长久以来,三星在晶圆代工领域一直追赶着台积电的脚步,但因为许多内部的因素,比如说对客户虚报制程参数、造假等状况,与台积电之间的距离越拉越远。三星虽不想放弃,但技术上的落后很难追赶上,而在英特尔也以IDM2.0的代号宣示重新进入晶圆代工领域的野心后,三星一直以来想要挑战台积电的愿望还没实现,现在又开始面临老二地位保卫战,对三星而言压力相当大。
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曾经一度在制程进展超越台积电的三星晶圆代工,在内部接连出现各种矛盾与状况,包括造假、欺骗客户等问题,失去客户信任之后,与台积电的距离也越拉越大,如今,三星也只能不断放大在晶圆代工事业的投资,期望能够再次实现多年前那场超越台积电的奇迹。
不过三星也已经认知到,一味的发展制程微缩技术,是不可能追上已经拥有绝对优势的台积电,因此三星决定一方面继续改良其已经发布的GAA 3nm以及相对成熟的4nm,一方面发展更具说服力的3D封装技术,先挖到一线客户的部分订单,以更诚恳、实在的方式取得客户的信任,其次再从制程密度上着手,说服客户将台积电的订单转移到三星来。
三星不断失去客户的信任
台积电能够维持长久的市场优势,最主要的关键在于台积电对客户非常实在,什么时候能够完成制程布局,能够拿给客户的参数,基本上就是有一说一,不会吹牛,甚至造假。其次,台积电本身并没有任何自有品牌芯片产品,也因此,不会与客户形成竞争状况,客户也不会有代工厂是否会窃取自家设计的疑虑。然后制程优势更是紧紧抓住客户,让这些客户很难离开台积电,即便台积电的代工费用已经属于天价。
相较之下,三星本身有芯片产品,过去也曾因窃取客户的设计而被告上法院,这使得业界的芯片设计公司对于三星一直以来就缺乏信任,即便是下单,也多半只是作为备援角色,而不是主要生产。
而在14nm制程技术靠着梁孟松的贡献而一度超越台积电之后,三星内部管理层过度自我膨胀,以为可以一直压着台积电打下去,因此他们逼迫内部订下难以达到的技术目标,同时也无视工程师的反应,硬要他们采购使用还没有足够技术可以克服的制程设备,如EUV机台,导致内部动荡不堪,下层工程师迫于无奈,只能向上层谎报制程进度以及制程参数,洽谈订单时也同样使用这份参数,这导致部分客户如高通,就一直苦于良率以及功耗效率不如预期的问题,导致客户一方面无法满足市场需求,另一方面则是芯片成品与目标性能有落差,竞争力不够。
举例来说,当初高通在三星投产5nm的Snapdragon 8Gen 1,不止芯片出现严重过热问题,性能也明显不如预期,后来高通紧急用同样的设计在台积电下单投产,不仅过热问题获得解决,性能也远超过在三星量产的版本,这使得高通在往后的高阶订单全面撤出三星,转而在台积电生产,只留部分中低阶产品在三星生产。
这些事故让三星的晶圆代工事业一直走下坡,加上三星本家的芯片设计部门在手机芯片的设计上也遇到极大的困难,因自家晶圆代工技术不如人,芯片技术也有落差,使得性能无法追上在台积电生产的高通产品,迫使三星电子的高阶手机也全面转向使用高通的芯片,抛弃自家生产的Exynos芯片,更是让三星晶圆代工的产能利用率雪上加霜。
为扳回劣势,三星在代工价格方面不断打折砍价,目前在三星生产的芯片产品其单一芯片代工成本可能只要台积电的一半不到,这主要是三星采用良品计价方式,与台积电是贩卖整片晶圆的方式不同。
后来三星靠低价拿到特斯拉与Google的芯片代工订单,但二者在三星的订单也不稳固,特斯拉下一代全自动驾驶芯片将会转移到台积电,Google也有同样的盘算,对这两个客户而言,三星可能更多只是个验证芯片设计可行性的低价试验场,而不是个可以长期经营的代工伙伴。透过几年的代工合作,二者也彻底摸清三星的能力,认清未来如果自家的芯片产品要有更进一步的发展,只能转向台积电。
以先进封装面对台积电与英特尔的竞争
