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13小时前

被苹果、高通、英伟达接连抛弃,“三星代工”如何走到这一步?

必威体育客户端下载近日,天风国际分析师郭明錤称,台积电将成为 2023 年和 2024 年的高通 5G 旗舰芯片的独家供应商。并认为 " 高通此举代表台积电的先进制程优势显著领先于三星直到 2025 年 "。

必威体育客户端下载在三星连续两年为高通代工骁龙 888、骁龙 8 Gen 1,并遭到用户口诛笔伐后,高通已经在今年的骁龙 8 Gen 1 升级款骁龙 8+ Gen 1 上,转而使用了台积电 4nm 工艺制程。

此番选择台积电,意味着高通已经放弃过去两年对三星的 " 偏爱 ",全面倒向台积电。

必威体育客户端下载无独有偶,在今年早些时候,英伟达也将其 7nm 制程的 GPU 芯片订单交给台积电,理由是 " 三星的良率 / 产量不佳问题 "。

但另一方面,三星又是世界上唯一一家能够在先进工艺(10nm 以下制程)上与台积电相抗衡的芯片代工厂。短短半年内便接连失去两大客户,对正在竞争 3nm 乃至 1nm 的三星代工来说,胜利的天平又往台积电倾斜了许多。

三星是二十一世纪以来成长最快的半导体晶圆代工厂,它曾经辉煌一时,如今的跌落也难言是暂时还是永久。

崛起于苹果三星 " 蜜月期 "

2005 年,三星的晶圆代工业务开始起步。在此前,三星的晶圆厂仅供生产自家的内存与闪存。

开拓代工业务的直接原因是 2005 年半导体业务利润腰斩,三星为了增加半导体部门的盈利而决定进入晶圆代工领域。但此时,行内已经山头林立。

必威体育客户端下载直到 2009 年,三星在晶圆代工领域的份额依然不高,仅排名全球第九。但转机很快到来。

2010 年,苹果推出了首款自研芯片 A4 处理器。这颗奠定 iPhone 4 成为手机市场传奇产品的芯片,便由三星制造。这也是三星代工第一次为如此大的客户生产最顶级的移动芯片。

必威体育客户端下载苹果当时选择晶圆代工经验尚不足的三星生产 A4 处理器芯片,主要原因是两者的合作由来已久,第一代 iPhone 到 iPhone 3Gs 的处理器都来自三星。

必威体育客户端下载而从 2010 年开始,智能手机浪潮汹涌而至,大量移动终端厂商如雨后春笋般成立,苹果在手机界的号召力又为三星代工提供了强有力的背书。自此,三星开始在晶圆代工领域迅速步上快车道。

2013 年苹果将更多芯片代工订单交予三星,这也让三星首次闯入全球第四大晶圆代工厂的位置。

与苹果分道扬镳

然而好景不长,2014 年,由于苹果与三星的专利纠纷已经在全球开打,两家公司在智能手机领域的竞争也日益白热化。最终,苹果不愿一边花钱,一边培养竞争对手,于是将 A8 芯片的代工订单交给了台积电。

必威体育客户端下载但次年的 A9 芯片却引发了最大争议,原因是 A9 不仅由三星和台积电分别代工,且两者采用的制程不相同,三星采用 14nm 工艺,而台积电则是 16nm 工艺。

必威体育客户端下载有媒体实测发现,三星的 14nm 工艺在制程上更加先进,理应发热与功耗更低。但实测结果却显示三星代工的 A9 发热更严重,续航也相比台积电版本更差。

也许是从这件事上早早预料到了三星工艺的问题,在此之后,苹果再未找三星代工 A 系列芯片。而这也是苹果少有的,只选一家供应商的例子。在屏幕、镜头等其他零部件方面,苹果通常都会同时采用两家及以上供应商。

必威体育客户端下载一边倒地选择台积电,足以看出苹果对三星已经完全失去信任。

同是 2015 年,第一款被称为 " 火龙 " 的高通骁龙 810 诞生了。这颗由台积电最先进的 9nm 工艺打造的处理器,发热量前所未有。对手的失误重新给了三星新机会。

同一年,三星放弃过去旗舰机 " 骁龙 + 猎户座 " 的双搭配,在全球销售的 Galaxy S6 系列机型上均搭载了自研的 Exynos 7420 处理器。

三星 Galaxy S6 系列

这款机型也成为当年,乃至至今安卓高端机的销量 " 天花板 " 之一。据花旗银行估计,三星 Galaxy S6 系列 2015 年全球出货量可能达到 4600 万台以上。

