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死磕台积电,三星拼了

2022/6/9 18:13:00
近期,三星又登上了行业热搜榜,特别是该公司一把手——三星电子副会长在镕——于6月7日启程出访欧洲,相继访问荷兰、德国、法国,为期12天。这也是其时隔半年后的首次海外行程。

此次行程中,最为关键的一站就是荷兰,因为李在镕要访问总部设在埃因霍温的ASML公司,讨论极紫外光刻机(EUV)的供货问题。李在镕与ASML进行接洽,争取EUV光刻机优先供货,据估计,今年ASML将发货51台EUV光刻机,三星电子有望获得其中的18台。在先进制程工艺市场争夺战中,三星要想追赶台积电,这18台设备志在必得,否则差距可能越拉越大。


近两年,全球芯片缺货,给晶圆代工业提供了绝佳的商机。据Gartner统计,2021年,全球晶圆代工产能利用率超过95%,收入增长31%,达到1002亿美元,这也是去年整个半导体行业增长的主要动力。


在这样的一个卖方市场,晶圆代工厂具有很强的话语权和选择权,因此,很多客户都争先签署长期协议,且主动缴纳预付款,这促使领先的晶圆代工厂将资本支出翻了一番,在未来几年会达到历史新高。以台积电为例,该公司占有全球晶圆代工市场份额的54%,2022年的投资预计超过400亿美元。在这样的形势下,作为追赶者的三星必须进一步加大投入力度,才能将其18%的市场占有率维持住,之后才有希望进一步缩短与台积电之间的距离。


为此,近些年,三星一直在晶圆代工业务方面加大投资力度,每年都爆出天文数字。不过,只有钱还是不够的,因为三星的晶圆代工业务很难完全独立,与其内部的其它业务有着千丝万缕的联系,难以轻装上阵,这使其在与台积电的竞争过程中明显处于下风。


为了解决这个问题,2017年5月,三星宣布将晶圆代工业务部门独立出来,成为一家纯晶圆代工企业,并计划在未来5年内取得晶圆代工市场25%的份额。为增强晶圆代工业务能力,三星在其设备解决方案部门(负责监管该公司的关键芯片业务)下设立了研发中心。研发中心纳入了三星在设备解决部门的八个研究机构,包括内存、系统大规模集成电路、半导体、封装、LED、生产技术、软件和显示中心。


近些年,三星做出了各种各样的努力,以进一步深入晶圆代工业务。然而,5年过去了,取得25%晶圆代工市场份额的目标还没有实现。看来,不只是钱的问题,很多方面都需要调整,其中就包括人事调整。


高层变动


6月初,业界爆出三星电子高层出现大规模调整,当地媒体援引公司消息人士的话称,被替换的高管人数约为20人,其中,执行副总裁宋在赫被任命为半导体研发中心负责人,该中心领导先进制造工艺和芯片产品的开发,涵盖内存和片上系统。以前,宋在赫曾领导一个专门设计 NAND 闪存芯片的团队。他因成功引入NAND闪存垂直架构而闻名。


据悉,晶圆代工部门将由执行副总裁Nam Seok-woo 领导,Nam还将从事内存芯片制造相关工作,并继续担任全球制造和基础设施技术总经理的现任职务。


曾在存储芯片制造部门工作的执行副总裁 Kim Hong-sig 被任命为晶圆代工技术创新团队负责人,该团队的重要任务是提升先进制程芯片的良率。


位市场分析师表示:“过去几个月,三星电子的产量有所下降,其主要客户也离开了。为此,三星正在寻找改进方法,以应对一系列表现不佳的情况。


星证实了人事变动,但否认与业务问题有关。


并不是三星电子,特别是其晶圆代工业务首次大规模进行高层调整,在面临芯片良率和留住客户的重大问题时,三星电子已经更换了许多半导体高管。


最近的一次出现在2021年,这也是在三星实控人李在镕出狱后做出的,目标是重振三星集团,发起高层人事部门大换血,破格调整高管,前所未有。其中,三星全面撤换半导体、手机、消费电子三大事业主管,并将手机及消费电子事业合并,此举透露出三星集团经营重心已转向半导体,让投资人信心大增。特别值得注意的是,有8名四十多岁的副社长晋升者,从该公司主力事业半导体事业(DS)部来看,存储事业部商品企划组副社长Young-su Son(47岁)、Foundry事业部销售团队副社长Seung-cheol Shin(48岁)、美洲总管副社长Chan-ik Park(49岁)等晋升。


先进制程紧追台积电

星进行包括高层调整在内的各项变革,目的之一就是为了提升其晶圆代工业务部门的竞争力,特别是先进制程的进度及其良率的提升。


三星已经量产的最先进制程节点是5nm,这方面,依然落后于台积电,特别是在成熟度和良率方面,去年,采用三星5nm制程的高通Snapdragon 888就出现过热问题,也输给台积电5nm制程的苹果A14、M1芯片效能表现。


