半导体的未来:与 Futurum 的 Daniel Newman 的深入探讨

半导体是技术创新的核心。几十年来,技术改进已经与硅在性能、成本、功率和封装方面的进步同步。

在过去的 10 年中,半导体行业的动态发生了翻天覆地的变化。飙升的工厂成本、设备数量激增、无晶圆厂芯片公司、更高的可编程性、缩短的流片时间、更多的软件内容、迫在眉睫的中国存在——这些和其他因素已经永久地改变了半导体业务的权力结构。

我们生活的方方面面都依赖芯片,这导致了全球半导体短缺,影响的行业比以往任何时候都多。我们的前提是,未来 20 年的芯片成功将取决于批量制造专业知识、设计创新、公共政策、地缘政治动态、有远见的领导力和创新的商业模式,这些模式能够在世界上最具挑战性的企业之一的激烈竞争中生存下来.

在这个突破性分析中,我们很高兴欢迎Daniel Newman,他是技术业务的领先分析师之一,也是Futurum Research 的创始人 。与往常一样,我们将引入来自Enterprise Technology Research 的数据 ,就数据告诉我们的内容提供我们的意见,并获得 Daniel 对主要趋势的意见。

讨论话题

半导体的未来:与 Futurum 的 Daniel Newman 的深入探讨

以上是我们将与 Daniel 讨论的一些主题。

半导体行业的变化是史诗般的,而且似乎是持久的。向无晶圆厂芯片公司的转变和批量制造的影响(主要归功于 Arm Ltd. 的模型)是显着的。我们想报道英特尔公司:它必须做什么才能在其业务的变化中生存和发展?我们将讨论替代处理器如何影响世界:摩尔定律死了吗?它还活着吗?Daniel 对这些话题有很强的看法,包括 Nvidia Corp.,我们将了解他对所有这些的看法,并讨论半决赛中迫在眉睫的中国威胁。

以下是 Daniel Newman 在宏观层面上对行业的看法:

有很多不同的叙述同时流动,它们并没有并行运行,而是在运行并相互融合。因此,过去两年迎来了一场我们从未有过的半导体对话,这是由供应链驱动的。COVID-19 大流行带来了对由半导体驱动的产品的前所未有的渴望、需求和渴望。直到我们开始用完笔记本电脑、车辆和服务器,整个世界才再次关注半导体。

作为一个社会,我们理所当然地认为,如果您需要一台笔记本电脑,就去购买一台笔记本电脑。如果您需要一辆车,停车场上总会有一辆车。但是,正如我们在整个大流行期间看到的这种“指数主义”一样,我们最终意识到半导体正在吞噬世界。事实上,整个工业综合体都是由半导体技术驱动的。

你从一辆可能在几个不同部件上装有价值 50 美元或 100 美元的半导体的汽车变成了可能装有 700、800 个不同芯片的汽车。价值数千美元的半导体。因此,全面而言,您正在应对短缺的动态。您正在处理创新的动态。你正在处理摩尔定律即将结束,这导致了新的过程。

我们正在处理代工厂与晶圆厂与发明以及产品开发情况。所以有这么多不同的并行半导体叙述正在发生,我们可以谈论它们中的任何一个。

莱特定律是不变的

作为背景,我们重新介绍莱特定律的概念。我们都知道摩尔定律,但较早的实例实际上来自西奥多·赖特。

半导体的未来:与 Futurum 的 Daniel Newman 的深入探讨

TP Wright 是一名航空工程师。他应用了上面有点抽象的数学,对制造飞机的成本进行了观察和总结。粗略地翻译,它表示随着生产的累计单位数量翻倍,您的单位成本按固定百分比下降。

在飞机中,这一比例约为 15%。在半导体领域,我们认为这个数字更像是 20% 到 25%……当你加上从硅进步中获得的性能改进时,它转化为大约 33% 的成本下降。这非常重要,并为拥有最大销量的公司带来战略优势。这在制造下一代产品时尤其重要,而下一代产品在开始时总是更昂贵。

