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砸下8400亿元后,三星先被自己人背刺

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出品 | 虎嗅科技组

作者 | 丸都山

编辑 | 苗正卿

头图 | 视觉中国

三星可能创造了半导体历史上最大的玩笑。

6月19日,知名分析师郭明錤在个人社交媒体上更新了一则消息,高通将成为三星Galaxy S25系列机型的独家SoC供应商,原因是三星自家的Exynos 2500芯片良率低于预期而无法出货。


图片来源:X,郭明錤个人账号

这条消息似乎佐证了韩媒DealSite此前发布的一份看似“离谱”的爆料,即目前三星3nm生产工艺存在问题,在试生产Exynos 2500处理器时,最后统计出的良率为0%。

要知道,三星电子几乎是以“透支集团未来”的方式去投资3nm工艺制程节点。

在2023年财报中,三星电子就曾表示,在全年资本支出的53.1万亿韩元中(约合人民币2777亿),有48.4万亿韩元(约合人民币2530亿)用于半导体。

另据Tom‘s Guide此前的测算,在整个3nm项目中,三星共投资了1160亿美元(约合人民币8420亿),这还不包括后续用于亚利桑那州、得克萨斯州两座3nm工厂的建设费用。

如此重金押注3nm工艺制程节点,换来的却是自家旗舰机型的芯片,让竞争对手独供,这势必会对三星的半导体业务带来沉重打击。

而本次事件所带来的深远影响,也远不止“便宜高通”那么简单。


“全村的希望”

对于三星的DS(半导体解决方案)部门,全球的消费电子公司大抵是一样的态度:希望三星DS部门越办越好。

原因在于,三星电子是唯一具备先进制程,且能够批量承接外部订单的晶圆代工厂,这意味着这家公司理论能够掣肘业界霸主台积电。

而后者近年来在业内饱受争议。

在英伟达GTX 40系列显卡发售时,黄仁勋就曾公开表达过不满:“现在的芯片代工不是贵一点点,而是巨幅涨价。”虽然没有点名道姓,但考虑到黄仁勋此番言论刚好发表在英伟达宣布N4工艺(5nm制程)第二轮涨价后,其所指的公司已再明显不过。

一位曾接触过台积电与三星DS部门的国内某芯片IP厂商负责人,也曾向笔者透露过,三星8nm LPP工艺的代工费用报价,要比台积电7nm工艺便宜四成。虽然前者的晶体管密度不及台积电7nm工艺,但由于功耗设计优秀,在实际应用中并没有逊色于后者。

除了代工价格一路水涨船高外,台积电的产能分配问题也一直被业界所诟病。此前《纽约时报》就曾报道过,台积电在接到苹果和英伟达的订单后,将其他公司的订单排期延后。

在这样的背景下,芯片设计厂商们普遍迫切地希望三星电子能站出来,以扼制台积电一家独大。

甚至有些时候,与三星电子DS部门存在直接竞争关系的高通,都希望三星的Exynos芯片发展起来,以对抗部分国家/地区的法律控告。

比如高通长期被欧盟委员会控告具有垄断性质,高通还为此支付过高达9.98亿欧元的天价罚单,但在Galaxy S24系列手机开售时,搭载高通芯片的机型大多被发往亚洲,而欧洲售卖的机型除S24 Ultra外,全部使用Exynos 2400芯片。

很难说这不是两家打出的一次“默契牌”。

值得一提的是,Exynos系列芯片其实有着非常辉煌的历史。

在智能手机刚刚起步的2011年,Exynos就随三星Galaxy S2机型一同推出。三年后,当竞争对手高通的骁龙810芯片因功耗问题被冠以“火龙”之名时,三星的Exynos 7410凭借14nm工艺,获得业内一众喝彩,甚至帮助当年的魅族一举进入国内手机出货量TOP 5的行列。

