超微7纳米小芯片战略 如何建构反攻英特尔更强性价滩头堡?

长期以来英特尔(Intel)与超微(AMD)一直是全球x86领域双寡头竞争对手,一方创造的获利,就会造成另一方的损失,这在超微2017年首度推出Ryzen中央处理器(CPU)系列,与英特尔Core CPU竞争前,超微确实因效能和技术落后英特尔,遭侵蚀市占率与营收获利。

长期以来英特尔(Intel)与超微(AMD)一直是全球x86领域双寡头竞争对手,一方创造的获利,就会造成另一方的损失,这在超微2017年首度推出Ryzen中央处理器(CPU)系列,与英特尔Core CPU竞争前,超微确实因效能和技术落后英特尔,遭侵蚀市占率与营收获利。


但到了2019年超微推出7纳米Ryzen 3000系列产品线后,开始让双方的不对称竞争出现了扭转,因如今英特尔才刚开始发展其10纳米Ice Lake行动处理器产品线,这让超微有了以更高性价比,在这块市场反攻英特尔的契机。

同样的,超微在8月发布同样采7纳米制程的第二代Epyc 7002服务器处理器家族,代号「Rome」、采超微自有Zen 2微架构设计,且并非从首代Naples渐进发展的版本,为全新核心的小芯片(Chiplet)式设计,这为超微在制造Epyc 7002系列处理器上,同样可创造更高的性价比竞争优势。


在此情况下,过往主由英特尔掌握绝对优势的全球服务器处理器市场,超微开始有了更强大的反攻利器在手,能以更高性价比以及单插槽平台设计,突破英特尔盘据且相当保守的全球服务器处理器市场结构。这从慧与科技(HPE)、戴尔(Dell Technologies)、联想(Lenovo)等多家全球大型服务器OEM供应商开始押宝超微第二代Epyc产品线愿景,可看出这次超微是有备而来。

超微是如何以更佳的性价比表现,创造2019年以来在CPU及服务器芯片领域,对英特尔形成更大竞争压力的?


超微如何降低Epyc生产成本?


超微服务器处理器业务随着在2017年推出首代「Naples」Epyc产品线系列,首度吹起反攻英特尔号角,至2018年底让超微取得3.2%全球服务器处理器市占率,即使仍相当低,但已是一反攻信号。超微也持续追求推出更低价且更高效能优势的产品,如今7纳米Zen 2架构Epyc 7002系列即为解答,例如不仅效能优于英特尔Xeon Cascade Lake Platinum 8280,价格上也更便宜达3,000美元。


超微服务器芯片如今取得较英特尔更佳性价比关键,一方面是进展至采台积电7纳米节点制程,更大关键在于采取运用多芯片模块(MCM)以及先进封装技术的小芯片设计。至于小芯片设计优势在哪?能为超微带来何种成本优势?


据Eagle Point全球管理合伙人Keith Hwang指出,多年来英特尔服务器处理器是采单晶粒(Monolithic Die)技术途径设计,在此技术下,英特尔28核心Skylake服务器芯片转化为一个698mm裸晶。裸晶尺寸愈大,意谓在12吋晶圆上可切割的芯片数量愈少,精确计算为78个。


此外,英特尔Skylake需要在主机板上内建一颗额外的北桥(Northbridge)芯片,用于支援服务器处理器,此北桥芯片也无形中增加了客户成本开支。


超微目标以更低成本打造更具竞争力产品。超微小芯片策略采用的设计方式,为将在一个I/O芯片中的多个小型70纳米裸晶的服务器芯片进行连结;第二代Epyc服务器处理器则是将各包含8核心的8个小芯片进行封装,成为一个64核心处理器。


衡量半导体制造效率,主要以每片晶圆的制造缺陷、晶圆出现缺陷的位置,以及裸晶面积来计算良率。在此情况下,若采取较大的裸晶尺寸,可以减少每片晶圆上的裸晶数量,这等于会增加每片晶圆出现裸晶缺陷的比率。


而超微采取更小的裸晶尺寸设计,意谓在12吋晶圆上可切割出更多裸晶,有助减少每片晶圆出现的缺陷率,藉此等于提高超微的制造良率,因而可节省成本。而且超微Epyc服务器处理器也无需在主机板上额外搭载北桥芯片提供支援,再一次给予客户更大成本竞争优势。


Quotation:若假设同在最佳的缺陷密度情况下,超微小芯片技术途径的良率可达到90%,反观英特尔单晶粒技术途径良率仅达到30~40%。鉴于良率愈高制造成本愈低,超微小芯片策略与英特尔之间形成的良率差距,得以让超微掌握优于英特尔的成本竞争优势。


