Intel пересмотрит подход к производству чипов
Корпорация Intel больше, чем любая другая компания, представляет собой элемент, подаривший название Кремниевой долине. Компания удерживала свое господство на рынке не только за счет разработки востребованных микросхем, но и потому, что воплощала их в пластинах из кремния на собственных фабриках.
Для Intel другой порядок вещей нельзя было и представить. Чтобы процветать, компания должна была сама производить свои флагманские чипы, заменяющие компьютерам мозг – даже когда многие ее конкуренты давно перевели производство на аутсорсинг и сосредоточились на разработке и дизайне.
Поэтому, когда 23 июля во время конференции, посвященной финансовой деятельности компании, генеральный директор Боб Суон заявил, что Intel рассмотрит возможность производства некоторых наиболее высокотехнологичных чипов на стороне, это стало важной вехой для Америки, которая продолжает терять производственное превосходство.
Фабрики Intel уже во второй раз столкнулись с трудностями при создании микросхем, лежащих в основе нового поколения центральных процессоров (CPU), в каждом поколении которых используются транзисторы меньших размеров, чем в предыдущем.
Компании пришлось забраковать большую часть продукции, произведенной во время пробных запусков, и сдвинуть обещанные сроки поставки. По словам Суона, теперь Intel пересмотрит подход к производству чипов, которые выйдут на рынок в 2023 году и далее в будущем.
Как сказал Суон, в конечном итоге компания может отдать производство чипов на сторону, продолжить их самостоятельное изготовление или же использовать новый подход: частично производить чипы у себя, а некоторые процессы передать другим компаниям. По его словам, в Intel это решение рассматривают как «проявление силы, а не слабости, так как оно дает компании гораздо больше гибкости в решениях о том, какой способ производства наиболее эффективен».
Современные микросхемы стали настолько малы, что Intel, вероятно, больше не сможет рентабельно производить некоторые самые важные чипы. То, что компания из Санта-Клары, Калифорния, признала проблемы на своих фабриках, эхом отзывается за пределами Кремниевой долины.
«Неспособность Intel решить данную проблему станет для Америки поражением», – отметил Дэвид Йоффи, входивший в совет директоров компании 29 лет, до 2018 года.
Intel отказалась от предложения интервью с Суоном, сославшись на то, что он уже обещал предоставить новости о стратегии компании в ближайшие месяцы.
Компания остается крупнейшим по доходности американским производителем чипов, а ее последние неудачи могут еще годами не сказываться на продажах, учитывая, что для отрасли характерны многолетние циклы разработки. Intel заявила, что по итогам 2020 года ожидает рекордных показателей продаж и почти рекордных прибылей на акцию, так как пандемия способствовала резкому росту расходов на технику.
В прошлом производственные проблемы служили причиной задержки выпуска новых поколений ЦП и других передовых микросхем. Хотя Intel уже отстает от своего первоначального графика по выпуску новейших процессоров (их выпуск должен состояться примерно через два года), в компании стремятся избежать новых задержек, даже если это означает, что придется отдать производство наиболее важных чипов на аутсорсинг.
В ближайшие месяцы компания должна решить, где производить эти микросхемы, сказал Суон во время октябрьской конференции о финансовой деятельности компании. В июле он раскрыл, что Intel уже решила передать подрядчику производство компонентов нового графического процессора (GPU) – мощного чипа из тех, что используются в дата-центрах.
«Это как если бы компания слегка вывернулась наизнанку, чтобы открыться внешнему миру», – говорит Навин Шеной, отвечающий за некоторые самые важные проекты Intel, в том числе связанные с процессорами для серверов и вычислениями на базе искусственного интеллекта.
Такая перемена, по его словам, вызвала в компании «немало споров».
Акции Intel падают в цене после объявления Боба Суона: в пятницу, 6 ноября, цена закрытия составила $45,39 – на четверть ниже цены 23 июля. За этот же период индекс сектора полупроводников PHLX вырос на 22%.