但当芯片行业进入先进制程时代(即14nm)后,三星的芯片代工业务开始逐渐跟不上节奏。

最直观的表现是,2018年,当台积电每月投放6万片晶圆用于EUV(极紫外光刻)的试生产时,三星仍然忙着对基于DUV技术的10nm工艺制程修修补补。最终的结果是,当台积电完成5nm工艺的量产后,三星还没有实现等效工艺的流片。

这直接导致来自外部的代工订单逐渐减少,自家的Exynos芯片也逐渐走向萎靡,甚至到了Galaxy S21系列发布时,三星电子不得不像其他手机品牌一样,将首发骁龙芯片作为卖点。

如果今年年底发售的Galaxy S25系列机型,真的如同郭明錤爆料的一样,全部使用高通骁龙芯片,那么Exynos芯片,这个三星的拳头品牌,将非常不容乐观。

而且还有很重要的一点是,在今年的CES大会上,三星喊出了“AI for ALL”的口号,并且将其作为未来发展的核心战略。

但现实却是,真金白银砸出的DS部门,在存储器件上至今未通过英伟达HBM3e的认证工作,无法在时下火热的高性能计算领域分得一杯羹,在芯片代工业务上,又无法满足自家芯片设计团队的需求。

在这样的背景下,很难评价三星在AI时代中的基础能力究竟是什么。


问题出现在哪?

实际上,在3nm工艺制程的开发上,三星的动作甚至要先于台积电。

早在2017年,三星就宣布着手于3nm工艺制程的研发工作。2021年年中,三星宣布3nm节点成功流片,2022年6月,三星又宣布3nm节点进入量产阶段。从流片到量产,三星较台积电保持着约半年的领先优势。

但问题是,考虑到三星在3nm节点上改用GAA架构,这个进度快得有些不正常。

这里需要说下什么是GAA架构。

GAA,全称“全环绕栅极架构”。栅极在芯片中起到控制电流流动的作用,在早期的平面架构上,通过控制施加在栅极上的电压,即可控制源极与漏极之间的电流。但在这一过程中,电流会不可避免地产生损耗。

为解决这一问题,业内提出了“FinFET架构”,与平面架构相比,晶体管的栅极被做成三维结构,能够更好地控制漏电问题,这也是目前逻辑芯片上最为常见的一种架构。而GAA架构则是在FinFET的基础上做了进一步升级,将电流通道从垂直改为水平,使晶体管内部实现四面环绕栅极,从而更好地控制电流损耗。


FinFET与GAA三维结构对比

而更小的电流损耗即意味着更好的性能,以及更低的功耗。

不过,芯片架构的升级是一个非常漫长的过程,它不仅对于芯片代工厂商有很高的要求,也是整个芯片产业链的挑战。

一位业内从业者向笔者表示,“FinFET架构在1999年被发明出来后,直到2011年前后,业内才出现与之配套的成熟EDA(电子设计自动化)软件。

考虑到三星是目前唯一研发GAA架构的厂商,这家公司恐怕很难短时间内与DEA厂商一同摸索出适用GAA架构的解决方案。

三星想要通过更加先进的GAA架构实现“弯道超车”,但如今却不得不面对产品良率为0的窘境。

值得一提的是,这并不是三星的首次豪赌。早在上个世纪90年代,三星就通过在存储颗粒价格雪崩的情况下,逆周期投资建厂,耗垮了美优达和尔必达;后来在与海力士的较量中,跳过HBM直接研发HBM2存储器,完成了对后者的逆袭。

但这一次围绕3nm工艺制程的布局,从结果上来看,重金押注GAA架构的三星赌输了。沿用FinFET架构的台积电虽然被外界批评保守,但来自英伟达、苹果、英特尔的订单让这家公司3nm制程工厂的产能利用率一度超过100%,但三星目前却未得到任何大厂的青睐。

就在一周前,三星在加州圣何塞举办的“晶圆代工论坛”上公布了最新的代工工艺路线图,按照计划,三星DS部门将在2027年完成SF2Z(2nm)工艺的量产工作,三星方面表示,这一节点将极富创新性地采用背面供电网络技术。

以此看来,三星的豪赌仍在继续。

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