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全球半导体正经历一场价值数万亿美元的转变

2023-09-26

全球半导体产业正在经历一场价值数万亿美元的变革。半导体革命使我们在过去50年中见证了许多技术进步。


数万亿美元的变革


功能更强大的半导体提供了更多的计算能力,这使我们能够完成更具挑战性和更复杂的任务,例如从大语言模型到自动驾驶汽车的人工智能进步之所以成为可能,是因为英伟达等企业和特斯拉已经开发出具有足够计算能力的芯片来处理和分析人工智能工作所需的大量数据。此外,最大的科技公司是增长最快的半导体买家之一,苹果、Alphabet、微软和META等公司每年购买数十亿美元的芯片来运行手机、个人电脑、服务器等,还有大型科技公司包括英特尔、英伟达、博通、高通和AMD从一系列半导体设计商处购买IP,这些设计商为不同的应用制造芯片。


然而,几乎所有这些芯片设计商都是无晶圆厂的,这意味着他们都需要将芯片的制造外包给第三方代工厂,例如台积电或GlobalFoundries。但是目前大型科技公司和其他主要半导体买家正在内部设计越来越多的自己的半导体,而不是在无晶圆厂半成品中获得高利润。因此数万亿美元的变革正在进行中。


变革的因素


大型科技公司拥有以较低成本设计专用芯片的规模和能力,与围绕第三方设计的通用现成芯片构建的相同产品相比,这也显着提高了其产品的质量。


这种趋势已经开始,并且只会继续加速。例如几乎所有苹果产品都配备了苹果在加州设计的芯片;苹果从2021年开始将英特尔及其x86架构从Mac中剔除;十年前,苹果将三星芯片从iPhone中剔除;苹果还试图从iPhone中剔除高通的Snapdragon调制解调器,但他们最近已与高通签署了一份新合同 ,将在2026年之前(至少部分)为iPhone提供5G调制解调器。Tesla还设计了自己的CPU来控制其汽车,以及自己的AI芯片(称为D1),为Dojo超级计算机提供动力。


种种迹象表明:随着大型科技公司规模和能力的增长,无晶圆厂半导体提供的价值正在减少,许多其他主要科技公司更多地设计自己的芯片,包括Alphabet、Meta Platforms、微软和亚马逊。


大型科技公司开始用内部芯片取代第三方芯片的原因是,随着大型科技公司规模和能力的增长,无晶圆厂半导体提供的价值正在减少。例如,苹果显然拥有足够的才华横溢的工程师和资金来自行设计芯片。至关重要的是,大型科技公司也离最终消费者更近了一步,他们还可以设计将自己的芯片与现有硬件和操作系统集成所需的软件;此外,大型科技公司并不依赖半导体公司将其产品推向市场。


自力更生的要点


其实若想真正转向做内部芯片设计并不容易,它与决定内部设计芯片还是使用第三方的因素有关。芯片买家至少要分析五个考虑因素,分别是规模、能力、特异性、效率/功耗和成本。


如果没有足够的规模,产品改进可能不足以证明雇用自己的芯片设计师的额外成本是合理的。


而就能力而言,大型科技公司在淘汰芯片设计师方面处于有利地位,因为它们拥有设计芯片所需的人才、知识产权和资金。另一方面,不太成熟的芯片买家可能没有能力设计自己的芯片。然而,经验丰富的芯片买家与无能力的买家的比例似乎比以往任何时候都高,这使得更多的客户开始评估内部芯片设计的可能性。


特异性分析发生在应用程序级别,而不是公司级别。标准化芯片不能在不同的应用程序中提供同等的效用,选择运行汽车操作系统的芯片通常不会与选择用于手机的芯片相同,即使它们具有相同的计算能力,因为它们的应用程序和操作环境完全不同。特斯拉选择设计自己的自动驾驶芯片,而不是依赖第三方芯片制造商的现有技术,就证明了这一点。


在效率和功耗方面,特斯拉不需要超小型、功能强大且节能的芯片,因为它不受苹果或戴尔科技公司所面临的相同限制,例如在为手机或个人电脑选择芯片时。另一方面,苹果和戴尔都在寻求优化电池寿命和容纳芯片的更小硬件的空间,因此他们专注于尺寸和效率。


最后一点是成本。据报道,苹果公司通过在其计算机中更换英特尔CPU节省了数十亿美元。Tesla可以以Nvidia H100价格1/6的价格生产D1芯片。


为何半导体行业这一数万亿美元的转变如此重要呢?


市场在很大程度上忽视了数十亿美元的无晶圆厂半导体的潜在风险,随着客户开始设计自己的芯片,这些公司可能会损失40%-60%的收入。


试想一下,如果微软为其个人电脑设计自己的CPU,英特尔和AMD会发生什么。这种情况不会在一夜之间发生,但大型科技公司已经朝这个方向采取了重大步骤,但大多数半导体公司甚至没有承认需求的这种转变,更不用说改变他们的公司战略了。只要当今许多要芯片买家满足上述四个标准并将芯片设计转移到内部,这一趋势就会加速。


芯片行业价值数万亿美元的转变进一步凸显了代工业务的战略重要性。无论谁设计芯片,都必须有人制造它们。然而,建造晶圆厂的成本极其高昂,除了台积电、三星和英特尔之外,没有大公司投资晶圆厂,半导体行业对晶圆厂投资的缺乏代表了其焦点的误导和缺乏认可。


英特尔很早就认识到了这一点,并做出了战略转变。当AMD、AVGO、QCOM和其他公司认识到他们的客户正在尽一切努力避免使用他们的芯片时,将战略转向建设晶圆厂可能为时已晚。这个过程需要时间和大量的资本支出;而且,台积电和英特尔本财年将分别花费约300亿美元的资本支出,600亿美元的总支出大致相当于全球排名第15的最有价值半导体公司KLA的整个市值。


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