*個在主流微處理器開發項目中從RTL到布局的系統......它的成功主要是結合了三個基本要素：CMOS(實現了單元庫的使用)、硬件描述語言(提供一個方便的輸入機制來捕捉設計意圖)、合成(提供從RTL到門和布局的自動轉換)……這就是 "神奇而強大的三足鼎立"，這些元素中任意一個都不可能徹底改變設計生產力，后來EDA行業對這三個元素進行標準化和整合，最終使其成為所有ASIC行業的基礎，也是Fabless行業的共同接口。

　　可以說，正是英特爾在486處理器研發過程中的改進，推動了后來EDA工具的誕生，而EDA的誕生，也為Foundry+Fabless的模式提供了必要條件，早期的人工抄寫迅速蛻變成雕版與活字印刷，半導體行業的設計效率迎來了革命，而摩爾定律的威力終得以展現。

　　代工廠崛起

　　IDM被顛覆的苗頭出現在了中國臺灣。

　　1973年，時任中國臺灣地區的經濟部長的孫運璿下決心開始工業技術轉型，他在參考了當時美日韓在集成電路上的發展路線，最終決定效仿美國硅谷的產學研模式，將分散在中國臺灣各處的聯合工業研究所、聯合礦業研究所與金屬工業研究所幾家研究機構合并，以財團法人名義成立，工業技術研究院(工研院)就此誕生。

　　工研院目的只有一個，就是把當時最新的科技成果下放到企業里，不僅組織委派留學生遠赴美國，培養在電路設計、光罩制造、晶圓制作、封裝測試等方面的人才，還要再引導他們回到臺灣，為初期的半導體企業貢獻一份寶貴的力量。

　　1980年，工研院決定以衍生公司的方式，設立中國臺灣*家半導體制造公司——聯華電子(聯電)，并將所有IC產品線和技術以低價授權生產的方式全部轉移給它，讓它在擁有研發能力之前就可以開始生產，其早期主要生產電子表、計算器與電視相關半導體，同時也是*家提供代工服務的臺灣半導體公司。

　　1987 年，工研院電子所與飛利浦合作成立(臺灣積體電路制造公司)臺積電，張忠謀任董事長，使用的是八年前引進投產的中國臺灣*條3英寸晶圓實驗線，雖然規模不能媲美聯電，但由張忠謀掌舵的它，卻在成立之初就堅定了自己的方向——晶圓代工。

　　這兩家被并稱為臺灣晶圓代工雙雄，雖然早期接的是IDM廠商的殘羹冷炙，但在90年代Fabless潮流席卷全球之際，他倆就是許多半導體公司心中的白月光，吃的是設計圖紙和硅晶圓，擠出來的卻是能賣大幾百美金的芯片，這樣的代工廠，又有哪家不愛呢?

　　臺積電創始人張忠謀在接受SEMI和計算機歷史博物館的采訪時表示：

　　當我在TI和通用儀器時，我看到很多IC工程師想離開并建立自己的企業，但阻止他們離開這些公司的*難題是，他們無法籌集足夠的資金來組建自己的公司。當時的人們認為每家公司都需要制造，需要晶圓制造，而這恰恰是半導體公司、集成電路公司中最需要資金的部分。我看到了這些工程師想離職創業的念頭，最終卻因為缺乏籌集大量資金建立晶圓廠的能力而被扼殺在搖籃里。所以我想，也許臺積電，一個純粹的晶圓廠，可以彌補這一缺陷。在我們的幫助下，這些工程師就能實現創辦屬于自己的芯片公司的夢想，新興的公司將成為我們的客戶，他們將會為晶圓代工廠提供一個穩定和逐年增長的市場。

　　1996年，臺積電在代工制造的基礎上，首次提出了“虛擬晶圓廠”(Virtual Fab)的概念，讓客戶能隨時掌握晶圓制造進度，省去經營晶圓廠所需承擔的各項支出。在相應時間、機密性、量產彈性與信息的獲取上，讓客戶感覺有如自己開的晶圓廠一樣方便;而在技術、質量和成本上，又讓客戶感覺晶圓代工廠要優于自己的晶圓廠。

　　臺積電這樣的代工廠自此打出了三個關鍵性優勢：首先，由于它們本身不會銷售IC成品，因此不會與Fabless產生競爭，兩個公司永遠是合作伙伴的關系;其次，代工廠可以根據Fabless的需求擴充產能，同時靈活調配產能，更貼近客戶已有的生產計劃;最后，代工廠基于標準EDA工具建立了生產流程，客戶能夠完全控制從概念到最終設計的過程。

　　藍色巨人之殤

　　藍色巨人，通常指的是計算機行業的*，在IBM失去PC市場的主導權后，掌握x86架構話語權的英特爾理所當然地接過了它的衣缽，成為了新一代的藍色巨人。

　　90年代伊始，晶圓代工廠如雨后春筍般興起，但對于英特爾這樣的IDM巨頭來說，依舊不值一提，時任AMD CEO的杰里·桑德斯甚至在一次會議上喊出了一句名言：Only real men have fabs(只有真男人才會擁有晶圓廠)。

