原标题：英特尔不行了？简述英特尔遭困境原因及全球芯片行业发展现状 来源：佰思科学
作者：佰思科学| 沈东旭 邱亚明
英特尔（Intel）是芯片行业的霸主，牢牢盘踞着个人电脑（PC）和服务器领域。近年来又多了一个非常响亮的名号--牙膏厂。英特尔升级处理器性能时，每一代之间提升非常有限，被形容成挤牙膏。
名声虽然不好听，但是名声不是用来吃饭的，英特尔的财务报表还是靓丽的。2020年7月23日，英特尔公布了2020年第二季度的财报：营收增长20%至197.28亿美元，利润更是增长了22%至51.05亿美元。
大好消息一经公布，英特尔股价大跌：直接从61美元左右，摔到了48美元附近。
英特尔股价曲线（来自于新浪）
与此同时，台积电的股价大涨：从390新台币涨到了430新台币附近，总市值达到了4300亿美元，超过英特尔的2090亿美元一倍之多。
台积电股票走势
显然，英特尔这段时间不被大家看好，难道真的和挤牙膏有关系吗？就在英特尔财报宣布后没几天，英特尔首席工程师Murthy Renduchintala离职，为7nm制程进展不顺负责。英特尔宣称，7nm制程可能要迟至2022年才能成熟。
Murthy Renduchintala
其实别说7nm，英特尔的10nm制程都没有解决良率问题，产品不能大量出货。因此目前英特尔的制程水平，还是停留在它2014年就推出的14nm上。换句话说，英特尔已经以挤牙膏的实际行动，违反了当年自己提出来的“摩尔定律”。
1965年的戈登·摩尔
著名的摩尔定律，是由英特尔的创始人，现年91岁高龄的戈登·摩尔提出的。1965年时，戈登·摩尔当时还在仙童公司，他发表了一篇文章，说芯片的晶体管密度每12个月就能翻一番。后来有人说，应该是18个月翻一番，不过摩尔本身则把定律修改成24个月翻一番。
从1971年到2018年的芯片晶体管密度
简而言之，摩尔定律预言了芯片指数性发展的规律，从二十世纪七十年代至今，芯片产业的发展基本与这一规律相符。从实现的角度来说，就是芯片的制程不停地进步，从微米一步步地进入到纳米世界。下面的表格给出了芯片制程及引入的年份
表格：芯片制程引入的年份
芯片制程是通过线宽来代表的。你可以把线宽理解成画晶体管的笔尖的粗细：用越细的笔尖，就能在同样的面积中写出更多的字，或者刻画出更多的晶体管。每一次制程的进步，都会把线宽缩减到之前的70%左右，这样从面积上来说，一个晶体管所占的面积就是上一代制程的0.7*0.7≈0.5，即晶体管密度实现了翻番。
放大后的芯片结构
需要注意的是，摩尔定律不是什么物理学定律，其自身并不以任何科学原理为支撑。那么摩尔定律又到底是什么呢？你要是横竖看不明白，就得从字缝里看：其实就写了两个字--挣钱。
首先，芯片制程必须不断地缩小，否则生意就没法做了。设想一下，苹果发布新手机的时候，库克蹦上台说，“乡亲们那，我想死你们啦。今年的芯片跟前两年一模一样，但我们打磨上了一个新标号，大家快来买吧！”台下不一哄而散就怪了。
新的芯片永远是电子设备的最大卖点
其次，周期要合适。再拿苹果举例子，每隔两年就会有一次大的手机型号升级，由头就是芯片的制程又升级了；中间的一年加个后缀S，而制程不变。为什么型号/制程升级不能隔一年来一次呢？去年刚割的肾，伤口还没愈合呐。而两年过去，上次被割的痛感已经消减得差不多啦，
“韭菜割不尽，春风吹又生”！
全球半导体产业的资本支出情况
那么，为什么不能三年或者更长时间更新制程呢？这恰恰是摩尔定律的关键。每一次制程更新都意味着大量的投入，靠钱往里堆。2020年7月，台积电宣布将年度资本支出从150-160亿美元增加到160-170亿美元。大家想象一下，每年100多亿美元的高强度投入，还要持续不间断地这样投，才能保持江湖地位，这是一般人能玩得了的游戏吗？最后的结果，必然就是强者恒强，赢家通吃：领先者能扩大投入，从而获取更高的收益；而落后者则逐渐掉队，慢慢跟不上形势。
芯片生产厂家制程路线图
上图是世界上排名前六位的芯片生产厂家的制程发展路线图。其中格罗方德（GlobalFoundries）和联电（UMC）已经放弃了新一代制程的研发，全球还有点追求的头部芯片厂只剩下四家：英特尔（Intel）、三星（Samsung）、台积电（TSMC）和中芯国际（SMIC）。
台积电
当你成为头部企业之后，想不赚钱就变成了一件很困难的事情。再以台积电为例，2020年二季度3107亿新台币，同比增长28.9%；净利润1208.2亿新台币，同比增长81.0%。显然，以持续的资本投入为筹码，甩开竞争对手，从而获取高额利润，这才是摩尔定律背后的真相。
英特尔声称的其芯片晶体管密度变化（其10nm技术并未能实现稳定量产）
对英特尔来说，成功归功于摩尔定律--直到2014年英特尔都是按照摩尔定律的步调向前进。同样的，英特尔也因摩尔定律而衰。
2014年苏姿丰成为AMD首席执行官