在此情况下,Hwang预测一颗英特尔Skylake服务器处理器成本达162美元,考量是采14纳米制程节点及较大裸晶尺寸;至于采7纳米制程节点的第二代Epyc处理器系列,成本预估最高为108美元,且超微成本当中,也包含台积电为超微生产的费用。这显著的成本差距,成为超微能以更低价格推出更高核心、效能更强大服务器处理器的原因。


超微也能够以增加第二代Epyc产品线出货量及降低成本,提高获利表现。如超微在财报会议上称,Ryzen和Epyc处理器系列毛利率超过50%,高于超微平均毛利率41%。


客户早在2005年就对超微当时的双核心Opteron处理器感兴趣,一来具较佳性价比,且需要一个强有力竞争对手降低英特尔垄断性,这样的市场潜力如今也可望继续推动第二代Epyc家族受客户青睐。


开启单插槽平台市场转折点


除此之外,超微服务器处理器家族的单插槽设计也是另一优势。2017年超微推Naples Epyc系列时,即为单插槽产品线,但当时市场上还没准备好接受采单插槽产品,外界分析认为,这与企业IT领域的保守作风有关。


第二代Epyc家族推出后,预期可望引领单插槽平台开始取代双插槽,作为IT基础设施标准的转折点。外界认为,单插槽平台具备较双插槽平台更大运算能力,并具备更大的低成本优势。第二代Epyc能在效能提升下,减少授权成本达75%。


第二代Epyc家族如今也获得更多一线服务器OEM厂商青睐。如HPE增加该公司以超微为基础SKU达3倍,既有DL385以及DL325第10代平台采用第二代Epyc处理器;戴尔虽未宣布采第二代Epyc的任何平台,但戴尔高层看好与超微的合作关系,双方正在共同研发,预期不久后可望看到合作新产品问世。


联想SR635以及SR655两款单插槽服务器平台也搭载Epyc 7002系列处理器。外界分析,联想似乎完全拥抱了超微服务器芯片「不妥协的单插槽」的策略,从联想过去几季在通路上的实力,预期SR635与SR655平台可望见到销售好表现。


超微Epyc建构的硬件生态系统,也成为一大助力。超微建立的合作关系涵盖了生态系统,考虑了现代化资料中心寻求创造更大竞争优势的应用及工作负载运算需求。


但Epyc家族也并非全无弱点,如在人工智能(AI)和机器学习(ML)领域,英特尔已投入相当多资源耕耘这块市场,并推出强大的产品及IP产品组合。这块市场仍未被大举开拓,超微最明智的做法是推出在这块领域能对抗英特尔、芯片新创企业的产品线。
英特尔缺乏降价回应超微的条件


PC处理器方面,超微同样挟7纳米在2019年推出新一代Ryzen 3000系列产品线,延续2017年推出首代Ryzen、以及2018年推出12纳米Ryzen 2000系列以来的反攻气势。与此同时,英特尔在2017、2018年推出采14纳米++制程的Coffee Lake及Coffee Lake Refresh处理器,并在2018年遭遇处理器供货短缺问题。


到了2019年第2季,英特尔因缺乏新产品推出,开始对其产品平均售价(ASP)形成影响,并逐渐下滑,即使超微PC处理器ASP第2季同样下滑,但下滑因素非缺乏新产品问世导致。


英特尔虽于2019年发表10纳米制程Ice Lake行动处理器,但2019年似乎就只有发布这一款10纳米处理器而已,反观超微7纳米PC、服务器处理器相继问世不说,还计划不久后再推出行动与工作站处理器。即使英特尔与超微都在加快技术移转速度,但英特尔可能需要好几年才能重新在市场上取得与超微竞争的技术领先地位。在此情况下,英特尔是否祭出价格战保卫市占率即值得观察。


2017年以来,英特尔透过推出各种价位的不同产品,对超微推出Ryzen产品线做出回应,因而避免透过降价因应超微竞争。2019年超微7纳米Ryzen产品线的推出,即使增加外界对英特尔可能降价因应的传闻,但从英特尔8月更新的价格表显示,其建议客户售价仍未变。


英特尔不降价,改透过其他途径给予合作厂商甜头。如透过提供一线PC制造商及经销商大幅折扣与特殊诱因方式,间接降低其处理器零售价格。


整体而言,即使超微2019年以来在PC、服务器处理器市场,对英特尔带来日益升高的更大产品性价比竞争压力,但由于超微如今形成的成本竞争优势,是受惠该公司小芯片战略提升了制造良率所致,让其生产成本低于英特尔,因此预期英特尔此次可能不会采取直接降价方式因应。


反之英特尔的成本,可能只会随着该公司加速朝更先进制程节点迈进而再上扬,如英特尔执行长Bob Swan此前甚至将该公司2021年毛利率预估调降至57%,低于2018年的63.3%。若英特尔冒然采取价格战,可能会进一步压缩毛利率表现。

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