　　雖然桑德斯說這話是針對當時另一家Fabless處理器廠商Cyrix，但臺積電這樣的代工廠不受傳統IDM廠商待見也是事實，當時代工廠的技術普遍落后兩到三代，只有那些新興半導體企業才會找上代工廠，更多廠商還是傾向于自建晶圓廠，畢竟制造是半導體的命根子，被別人攥在手里總是有些不踏實。

　　但時代的變化，超過了所有人的想象，90年代還是個人電腦的時代，但在千禧年過后，世界往移動時代打了左滿舵，而伴隨2007年iPhone的發布，智能手機掀起了普及浪潮，世界對于半導體的需求呈現出了一個指數級別的增長。

　　需求變大了，本來對于IDM廠商來說是天大的好事，躺著賺錢的生活，不正是它們夢寐以求的嗎，但可惜的是，智能手機這塊蛋糕，英特爾這樣的IDM廠商，卻沒吃到*的一塊，甚至作為附屬產物的平板電腦，都和它們無緣，高通、聯發科、蘋果和海思等，統統都是Fabless，它們聯手，瓜分掉了一年數億臺移動設備的處理器市場。

　　而背后*的受益者，就是臺積電這樣經過多年技術投入后，掌握了先進制程的代工廠，每年蘋果上億手機里搭載的芯片，均出自臺積電的晶圓廠，蘋果從移動市場攫取利潤，而臺積電跟著蘋果喝湯，順勢不斷升級工藝來滿足蘋果的需求……

　　英特爾不是沒有過掙扎，Atom這一產品序列就是為了移動市場而生的，但在手機上接連失利，最后甚至想出了補貼硬件廠商這樣的昏招，整整70億美元砸到了搭載Atom處理器的Windows平板上，連個浪花都沒翻起來。

　　而英特爾的老朋友和老對手，90年代的真男人AMD此時早已雄風不再，2009年就把晶圓廠全部賣給了阿布達比的主權基金，成立晶圓代工廠商格芯(GlobalFoundries)，自己搖身一變，成為了新的Fabless。

　　2014年，昔日的藍色巨人IBM更是以15億美元的價碼，把旗下的微電子部門(含晶圓廠)半賣半送給了獨立出來的格芯，它一心所求的，就是為了讓晶圓廠能持續生產，從而保障員工的權益。

　　在這些巨頭忙著分割自家曾經的晶圓廠的背后，是成本的飆升，1965年，摩爾定律剛發布時，一家20mm晶圓廠的建設成本約在100萬美元左右，到了90年代，200 mm晶圓廠的成本為 7 -13 億美元，進入21世紀后，300mm晶圓廠的成本更是到了20-30 億美元，至于7nm先進制程的工廠，光一家工廠就耗資120多億美元，沒有足夠的現金流，根本無力支撐起如此巨額的資本投入。

　　倘若不是英特爾始終占據x86市場的主導地位，在服務器和個人電腦市場擁有*的話語權的話，7nm工藝之后的開發根本無從談起，更不用說更新每年的技術路線圖了。

　　90年代的時候，英特爾背后站的是惠普、康柏、戴爾、NEC等一眾PC廠商，還有微軟在一旁為它撐腰，2015年后，臺積電背后站的是蘋果、高通、聯發科、AMD、英偉達……而此時英特爾背后的那批人卻沒什么變動，不論是市值還是產值，都無法與之比擬。

　　英特爾在2014年時攻克14nm工藝時滿是驕傲，因為它在半導體工藝上做到了舉世*，但沒過多少年，它再也沒有自傲的資本了，因為它心知肚明，工藝優勢已經被追平超越，Foundry擊敗了IDM。

　　英特爾第三任安迪·格羅夫在《只有偏執狂才能生存》一書中寫到：

　　記得1985年年中的一個時候，在英特爾因為DRAM受到沖擊而徘徊了將近一年之后，我和英特爾的董事長兼首席執行官戈登·摩爾在辦公室里討論公司的窘境，兩個人的情緒都很低落。我看著窗外遠處大美洲游樂園的摩天輪在旋轉，然后回頭問他："如果我們被踢出公司管理層，董事會任命的新CEO會怎么做?"戈登毫不猶豫地回答："他會放棄DRAM業務。"我盯著他然后說："為什么你和我不走出門，自己來做這件事呢?"

　　對于英特爾來說，分割代工業務，放棄IDM廠商的身份，就和80年代時舍棄DRAM業務一樣，是不亞于自斷一臂的痛苦，自己親手終結曾是世界*的業務，沒有比這更讓一家公司受打擊的事了，相信經歷過輝煌的基辛格在宣布IDM 2.0時，也有過和格羅夫一樣的反復猶豫，對格羅夫的痛苦更加能感同身受。

　　但這位CEO還是在2021年3月做了這個決定，并穩步地推進它。

　　他知道自己要做的，就是推開眼前這扇門，舍棄掉一部分先進，來走向另一種偉大。

　　對于IDM而言，如前所述，先進邏輯IDM終將成為歷史，但對于像TI這樣模擬廠商還有功率器件廠商來說，因為IDM模式對于其所專注的業務具備天然的優勢。換句話說，屬于他們的時代，才剛剛開始。

　　但和*時期相比，IDM時代終將過去已成定局，也許在張忠謀剛成立臺積電的時候，也并沒想到如此結局。