随着生产的累计单位数量翻倍,您的单位成本按固定百分比下降。

赖特定律描述了一个学习曲线动态。就像 Amazon.com Inc. 的首席执行官 Andy Jassy 经常说的那样,没有经验的压缩算法。它适用于这里并适用于半导体——大时代。如果您将赖特定律应用于当今芯片行业正在发生的事情,您可以更好地了解台积电为何占主导地位以及英特尔为何苦苦挣扎。

Arm 晶圆数量正在爆炸式增长,而 x86 晶圆数量则没有。

PC 数量让英特尔能够粉碎 RISC

先介绍一下支持数据,然后再带丹尼尔进来补充一下。

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很简单,上图左边的图表显示了个人电脑出货量,它在 2011 年达到顶峰并开始稳步下降——直到 COVID——它们在过去一年突然出现,今年将再次上升,但在宏伟计划中略有上升东西的。

右边的图表是累计 Arm 出货量。 我们认为 Arm 晶圆产量是 x86 体积的 10 倍,因此,Arm 生态系统的成本结构比英特尔的要好得多,这就是为什么请 Pat Gelsinger 来挽救局面。

正如 PC 数量使英特尔能够利用莱特定律一样,我们看到 Arm 也享有类似的好处。

Daniel Newman 分享了他对体积经济学的看法。

我要说的是,我们肯定已经看到了这一点,这种无晶圆厂模型在过去几年中爆炸式增长。您看到的公司可以专注于软件、框架和创新,而不会陷入处理巨额资本支出和管理费用的麻烦。正如您在此处的主题中所建议的那样,能够与​​ Arm 这样的公司合作,开发创新,然后将其提供给所有人。

对于被许可人,他们可以快速构建。我们正在看到像 AWS 这样的公司正在做什么,也就是说,我们将只是构建它。阿里巴巴也是。我们只是要建造它。这些公司从未被视为芯片制造商,如今它们正在以芯片制造商的身份展开竞争。所以有很多不同的动态,回到你对赖特定律的评论。就像我说的,随着我们正常化,我们弄清楚全球范围内的供需情况,我相信,那些最能制造的人肯定会继续拥有显着的竞争优势。

丹尼尔纽曼进一步评论了芯片短缺的影响以及英特尔将生产“遣返”到美国的机会。重要的是,他提供了解决供需失衡的复杂性和英特尔动机的见解。

归根结底是芯片短缺,陆上制造的战略重要性可以为英特尔争取一些时间来纠正问题。

摩尔定律的动态变化

我们经常谈论的一件事是替代处理器涌入市场的方式。下面这张图表说明了 Arm 享有的优势。英特尔的回应是将部分制造业务外包,同时再次进入独立代工业务。也就是说,认真考虑在其设施中制造非英特尔芯片。

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上图显示的是对数刻度的性能曲线。蓝线显示了历史 x86/摩尔定律的进展。橙色线源自 Apple 的 A 系列芯片性能随着时间的推移而进步,最终出现在最新的 A-15 芯片上。该数据以每秒数万亿次操作来衡量性能。

传统的 x86 曲线每 18-24 个月翻一番——或每年约 40% 的改进——正在放缓至每年约 30%。当您将中央处理单元、网络处理单元、图形处理单元和替代处理单元结合起来时,由 Arm 提供支持的橙色产品线正以每年 100% 以上的速度增长。

我们看到 Apple Inc. 使用 Arm,Amazon Web Services Inc. 正在 Arm 上构建 Graviton,Tesla Inc. 正在使用 Arm……名单很长,这就是原因之一。

丹尼尔·纽曼 (Daniel Newman)  评论了摩尔定律的动态变化。

我们肯定处于一个公司能够控制创新曲线的时代,利用 Arm 的开发和开放生态系统,拥有更直接的控制和价格控制。当然,庞大的 Arm 数量的一部分与移动设备和物联网以及具有巨大规模的设备有关。但与此同时,许多公司已经做出决定,要么将部分产品开发转移到 Arm,要么完全转移到 Arm。[这是]它对英伟达如此有吸引力的部分原因,部分原因是它受到如此严格的审查,(即收购)——这笔交易是否最终会完成还有待观察。但我们正在看到一个我们渴望权力的时代。我谈到了对半导体的渴望,我们对我们的技术做更多事情的渴望,无论是软件定义的车辆,

如果您可以在下一代每年获得 100% 与 30% 的改进,那么消费者会想要什么?所以我认为公司正在根据可用的东西来满足消费者的正常需求。同时,他们也有一些经济利益,他们也能够意识到。

英特尔战略性太强而不能失败吗?

