遭AMD、高通嫌棄,三星良率為何這麼拉胯?

今天我們來聊聊韓國三星的半導體代工業務。

最近兩年,三星半導體業務不怎麼順利!早些年,三星通過逆周期投資,踩著日本企業上位,成了記憶體領域的霸主。之後,除了自產自銷記憶體、快閃記憶體,還發展出來了,自己做手機SoC新品,以及對外提供晶片代工業務,妥妥的是半導體巨頭。

不過,最近幾年,手機記憶體、電腦記憶體、固態硬碟領域,三星面臨一堆競爭對手,包括SK海力士、美光、鎧俠、長江儲存、合肥長鑫。利潤更高、技術更難的高頻寬快取HBM,基本被SK海力士截胡,因為三星的技術不行,輝達一直採購SK海力士產品。

除了記憶體這塊業務,三星對外晶片代工也不行了。最近的消息,AMD突然在5月6號對外宣佈,不打算使用三星4nm工藝生產晶片。原本,AMD採用多供應商模式,既給台積電下單,也給三星下單。

咱們回過頭盤一盤,這幾年,原本有意扶持三星代工業務的大廠們,其實都紛紛提出了分手,AMD、高通、輝達接連撤銷了數十億美元的尖端晶片代工訂單,直接讓三星的代工業務一落千丈。

過去,巨頭們為什麼願意給三星代工單子呢?這麼說,台積電產能緊張,無法滿足所有大廠的排期,所以大廠主觀上是希望有三星這樣的備用代工廠,雖然技術欠點火候,但比起沒有,總是強點。其次,AMD、高通、輝達選擇晶片製造商時,也有意多扶持幾家,這樣能確保自身議價權。此外,三星為了搶訂單,對外報價,也比台積電便宜。

所以,我們其實是看到一個貌似不大正常的現象,儘管三星代工工藝不行,但大廠還是願意與其合作。

拿高通來說,在2020年底發佈驍龍875(後更名為驍龍888),採用三星的5nm工藝。儘管當時傳言說,三星的良率有問題,但高通還是選擇三星。與此同時,驍龍865仍然由台積電代工,採用7nm工藝。

但後面的事大家都知道了,三星代工的驍龍888出現了嚴重的發熱問題,其功耗高達4W,而同期的友商競品,華為的麒麟9000與蘋果A14,功耗分別只有2.9W、2.4W。而且,從電晶體密度上來說,台積電5nm工藝能達到1.73億顆電晶體,三星工藝相對落後,5nm工藝僅達到1.27億顆電晶體。

重點來了,儘管驍龍888表現這麼差,但在2021年,高通推出下一代驍龍 8 Gen 1時,依然採用了三星的4nm工藝,結果又是發熱大戶,最大原因還是三星工藝漏電太厲害,越漏電發熱越大。最後高通痛定思痛,不得不將部分訂單交給台積電,採用後者4nm工藝,搞出了驍龍8+ Gen1。

讓三星丟臉的是,在相同的晶片設計下,台積電代工的驍龍8+ Gen1,CPU性能提升10%,GPU主頻提升10%,GPU同性能下功耗降低30%,CPU能效提升30%。也因為如此,從驍龍8+ Gen1開始,高通轉投台積電懷抱,驍龍8+ Gen1、驍龍8 Gen2、驍龍8 Gen3以及驍龍8 至尊版,都是由台積電代工。

為何三星先進代工的技術水平,這麼不上道呢?

首先,大夥要明白一個道理,現在業內傳得傳呼其神的4nm、3nm、2nm,除了要使用ASML獨家的EUV光刻機,還要配合使用DUV光刻機。比如說4nm製程工藝,幾乎一半光刻工作,都是DUV完成的。

對三星來說,一個現實是,DUV光刻機使用起來,原本就沒有台積電用得順溜。比如說蘋果在2015年發佈的A9手機處理器,分別交給三星、台積電代工。當時,三星表面上氣勢更足,宣稱採用14nm工藝,而台積電採用16nm工藝。結果,相比三星版本,台積電版本A9晶片在同頻率下的功耗要低10%到15%。

如今,使用EUV光刻機,更是考驗代工企業的技術功底,基於DUV發展出的很多技術經驗,並不能復刻到EUV上,很多東西需要重新摸索。業內其實都有判斷,三星舊的技術沒有全吃透,新的技術又要重新學習,必然在實踐中,問題出現很多。

當然,三星也有聰明的地方,知道自己在相同的技術賽道上,很難超越台積電,所以總想著如何能換道超車,例如啊,在7nm的工藝中,先於台積電採用EUV光刻技術,其也是業內第一家切入GAA工藝的晶片廠商。

之前,7nm包括7nm往上,大家都是使用FinFET工藝,控制電晶體中的電流。但如今,電晶體線寬越來越窄,電流越來越難控制,於是工程師提出了新的GAA工藝。不過,新技術不成熟,實際應用面臨風險。但三星搶先,做了第一個吃螃蟹的人,在3nm製程中,率先採用新工藝,期待獲得先發優勢。

從策略看,三星的做法也許是對的,但從現實看,卻沒有取得預想的效果。因為台積電的3nm,仍舊是在FinFET工藝上,進行改進,搞出的晶片,仍然比三星良率更高。

拋開技術,三星先進代工不給力,也是其自身定位造成的,為何這樣說呢?

首先,台積電專注代工,在這一塊猛投入,加上擁有先發優勢,所以,霸主地位牢固。反觀三星,雖然也對外搞代工,但其半導體產業重心,仍然是儲存晶片,代工業務還要往後排。這對技術密集型產業來說,沒有獲得核心地位,就意味著技術投入的不足和技術發展落後。

其次,三星本身屬於晶片自產自銷型企業,對高通這些企業來說,是競爭對手,是不會全力扶持三星,頂多把後者當作代工備胎。內部不專注,外部不看重,怎麼可能有光明的未來。

實際上,當前,三星除了在先進製程領域,幹不過台積電,在成熟製程領域,也面臨中國大陸代工廠商的追擊。因為中芯國際、華虹的報價有優勢,加上中國晶片設計廠商積極轉向國內流片,已經導致三星成熟製程市場需求,正在不斷減弱,為了減少開支,其部分產線甚至已經暫停運作。

先進製程拖後腿,成熟製程賣不動,三星代工的日子往後只會越來越難過。三星代工業務的起起伏伏,也給了我們足夠的外部經驗,咱們的幾家代工廠要揚長避短,摸著三星的石頭過河,一步一個腳印,走紮實。 (龍科多)