2023 6月 19 By 怎么用astrill 0 comment

三星一直在晶圆代工业务投入大量资金,希望在制程技术和代工收入可以与台积电相提并论,虽然技术仍然落後,但其第二名的地位十分稳固,也是目前除了台积电以外唯二能提供 7 奈米以及更先进制程服务的晶圆代工商。

即便技术仅次於台积电,但两家公司的客户基础仍然差距甚大。根据最新统计,台积电目前市占率达 58.5%,三星仅有 15.8%。三星过去在发展晶圆代工服务时,曾发生多起争议事件,包括模仿客户晶片设计、虚报制程参数和良率等,导致客户的晶片无法达成预期效果,造成业界对三星的不信任,自然大多数客户也不敢将订单交给三星。

尽管存在诸多风险,但仍有部分客户愿意在三星下单,主要是因为三星能为这些客户提供台积电目前无法实现的优势。比如 Google 和特斯拉长期在三星进行晶片代工。那麽问题来了,是什麽优势让这些客户离不开三星?

三星制程技术有优势吗?

先从制程技术分析,笔者合理预估,三星目前与台积电的制程世代差距约为两个世代。

虽然三星也同样宣布推出 3 奈米制程,但如果从量产定义和制程良率来看,过去三星 5 奈米到 4 奈米制程大约和台积电公布量产时间相近,但以台积电的标准来看,多数只能算小规模试产。

不同之处在於三星在试产阶段就开始接单量产,虽然试产阶段的良率和制程稳定性都不如量产时期,但三星仍然愿意冒着品质风险来取份市场先机,这也是三星一贯的作法。台积电过去也曾在试产阶段就为重要客户生产晶片,但一般而言,除非有特殊情况,否则台积电在试产阶段通常不会接受大规模量产订单,以确保可以顺利达到良好的产品品质和稳定的制程参数。

三星在试产阶段就宣称量产,一方面是不愿服输,技术上虽然不如台积电,但至少在宣传上要取胜。另一方面,三星有内部晶片设计部门,可以不考虑成本和良率在三星晶圆代工进行生产。  

即便是同一制程,三星的制程参数仍落後台积电 5% 到 10% 以上,不论是电晶体密度、功耗或效能,都是如此。

例如高通曾在三星 4 奈米制程生产 Snapdragon Gen 1,但实际成品不仅效能差,功耗也偏高。当高通将同一设计移转到台积电生产後,功耗大幅下降 30%,效能也有 10% 到 20% 的提升。除去台积电在生产设计工具的最佳化加持外,制程本身的效能差距在 10% 以上是相当合理的估计。

加上三星 4 奈米制程花了一年以上的时间调整才达到台积电最初宣布的量产良率,笔者认为,三星帐面上的同制程技术实际落後台积电两个世代是个相当合理的估算。

那也就代表,制程技术优势不是 Google 与特斯拉在三星投产的理由。

Google 和特斯拉在三星投产的真正原因

既然三星的制程如此糟糕,那为何 Google 和特斯拉过去两年一直坚定在三星晶圆代工生产其晶片?主要有几个原因:

IDM 一站到位服务

第一个关键是三星能提供台积电所不具备的设计服务,类似英特尔的 IDM 2.0。

前两年,三星因为自有制程落後,无法生产出与高通同世代产品相近的 Exynos 手机晶片,因此暂时在手机产品上放弃该架构,转而全面采用高通晶片,一方面希望获得效能优势,另一方面也希望藉此确保高通的手机晶片仍有部分持续在三星晶圆代工下单。

但 Exynos 并未真正被放弃,反而成为後续一系列代工设计服务的基础。例如,Google 的 Tensor 手机晶片基本上就是在 Exynos 晶片的基础上增加额外的 Tensor 运算单元而成;特斯拉的 Hardware 4.0 自动驾驶晶片也同样源自 Exynos。 

过去 Google 和特斯拉都有自行设计晶片的经验,但为何需要三星的设计服务呢?主要因为 Google 和特斯拉过去设计的晶片主要是同质运算晶片,缺乏 SoC 的设计经验。

尤其对 Google 的 Tensor 手机晶片而言,Exynos 拥有成熟的 5G 通讯技术可以直接使用。直接采用三星的设计,并增加独家的 Tensor 运算单元,对 Google 来说是更安全的作法。

同时,三星拥有记忆体产品、封装服务以及一系列周边智慧财产权,这对客户而言,只要在三星采用其 IDM 服务,就可免去周边整合的麻烦,加速产品上市。对 Google Tensor 处理器这类主打 AI,不需要在常规 CPU 或 GPU 效能与高通或联发科竞争的晶片,或者是没有其他竞争者的特斯拉 Hardware 4.0 晶片而言,制程技术优劣就不是绝对的考量点。

成本优势

这点就是三星晶圆代工最广为人知的特点。由於技术不足,只能靠低价吸引客户。

对 Google 和特斯拉这类客户而言,代工成本少 20% 到 30%,对成本控制更有优势。尤其二者都没有同类竞争者,相较於先进制程带来的红利,更重视独家技术设计的优势,因此对昂贵的先进制程需求较低。

至於三星代工报价低那麽多,不就无利可图了?那也未必。

众所周知,台积电无论先进制程或成熟制程,代工价格都远高於竞争对手。作为先进制程唯一竞争对手,三星的晶圆代工报价较台积电低 20% 到 30% 左右,但切勿忘记,每差一个制程世代,单片晶圆代工价格就会增加 30% 到 50%,即便是同一制程,每年也都有至少 3% 到 5% 的价格上涨。

台积电过去几年价格上涨幅度相当大,也就是说,三星只要跟随台积电报价调整价格,仍可以确保利润年年增长。同理可证,只要三星技术不要太落後,那麽跟着台积电涨价比例调涨也能带来一定利润。

三星也玩 IDM 2.0,恐成英特尔最大对手

从三星提供给 Google 和特斯拉的晶片设计制造服务来看,跟英特尔的 IDM 2.0 有异曲同工之妙。

相较於台积电,三星与英特尔的代工发展模式、技术来源以及目前的技术层次更为接近。两家公司最大的共同点在於对晶圆代工业务的经营模式更倾向 IDM,而非像台积电这种纯晶圆代工。

英特尔在晶圆代工方面的营收目前仍非常少,最新一季的 IFS(晶圆代工服务)业务营收仅 1.18 亿美元,亏损达 1.4 亿美元,不仅与台积电的 167.2 亿美元相差甚大,获利能力也相去悬殊。与其说要挑战台积电,英特尔目前最大的敌手应是三星。不仅晶圆代工营收规模更为接近,制程技术也出自同源,技术层次也类似,设计服务也可能走向类似方向,这些都与台积电纯晶圆代工服务非常不同。

三星虽然在制程技术和客户基础都落後台积电,但其独特的设计服务以及成本优势,对 Google 和特斯拉等特定客户来说有极高的吸引力。

倘若三星未来能在制程技术上持续追赶台积电的步伐,并进一步强化设计服务之优势,虽然笔者不认为能真的威胁到台积电,但至少对想要藉由 IDM2.0 服务进入晶圆代工产业的英特尔而言,会是个相当大的挑战。

责任编辑:Chris
核稿编辑:Sisley

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