我们谈到了英特尔正在与 AMD 公司、Arm 生态系统、台积电、其他设计公司和中国展开的多线战争。我们试图分析公司的举动,从战略的角度来看,这似乎是正确的。但英特尔只能走得这么快。我们讨论了美国政府援助的潜在影响、英特尔与 IBM 公司的合作伙伴关系以及这可能预示着什么、美国政府如何有巨大的动力来确保英特尔在陆上制造中获胜……以及来自中国的迫在眉睫的威胁。

我们问丹尼尔纽曼:英特尔是否战略性太强而不能失败,Pat Gelsinger 是否采取了正确的行动?

首先,我确实认为,在当前半导体和供应链短缺和危机仍然迫在眉睫的时刻,英特尔战略性太强,不能失败。我也认为英特尔的消亡有点夸大其词。并不是说英特尔没有一系列需要长期解决的挑战,只是您展示的技术采用曲线就是其中之一,戴夫,但您必须记住,该公司仍然有近90%的服务器CPU市场。它在客户端和个人电脑中仍然占有重要的市场份额。市场份额正在下降,但它发生的速度并不像某些人所暗示的那样快,现在需求到位,而且尽管如此,英特尔正在以最快的速度销售芯片使他们。

因此,我们认为 TAM 作为一个整体,需求作为一个整体,继续扩大。因此,英特尔正在满足这一需求,但他们真的太具有战略意义而不能失败吗?我的意思是,我们已经在某些市场(例如客户)中看到了 AMD 的优势。当然,那仍然是x86。我们已经看到 M1 最初被认为是可能需要一些时间的产品。他们很快就使该产品处于良好状态,但我认为代工厂和晶圆厂方面是英特尔现在真正有机会蓬勃发展的地方。

首先,它可以在Arm空间中播放。它可以建立这些设施,以便能够使用 Arm 设计生产并帮助支持大量芯片的生产。所以这实际上让英特尔取得了进展。

二是[那]公司做出了最直言不讳的承诺,投资于该行业的制造需求,无论是在美国这里,还是在我们拥有友好盟友关系并需要更多生产能力的世界其他地方, 并且没有其他合乎逻辑的美国公司可以满足政策制定者的要求;并且还举手说,我们有我们一直在做的专业知识。我们可以做更多这样的事情。

所以我认为帕特倾向于正确的领域。我认为将会发生的是,英特尔很可能会支持高通、英伟达等公司的芯片制造。如果他们能够做到这一点,部分市场份额损失是因为他们可能面临创新挑战,而工程挑战可能会被晶圆厂和代工业务的增长所抵消。我认为帕特清楚地看到了这一点。我认为他会用它来推销,你知道,说服街头,这将是一件完全不同的事情。但我认为,当华尔街看到这里的机会时,这是英特尔可以真正涉足的领域。

企业竞争的未来

我们想与 Daniel 一起测试的另一个大问题是 Arm(和 Nvidia)能否真正渗透到企业——即服务器业务。显然英伟达想要 拥有数据中心。

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以上来自 ETR 的数据列出了许多企业参与者。我们在图表上叠加了半导体巨头。

数据显示了 X/Y 图表,其中 Y 轴为净得分或消费动量,X 轴为市场份额或调查中的存在。正如我们之前报道的那样,AWS 凭借 Nitro 和 Graviton 在企业架构方面处于领先地位。微软公司也在效仿,谷歌也是如此。VMware Inc.、Cisco Systems Inc.、Dell Technologies Inc.、Hewlett Packard Enterprise Co. 和 IBM with Red Hat 显示在图表中。我们叠加了英特尔、英伟达、中国和 Arm。