必威体育客户端下载随后数年,三星与台积电展开旷日持久的大战。在制程工艺与价格战上打得有来有回。

2018 年,三星终于成为全球第二大晶圆代工厂,份额约为 18.5%。而此时台积电已占据全球晶圆代工的半壁江山,份额将近 50%。

折戟 5nm

2020 年 12 月 1 日,采用三星 5nm 工艺的骁龙 888 发布,随后的故事我们大概都知道了。

在搭载骁龙 888 的新机发布后,多家媒体纷纷测出骁龙 888 惊人的发热与功耗。

必威体育客户端下载数码博主极客湾发现,在相同条件的游戏测试下,骁龙 888 的功耗远高于台积电 5nm 工艺生产的苹果 A14 和麒麟 9000 处理器,骁龙 888 的功耗达到 4.0W,而苹果 A14 与麒麟 9000 仅为 2.9W 和 2.4W。

有行业媒体分析认为,尽管同为 5nm 工艺,但两家代工厂的晶体管密度仍有所不同。台积电的 5nm 工艺为 1.73 亿颗晶体管 / 平方毫米,而三星的工艺仅达到 1.27 亿,低了近 27%。

必威体育客户端下载三星向高通承诺 " 下一代工艺将获得改进 ",于是高通选择了相信,并继续将 4nm 工艺制程的骁龙 8 Gen 1 押注在了三星身上。

然而,尽管骁龙 8 Gen 1 基于更先进的三星 4nm 工艺打造,但功耗和发热依旧十分糟糕。

于是,两年间高通和三星代工都成为了安卓手机市场的众矢之的。

投资、技术、信任的三方溃败

对于三星代工出现的问题,韩国本土媒体 BusinessKorea 总结了三大原因。换而言之,行业龙头台积电在这三个方面都遥遥领先三星。

必威体育客户端下载首先是在投资上,台积电在晶圆代工领域的投资约为三星的三倍。投资额的差距导致了技术鸿沟。这一部分表现在不同制程工艺中晶体管数量的差别,以及芯片良率的问题。

如上文中提到,三星 5nm 制程的晶体管数量远远落后台积电 5nm 制程,这直接导致了三星代工芯片在功耗和性能上先天劣于台积电。

良率问题亦是三星的心头之患。据报道,三星 5nm 制程芯片的良率甚至低于 50%。今年年初,三星内部更曝出芯片良率造假的丑闻。

据报道,三星晶圆代工厂管理层编造 5nm 与 4nm 芯片良率,以此降低投入至研发制造改进良率的经费,并将预算用作其他业务。

必威体育客户端下载消息显示三星制造的 4nm 骁龙 8 Gen 1 良率仅 35%,大幅低于预期。有半导体从业者表示,三星一直以来都有虚报良率的习惯,但因三星以良好芯片计价,损坏芯片不计价的方式向客户收费,同时大量采购机台扩大整体产能弥补低下的良率,一定程度上维持了对客户的吸引力。

必威体育客户端下载但是进入 EUV 时代(超紫外线平板印刷术,7nm 制程以下的芯片多采用该技术印刷)后,荷兰 ASML 公司大部分机台交付给了台积电。三星缺乏机台的同时,良率也并未得到改善。

必威体育客户端下载这不仅导致了三星在出货 5nm 和 4nm 芯片的效率极慢,同时毛利更低。甚至比不上联电、中芯国际等二线晶圆代工厂。

必威体育客户端下载最后一个原因则是三星无法赢得企业客户的信任。因为三星电子同时是一家生产智能终端 SoC 以及智能手机的厂商。例如苹果若将 A 系列芯片继续交给三星负责生产,就将时刻面临芯片技术和信息泄露问题,而专精于代工业务的台积电则完全无需担心。

因此,三星证券也建议三星电子拆分晶圆代工部门,并且单独在美国上市。但前提是应该在三星的代工业务确保站稳脚跟后,拆分业务才能被考虑,因为三星更为成熟的内存业务为晶圆代工部门贡献了大量资金。

争夺未来:3nm、1nm

2019 年时,三星电子声称,要在 2030 年前在半导体领域赶超排名第一的台积电,赌注是更加先进的 3nm 和 1nm 工艺制程。

今年 6 月 30 日,三星电子发布公告称,已开始量产基于 GAA 晶体管(Gate-All-Around FET,全环绕栅极)结构的 3nm 芯片。这意味着三星抢先台积电,成为全球第一家实现量产 3nm 制程的厂商。

必威体育客户端下载根据三星公布的数据,与 5nm 制程相比,3nm 制程可以降低 45%的功耗、提升 23%的性能和缩小 16%的芯片面积。

虽然纸面参数依然好看,但曾经的合作伙伴高通在看到台积电代工的骁龙 8+ gen 1 的优异表现后,已经选择放弃未来两年与三星的合作。另外一个先进制程的大客户英伟达也离三星远去。

据爆料,三星 3nm 的首个客户,将会是中国加密货币挖矿用芯片设计公司。

就目前来看,除了三星自家的 Exynos 芯片,已经没有主流移动终端芯片可以代工了。而它们又是目前检验先进制程最有力的载体。

从这一点来看,三星要重新赢回失去的客户,恐怕还有很长的路要走。

ZAKER 科技出品

文 / 实习生 陈泽钧

编辑 / 刘凡

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