Закон Мура
Многие американские предприятия предпочли перевести производство своей продукции на аутсорсинг. Считается, что лучше вкладывать ресурсы в творческие задачи, которые являются коньком компании, и позволить кому-нибудь другому рисковать капиталом, требующимся для специализированного производства, прежде всего в странах с низкой стоимостью труда. На сторону отдали производство самые разные компании – от брендов одежды до корпорации Apple.
Но Intel поступила иначе.
Основанная в 1968 году, эта компания стала образцом американского лидерства в сфере технологий, ведь она проектировала и строила ядра многих поколений персональных компьютеров и других устройств.
А соучредитель Intel Гордон Мур в буквальном смысле сформулировал закон, который лег в основу одного из величайших экономических достижений в мировой истории.
Согласно закону Мура количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается примерно каждые два года. Воплощенный в жизнь, он подарил миру мощные и недорогие чипы, которые поддерживают поиск Google, страницы Facebook, приложения для смартфонов, потоковое видео – все то, что в сегодняшнем мире считается технологической данностью.
Традиция Intel основывалась на том же законе: ее инженеры-разработчики могли создавать более совершенные микросхемы, если работали напрямую с инженерами-технологами, чтобы сопрячь новые процессоры с новым фабричным оборудованием. Со сторонним производителем достичь этого было бы тяжелее.
Перемена стратегии Intel в 2020 году напоминает один прошлый кризис в компании. В 1985 году Intel отказалась от огромного рынка так называемой памяти с произвольным доступом (RAM) – микросхем, хранящих данные. Компания являлась крупным игроком в секторе и считала, что должна оставаться в нем, чтобы быть конкурентоспособной. Но закон Мура был неумолим: микросхемы памяти становились все дешевле и дешевле, и вскоре Intel уже не могла идти в ногу с крупными конкурентами из Японии, которые усиленно вкладывались в новые заводы. Чипы превратились в товар массового потребления.
Уход компании с рынка RAM в то время рассматривался как свидетельство того, что Америка уступает пальму технологического первенства. Но для Intel этот шаг положил начало эпохе процветания. Компания сосредоточила ресурсы на своей сильной стороне – разработке CPU, которые приносили более высокую прибыль, отчасти потому, что их схемы были защищены правами интеллектуальной собственности Intel.
В сочетании с операционной системой Windows от корпорации Microsoft чипы Intel сформировали дуополию Wintel, правившую миром многие годы – она обеспечила этим компаниям настолько доминирующее положение, что они привлекли внимание федеральных антимонопольных органов.
В XXI веке Intel частично утратила былую славу в Кремниевой долине, поскольку появились новые интернет-гиганты, но компания по-прежнему сохраняла огромный вес на рынке процессоров, питающих предложения этих самых гигантов. Процессоры от Intel стоят в большинстве персональных компьютеров мира и практически во всех серверах дата-центров, которые обрабатывают данные компаний и которые Microsoft, дочка Alphabet Google, и Amazon.com используют для своих облачных вычислений.
У компании сегодня имеется 10 крупных производственных площадок, четыре из которых находятся в США.
Соперничество стратегий
Другие производители чипов охотно переходили на аутсорсинг. Advanced Micro Devices (AMD), давний конкурент Intel на рынке процессоров, отказалась от собственных фабрик около десяти лет назад. Корпорация Nvidia, специализирующаяся на графических процессорах, всегда полагалась на сторонних производителей, а в этом году она отняла у Intel звание крупнейшего по рыночной стоимости американского производителя чипов.
У аутсорсинга свои преимущества: компаниям не нужно вкладывать капитал в фабрики или беспокоиться, что они будут недозагружены в случае падения спроса. Если у контрактного производителя возникнут проблемы, то микросхемы, изначально предназначенные для производства на стороне, будет легче передать другим производителям в глобальной «экосистеме» производства чипов – так говорят в отрасли, которая ныне тяготеет к стандартизированным подходам к проектированию и производству.
В Intel говорят, что уже отдают на аутсорсинг некоторую долю производства (примерно 20% от общего объема) – когда спрос на востребованные новые продукты, например автомобильные микросхемы, превышает возможности самой компании. Корпорация также часто позволяет производителям чипов, которых она поглощает, продолжать использовать услуги подрядчиков.