现在我们可以辩论徽标的位置,但我们知道:1) 英特尔在数据中心拥有主导地位,必须保护该业务。由于面临的保证金压力,它不会像在 PC 中那样失势;2)我们知道AWS,通过收购Annapurna试图控制自己的命运;3) 我们知道 VMware 有蒙特雷项目,并且正在跟随 AWS 的领导,与 Pensando Systems Inc.、Arm 和其他公司合作,支持传统 x86 通用应用程序之外的新工作负载;4) 我们知道 Cisco 拥有芯片设计能力——HPE 也是如此,当然我们知道 IBM 拥有出色的半导体设计专业知识,尤其是在内存分解及其多年的业务经验方面。

我们也知道英伟达计划在数据中心之后继续努力。我们知道中国想要控制自己的命运,然后是 Arm。它主导着移动和“物联网”。我们相信它可以为数据中心发挥作用,尤其是在以更低的成本卸载存储、网络和安全工作时。

以下是丹尼尔纽曼如何看待上面这张图片的。

我相信这需要一些时间,但是一些投资和产品已经推向市场,你提到更短的流片期,更短的创新期,无论是 AWS 上的 Graviton 还是 AI/ ML 芯片,借助 Trainium 和 Inferentia,AWS 能够以多快的速度开发、构建和部署基于 Arm 的解决方案以推向市场亚马逊。

在这一点上,Arm 还很小。我建议 Nvidia 和 Arm,本着努力完成这笔交易的精神,可能不希望企业机会被过度夸大,至于该公司能够在该领域发挥的速度有多快,因为这可能会减缓或为监管机构带来一些警告标志。

与此同时,你可能会争辩说,Arm 提供额外的选择,就像它在客户端中所做的一样,将提供新的外形、新的设计和新的 SKU。OEM 将能够创建更多定制的硬件产品,这对于某些企业来说可能是独一无二的。我们看到了 DPU 的分解以及该技术如何使用 Arm、AWS 使用 Nitro 所做的事情,以及这些不同的公司正在使用半导体技术做的事情以分离安全、网络和存储。所以你开始看到在 Arm 的基础上设计创新会变得非常有趣。所以随着时间的推移,我当然看到了势头。

但随着我们不断成长,你会看到这些不同的流程,这些不同的公司,英伟达、AMD、英特尔,都被视为非常有价值的公司,在数据中心拥有非常强大的技术。如果它们能够提供经济性、性能,如果它们能够提供更快的价值实现时间,人们就会关注它们。所以我会及时说,戴夫,答案是 Arm 在数据中心肯定会变得越来越有竞争力,就像它能够在边缘和移动领域做的那样。

中国织机

我们知道中国希望在半导体领域自给自足,并正在投资晶圆厂产能。它正在构建 NAND 能力,我们相信将继续向价值链上游移动。

以下是Daniel Newman 对中国半导体行业的看法:

台湾和中国在物理上非常接近。而且中国看台湾的方式和美国看台湾的方式完全不同。我们几乎无法控制可能发生的事情。香港发生的一切,我们都看到了。所以轨道上有很多火车。它们都在移动,但并不平行。这些轨道都是会聚的,但会聚不是垂直的。所以有时我们看不到所有这些事情是如何相互关联的。

我永远不会把中国排除在外。如果他们全神贯注,如果这是他们想要绝对关注的事情。我认为现在,中国在想成为世界的好球员和好管家,还是想完全办好自己的节目之间摇摆不定。那里发生的事情的政治化,我们都看到了最近房地产市场发生的事情,我们看到了过去几个月科技教育发生的事情,我们看到了创新和企业家精神发生的事情。中国是否想对更具资本主义和创新的生态系统进行全面尝试尚不完全清楚,但在过去几十年中,它确实表明它希望被视为世界领导者。它几乎在任何想要竞争的领域都做到了这一点。

本文为作者 大咖说 独立观点,并不代表 我是CIO 立场。

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