三星看起来已经穷途末路,毕竟制程技术发展不是一蹴可几,三星号称良率已经有大幅改善的3nm制程仍然搬不上台面,连自家芯片也不采用,反观台积电已经开始为苹果大量生产3nm芯片,2024年AMD、NVIDIA、联发科、高通也都会加入采用台积电3nm,而英特尔也将在2025年加入晶圆代工服务的竞争行列,且一开始就推出2nm甚至1.8nm制程,这让三星在晶圆代工服务的道路上更显得前景黯淡。
当然,三星在晶圆代工事业投入超过千亿美元的资本,怎样都不可能轻言放弃,否则不只在制程技术上不如台积电,甚至可能落后于英特尔(如果英特尔没有吹牛),挑战不了台积电不说,甚至可能连老二的地位都不保。
三星想出的解决方式是从封装着手,三星最擅长的还是长久经营,与内存技术协同发展的3D封装技术,毕竟台积电与英特尔都不具备最先进的内存技术,透过与内存的高度整合,或许可创造出三星晶圆代工的第二春。
事实上,封装服务也成为继晶圆代工之后,市场需求发展最快的技术之一,根据调研机构Yole Intelligence的研究数据显示,全球先进芯片封装市场将从2022年443 亿美元成长到2027年660亿美元。而单就3D封装服务,预计将占约25%(亦即150亿美元市场规模),这也是三星之所以转向先进封装发展的主要原因之一。
目前一线晶圆代工企业都有提供自有的封装服务,藉以满足客户的芯片多元化应用目的,三星自然也是朝此目标发展。
SAINT三大品牌上阵,目标瞄准台积电大客户
为了与台积电以及英特尔竞争,三星宣布推出先进封装技术SAINT(Samsung Advanced Interconnection Technology,三星先进互连技术),预计在2024年上线服务客户,SAINT封装技术产品线分为三大块,SAINT S、SAINT D 及SAINT L三种技术。这些技术是三星2021年推出2.5D封装技术「H-Cube」后的最新封装技术版本。
业界先进封装主流是2.5D 封装,台积电的2.5D封装已经持续服务客户超过十年,持续在全球2.5D到3D先进封装市场占据领先地位。身为全球第二大晶圆代工厂的三星长期落后,因此计划推出3D封装技术SAINT,能以更小尺寸的封装,将AI芯片等高性能芯片内存和处理器整合。
除了与制程技术紧密结合,更重要的是藉助自家业界最先进的内存技术,创造更强大的晶圆代工生态。三星「SANIT」品牌计划推出三种技术:垂直堆栈SRAM和CPU的”SAINT S”、将CPU和GPU等处理器和DRAM内存垂直封装的”SAINT D”、以及可将应用处理器(AP)堆栈的”SAINT L”。
SAINT S等新技术已通过验证测试,消息人士指出,三星与客户完成进一步测试后明年推出商用服务,目标是透过SAINT新技术,提高数据中心AI芯片及内建AI功能手机应用处理器的效能。
三星期望透过该技术可以打下目前正火热的AI加速市场,目前AI加速芯片市场需求非常高,三星希望趁此机会推出具备吸引力的方案,让客户能够考虑持续采用三星的晶圆代工服务。
而根据前不久韩国科技媒体透露出来的讯息,三星正紧密和NVIDIA与AMD接洽,希望这两家AI巨头能够采用其代工服务,而诸如微软、亚马逊、Google等云端大厂也都有计划发展自有的AI芯片,这也是三星瞄准的目标,考虑到台积电的产能被主流芯片产品分走极大的部分,产能非常吃紧,而三星目前闲置的产能极高,加上砍价吸引客户的诚意,或许能在英特尔正式打进晶圆代工服务之前,筑下足够强大的防火墙,保住自己的晶圆代工老二地位。
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作者: |
林宗辉 |
现任: |
北美智权报资深编辑 |
学历: |
台湾大叶大学 |
经历: |
电子时报半导体资深分析师
MIT Techreview中文版研究经理
财讯双周刊撰述委员
美国波士顿Arthur wood投资顾问公司分析师 |
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