让我们回到2014年，这一年英特尔是绝对的江湖老大，实现了14nm技术的量产；其多年的PC行业竞争对手AMD，奄奄一息，靠从英特尔借钱过日子。没错，英特尔生怕这个农民的孩子（AMD也被戏称农企）一下没想开就过去了，那样的话英特尔就变成了垄断，麻烦就大了，所以还得支持它活下去。
英特尔2011至2017的资本支出
会当凌绝顶的感觉是寂寞--既然革命已经成功了，同志们还需要努力吗？股东真正关心的是分红，花大价钱升级制程，不如让股东满意来得更重要。自2012年之后，英特尔的资本支出不升反降，同时英特尔的产品变成了挤牙膏。到了2018年，英特尔干脆找了一个搞财务的鲍勃·斯万（Bob Swan）来做首席执行官。
Bob Swan
这段时间，英特尔对标AMD，可能觉得自己还不错。不管AMD在苏姿丰的带领下如何锐意进取，搞出了神乎其神的“禅”（Zen）架构，又如何威胁到了英特尔，但本质上来说，英特尔和AMD是一根绳上的两只蚂蚱，实质上属于一荣俱荣、一损俱损的关系。当AMD好的时候，和英特尔激烈竞争，英特尔反而不会太差；当AMD不行的时候，英特尔也会慢慢意志消沉，时间长了也就不行了。
台积电历年制程变化
这段时间里，英特尔最大的问题，是没有搞清楚真正的对手是谁，没搞明白“谁是我们的敌人？谁是我们的朋友？”这个首要问题。就在英特尔快乐挤牙膏的时候，台积电一直没闲着。2014年时，台积电主要量产的还是20纳米的产品，名义上落后于英特尔，实际上落后的更多。这是因为台积电、三星等工艺与英特尔有所不同，比如台积电7nm+的晶体管密度，才与英特尔10纳米技术相同。但是台积电的步伐很稳健，2016年主打10纳米，2018年7纳米上量，到了2019年7nm+量产，终于在晶体管密度追平了英特尔。而2020年5nm量产后，实际上甩开了英特尔。
英特尔制程对应的晶体管密度
对英特尔来说，问题比想象中还严重。实际上，英特尔的10nm制程，由于工艺问题，并没有真正量产，目前英特尔的制程，相当于停留在14nm。英特尔不仅被台积电、三星超过，随着中芯国际N+1技术进入量产，和中芯国际就是个脚前脚后的关系。
中芯国际
英特尔沦落至此，问题很严重。一方面AMD早就自己不做芯片了，所以利用台积电的先进制程，和Zen架构，再加上低价策略，正在侵蚀英特尔的PC市场。这些其实倒不是大问题，因为英特尔也能找台积电代工，也能升级更好的架构。但工艺制程第一次落后于人，才是根本性的问题。
当前三大芯片厂最先进工艺比较
曾几何时，英特尔x86架构的优势在于性能，而ARM的优势在于低功耗。但随着英特尔在制程方面的停滞，ARM的性能也在提升，逐渐出现了赶超英特尔i5 CPU的架势，使得ARM架构侵入个人电脑（PC）领域成为了可能。对很多人来说，ARM芯片如果有了i5级的性能就完全够用了。
ARM核计算性能的提升
于是素来对英特尔有看法的宵小们坐不住了。首先跳出来悄悄地进村的是苹果。苹果将在2020年底出货基于ARM芯片的笔记本MacBook，之前苹果笔记本搭载的是英特尔芯片，现在改成5nm工艺的12核CPU，更轻更薄更省电。理论上还应该更便宜，因为苹果去芯片厂流片的价格和从英特尔拿芯片的价格，差的不会是一点两点。当然苹果能否凭良心返利于民就很难说了。
苹果电脑采用的ARM芯片型号为A12Z
苹果这么做是因为苹果具有闭环的生态系统，可以把iOS或者macOS运行到ARM笔记本或者Mac mini上。大部分人还是用Windows，移植到ARM平台可没那么容易。但没想到微软这个浓眉大眼的也叛变革命了。微软这次不打算重蹈移动领域输给安卓的覆辙，急吼吼地让Windows支持ARM桌面平台，曾经牢不可破的Wintel联盟，面临解体的危机。
微软支持ARM桌面平台
这还不算完。英特尔有两大优势领域，个人电脑和高性能计算。ARM对个人电脑的攻击刚刚开始，但英特尔在高性能计算方面的优势还很明显，因为ARM的体系结构在高性能计算方面还不完善。但是随着RISC-V的兴起，英特尔未来在高性能计算方面必然受到影响。
RISC-V
RISC-V不是一家公司，而是一个组织，专门负责定义CPU指令，具体实现由各家公司去做。因此，RISC-V不仅可以涵盖最简单到最高性能的芯片，还有非常好的开放性。不像英特尔的x86芯片，基本上就是英特尔和AMD在生产，其他家可以忽略不计。而ARM芯片还需要找ARM公司买授权，这个RISC-V连授权都省了。比如由阿里投资的平头哥，就是用的RISC-V。
ARM公司在英国剑桥的园区
在这个去全球化的时代，英特尔由于其体系的封闭性，天然不受除了美国政府及其盟友之外的，还有点技术能力的国家的信任。说穿了就是中国和欧洲，早晚要摆脱对英特尔在高性能计算方面的依赖。
归根结底，英特尔的问题是它的路线问题：其封闭的体系依赖于自身制程的优势。随着制程优势的丧失，个人电脑领域被侵蚀，高性能计算未来也不乐观，留给英特尔的时间不多了。