4nm方面,三星宣布4LPP将在2022年满足客户要求。由于4LPP依赖于熟悉的FinFET,三星的客户使用此节点将容易得多。

此前,三星将其4LPE视为其7LPP的演进工艺,可能是因为4nm比5nm具有非常明显的PPAc(功率,性能,面积,成本)优势,或者因为存在实质性的内部变化(例如,新材料,极紫外光刻的使用率显著提高等)。据悉,三星在2021年提高了其4LPE和5LPP技术的产量,这使其能够为不同芯片设计提供不同的PPAc优势。


3nm方面,三星计划在2022上半年推出3nm,与台积电基本同步。目前,三星晶圆代工主要客户包括高通、IBM、英伟达,以及自家的处理器芯片,同时,它们也是该公司3nm制程的主要客户。


三星3nm制程研发规划分为两个阶段:第一代的GAA GAE(GAA-Early)与第二代3nm GAP(GAA-Plus)。2019年,该公司称3nmGAE制程2020年底前展开风险试产,2021年开始量产,但目前未见踪影,外界认为将延迟到2023年才会量产。


投资先进封装技术


除了先进制程,在先进封装技术方面,三星也在紧追台积电。2018年前后,为夺回被台积电通过集成型晶圆级扇出封装(Integrated Fan-Out;InFO)绑定晶圆代工先进制程所流失的苹果iPhone应用处理器订单,三星电机重金投资面板级扇出型封装(Fan-Out Panel    Level Packaging;FOPLP)技术。


在重金投入研发FOPLP后,三星已量产可与InFO、CoWoS封装分庭抗礼的FOPLP-PoP与I -Cube 2.5D先进封装技术。


不过,FOPLP仍面临不小的挑战,以目前FOPLP的状况来看,生产规模将是技术普及的最大挑战,在初期良率还不够好的状态下,FOPLP产能要达到理想的成本优势,短期内恐不易达成。


另外,FOPLP精细度要提升不容易,这也是三星先切入相对低端的穿戴式装置AP,还难以取得高端智能手机订单的原因,面对未来高效运算需求,包括AP、人工智能芯片、GPU、ASIC或FPGA等芯片,恐无法使用现行的FOPLP设备量产,况且FOPLP同样有翘曲(warpage)等问题待解决。


FOPLP制程设备投资风险大,也是一大挑战,由于FOPLP无法沿用已有面板或晶圆制造设备,多数厂商必须以新制程制作设备,成本相当高,若是用量不够大,将无法支撑成本,投资回收将有相当难度。


争夺客户


三星的主要客户高通、英伟达和特斯拉依靠该公司生产8nm和14nm芯片,近两年,凭借5nm等先进制程,三星赢得了高通公司Snapdragon 888系列的新订单,以及英伟达的Ampere和GeForce芯片的新订单。


据DigiTimes报道,三星晶圆代工客户数量已经突破100家。从目前的形势来看,2022年晶圆代工市场依旧火热,而三星将多点开花,全面发展。三星现阶段在汽车和人工智能领域的芯片制造上,仍处于起步阶段,这将是其未来晶圆代工能否继续壮大的关键。


自2017年三星将晶圆代工业务独立后,已从最早的30家客户成长到100家以上。据称,三星的目标是到2026年,客户数量达到300家以上。台积电2022年的客户数量预计将有500家以上,是三星的5倍。


有统计显示,2020年,三星将其晶圆代工产能的60%用于内部,主要用于智能手机的Exynos芯片,其余产能被几大客户瓜分,具体包括:高通(20%),英伟达、IBM和英特尔共享另外20%。随着三星在2021年增加其7nm及更先进制程芯片的产量,自用产能占比已降至50%左右。然而,这仍然是一个很大的比例,相对于台积电产能100%为客户服务,三星还有很长的路要走。


结语


根据Gartner的报告,在台积电宣布价格上涨后,三星在2021年底将其晶圆价格上涨了20%。近期,随着台积电代工价格的上涨,三星也提升了报价。5月中旬,据知情人士透露,三星的芯片代工价格可能会上涨15%至20%。知情人士表示,新的定价将从今年下半年开始实施,三星已经完成了与部分客户的谈判,并在与其他客户进行讨论。


水涨船高,全球芯片的供不应求,给了三星争夺更多客户的机会。不过,跟在台积电身后涨价,依然体现出了三星的些许无奈,因为在联电、中芯国际等晶圆代工厂宣布涨价之后,并未听到三星跟进涨价的消息,因为那样会削弱三星相对于台积电的价格优势。只有等到台积电涨价,三星才敢跟进。


作为一个“独立”的业务部门,三星晶圆代工已经进入了第6个年头,但其收益率仍低于主要竞争对手台积电。由此看来,这家韩国半导体巨头仍需不断投资和改善其产线,同时进一步梳理内部管理系统,才有希望实现到2030年超越对手的目标。



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