Но центральные процессоры компания всегда производила собственными силами. Инженерная и управленческая культура Intel пронизана уверенностью в том, что компания может справиться с испытаниями, вызванными необходимостью поспевать за законом Мура. Об этом свидетельствуют нынешние и бывшие сотрудники Intel.
К 2018 году конкурентное давление на компанию возросло. Гиганты вроде тайваньской TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co) и южнокорейской Samsung Electronics догнали Intel по числу транзисторов, которые рабочие их фабрик могли уместить на квадратном миллиметре кремния. Они производят чипы по контрактам с некоторыми конкурентами Intel, включая AMD и Nvidia, так что, по сути, их фабрики соперничают с заводами Intel.
Intel пыталась бороться с давлением, создавая новые типы транзисторов, которые работали бы лучше, но не уменьшались в размерах, а также изобретая новые способы объединения микросхем, дающие преимущество в производительности.
Современные фабрики по производству процессоров могут стоить десятки миллиардов долларов, и для них нужны машины, которые могут печатать схемы шириной всего в несколько атомов. Индустрия процессоров постоянно переходит на микросхемы уменьшающихся размеров и оборудование, которое способно их производить. В 2015 году наиболее совершенные чипы, находящиеся в производстве, имели 14-нанометровые транзисторы (основанные на 14-нм техпроцессе), то есть ширина которых равна примерно одной десятитысячной ширины человеческого волоса.
В 2018 году отрасль пришла к еще более миниатюрным 10-нм чипам. Тогдашний генеральный директор Intel Брайан Кржанич поставил на то, что компания сможет сотворить нечто невиданное с тем поколением процессоров: уместить на той же площади, что и раньше, в 2,7 раза больше транзисторов. Обычно с каждым витком прогресса в отрасли плотность транзисторов удваивалась, так что успех в этом начинании существенно продвинул бы Intel вперед.
Как Кржанич признал перед аналитиками и акционерами в 2018 году, этот шаг оказался слишком смелым. Чтобы достичь этой цели, инженеры в процессе разработки пошли на риск, а это повлекло серьезные проблемы для компании.
В итоге Intel стала регулярно сталкиваться с проблемами производства и задержками выпуска продукции, а это наряду с растущим спросом на чипы привело к дефициту ее процессоров, что повлекло снижение продаж во всей мировой индустрии персональных компьютеров. Одна из проблем была вызвана физикой нового техпроцесса. По мере миниатюризации транзисторов электрический ток начал вести себя непредсказуемо, из-за чего потребовались новые комбинации материалов и конструкций микросхем, что стало растущим препятствием для всех производителей чипов.
Кржанич, который был вынужден покинуть корпорацию в 2018 году по несвязанной причине (по заявлению компании, он имел взаимные отношения с сотрудницей), не ответил на запрос о комментарии. Суон, который тогда исполнял обязанности генерального директора, извинился перед заказчиками за производственные задержки, отразившиеся на всей отрасли.
С тех пор Intel устранила проблемы с 10-нм чипами, но компания продолжает бороться с последствиями многократных задержек производства. Решение производственных проблем осложнялось тем, что разработка чипов Intel тесно связана с производственными операциями, которые развивались на протяжении десятилетий. Поскольку Intel оптимизировала дизайн своих чипов под собственный производственный инструментарий, она не могла просто обратиться к сторонним производителям, чтобы наверстать упущенное. Из-за этого компания не могла достаточно быстро оправиться от ошибок.
Повышенная гибкость
Intel предпринимала технические шаги, чтобы сделать свое производство более гибким. Тем временем в корпорацию приходили инженеры из компаний, полагающихся на аутсорсинг, которые хотели ускорить данный процесс. Им был непонятен тот факт, что из-за особенностей самостоятельного производства на проектирование чипов в Intel накладывались определенные ограничения, по словам инженера, осведомленного в вопросе. И это при том, что они также видели преимущества, связанные с сохранением собственных заводов Intel.
Когда вместе с приобретением NetSpeed Systems Intel также получила ее генерального директора Сундари Митру, стандартизация проектирования микросхем ускорилась, заявили в компании. Благодаря этому разработчикам стало проще пользоваться преимуществами производственного процесса, будь то свое или внешнее производство.
К 2019 году инженеры и руководители Intel обсуждали, как наладить производство будущих 10-нм процессоров, выпуск которых откладывался из-за более ранних технических задержек. Дебаты иногда были ожесточенными: некоторые инженеры убеждали руководство рассмотреть вопрос аутсорсинга производства на случай проблем на фабриках Intel, а некоторые топ-менеджеры утверждали, что фабрики компании способны сами справиться со своими проблемами.
В мае 2019 года главный инженер компании Венката «Мурти» Рендучинтала сказал аналитикам, что Intel усвоила уроки прошлого и что производство ее 10-нм чипов идет по графику. Как он заявил, следующее поколение чипов Intel на 7-нм техпроцессе должно поступить в производство в 2021 году.
В этих прогнозах он ошибся. Производство нового поколения CPU сейчас на год отстает от первоначального графика, из-за чего выпуск продукции на рынок будет задержан на шесть месяцев, как сказали в компании. Intel обновила свой технический департамент и объявила об уходе Рендучинталы. Он отказался это комментировать. Intel также отказалась комментировать его уход, сославшись на заявление, что он ушел в период кадровых перестановок в руководстве компании, направленных на улучшение технологии процессоров.
Суон на июльской конференции сказал аналитикам:
«Мы собираемся проявить большую прагматичность в вопросе о том, переносить ли производство вовне. И если да, то когда».
Новый подход компании, по словам Суона, будет заключаться в том, чтобы своевременно производить лучшие процессоры на рынке. Фабрики Intel будут предпочтительными производственными площадками, но в случае необходимости производство может быть передано подрядчикам. Intel по-прежнему планирует инвестировать значительные средства в собственные фабрики и будущие передовые транзисторные технологии.
В рамках расширения практики аутсорсинга компания применяет для некоторых микросхем процесс дезагрегации – он позволяет ей производить один чип, используя производственные процессы в разных местах. Intel может запустить производство чипа на одной из своих фабрик и продолжить его на другой или же начать производство у себя, а потом передать его стороннему производителю для добавления элементов, не являющихся сильной стороной Intel. В компании заявили, что начинают этот тип смешанного производства, но на ограниченной основе, с чипами, включающими новый графический процессор.
«По мере того как мы переходим на этот процесс дезагрегации, или модульный дизайн, мы можем брать различные части микросхемы и выбирать для них разные фабрики», – пояснил Навин Шеной.
Во время октябрьской конференции Суон сказал, что к началу следующего года Intel примет решение по производству чипов в 2023 и 2024 годах.
Если бы Intel раньше перешла на новый подход к проектированию, то она бы не столкнулась с проблемами 10-нм чипов, заявил в виртуальной презентации в августе Раджа Кодури, главный разработчик процессоров Intel. Теперь же новая гибкость дизайна может быть использована для широкого круга чипов лишь в конце 2022 года или даже в 2023 году, сказал он тогда изданию The Wall Street Journal.
По словам бывшего инженера Intel Франсуа Пьедноэля, покинувшего компанию в 2017 году после двадцати лет работы, аутсорсинг сопряжен с риском, так как включает изменения в процессе проектирования чипов, в результате которых страдает производительность. Пьедноэль, являющийся акционером Intel, настаивает на том, чтобы в совете директоров компании было больше экспертов по разработке микросхем. Сейчас туда входит лишь один специалист по полупроводникам, хотя совет также включает лиц, которые работали или продолжают работать в крупных полупроводниковых компаниях.
В августе и сентябре Пьедноэль вызвал возмущение своими видеороликами на YouTube, в которых он подвергает сомнению решения Intel по разработке микросхем и критикует ее корпоративную культуру. По его словам, компания ушла от того духа воинственности, но в то же время сплоченности, заложенного под управлением многолетнего генерального директора Intel, ныне покойного Энди Гроува.
Intel все еще рассматривает наличие фабрик по производству чипов как преимущество перед конкурентами, которые полагаются на сторонних производителей, по словам Шеноя.
«Присутствие передового технологического производства в Соединенных Штатах – это крайне важное конкурентное преимущество, что мы прекрасно понимаем», – отметил он.
