近期,三星又登上了行業熱搜榜,特别是該公司一把手——三星電子副會長李在镕——于6月7日啟程出訪歐洲,相繼通路荷蘭、德國、法國,為期12天。這也是其時隔半年後的首次海外行程。
此次行程中,最為關鍵的一站就是荷蘭,因為李在镕要通路總部設在埃因霍溫的ASML公司,讨論極紫外光刻機(EUV)的供貨問題。李在镕與ASML進行接洽,争取EUV光刻機優先供貨,據估計,今年ASML将發貨51台EUV光刻機,三星電子有望獲得其中的18台。在先進制程工藝市場争奪戰中,三星要想追趕台積電,這18台裝置志在必得,否則差距可能越拉越大。
近兩年,全球晶片缺貨,給晶圓代工業提供了絕佳的商機。據Gartner統計,2021年,全球晶圓代工産能使用率超過95%,收入增長31%,達到1002億美元,這也是去年整個半導體行業增長的主要動力。
在這樣的一個賣方市場,晶圓代工廠具有很強的話語權和選擇權,是以,很多客戶都争先簽署長期協定,且主動繳納預付款,這促使領先的晶圓代工廠将資本支出翻了一番,在未來幾年會達到曆史新高。以台積電為例,該公司占有全球晶圓代工市場佔有率的54%,2022年的投資預計超過400億美元。在這樣的形勢下,作為追趕者的三星必須進一步加大投入力度,才能将其18%的市場占有率維持住,之後才有希望進一步縮短與台積電之間的距離。
為此,近些年,三星一直在晶圓代工業務方面加大投資力度,每年都爆出天文數字。不過,隻有錢還是不夠的,因為三星的晶圓代工業務很難完全獨立,與其内部的其它業務有着千絲萬縷的聯系,難以輕裝上陣,這使其在與台積電的競争過程中明顯處于下風。
為了解決這個問題,2017年5月,三星宣布将晶圓代工業務部門獨立出來,成為一家純晶圓代工企業,并計劃在未來5年内取得晶圓代工市場25%的份額。為增強晶圓代工業務能力,三星在其裝置解決方案部門(負責監管該公司的關鍵晶片業務)下設立了研發中心。研發中心納入了三星在裝置解決部門的八個研究機構,包括記憶體、系統大規模內建電路、半導體、封裝、LED、生産技術、軟體和顯示中心。
近些年,三星做出了各種各樣的努力,以進一步深入晶圓代工業務。然而,5年過去了,取得25%晶圓代工市場佔有率的目标還沒有實作。看來,不隻是錢的問題,很多方面都需要調整,其中就包括人事調整。
高層變動
6月初,業界爆出三星電子高層出現大規模調整,當地媒體援引公司消息人士的話稱,被替換的高管人數約為20人,其中,執行副總裁宋在赫被任命為半導體研發中心負責人,該中心上司先進制造技術和晶片産品的開發,涵蓋記憶體和片上系統。以前,宋在赫曾上司一個專門設計 NAND 閃存晶片的團隊。他因成功引入NAND閃存垂直架構而聞名。
據悉,晶圓代工部門将由執行副總裁Nam Seok-woo 上司,Nam還将從事記憶體晶片制造相關工作,并繼續擔任全球制造和基礎設施技術總經理的現任職務。
曾在存儲晶片制造部門工作的執行副總裁 Kim Hong-sig 被任命為晶圓代工技術創新團隊負責人,該團隊的重要任務是提升先進制程晶片的良率。
一位市場分析師表示:“過去幾個月,三星電子的産量有所下降,其主要客戶也離開了。為此,三星正在尋找改進方法,以應對一系清單現不佳的情況。”
三星證明了人事變動,但否認與業務問題有關。
這并不是三星電子,特别是其晶圓代工業務首次大規模進行高層調整,在面臨晶片良率和留住客戶的重大問題時,三星電子已經更換了許多半導體高管。
最近的一次出現在2021年,這也是在三星實控人李在镕出獄後做出的,目标是重振三星集團,發起高層人事部門大換血,破格調整高管,前所未有。其中,三星全面撤換半導體、手機、消費電子三大事業主管,并将手機及消費電子事業合并,此舉透露出三星集團經營重心已轉向半導體,讓投資人信心大增。特别值得注意的是,有8名四十多歲的副社長晉升者,從該公司主力事業半導體事業(DS)部來看,存儲事業部商品企劃組副社長Young-su Son(47歲)、Foundry事業部銷售團隊副社長Seung-cheol Shin(48歲)、美洲總管副社長Chan-ik Park(49歲)等晉升。
先進制程緊追台積電
三星進行包括高層調整在内的各項變革,目的之一就是為了提升其晶圓代工業務部門的競争力,特别是先進制程的進度及其良率的提升。
三星已經量産的最先進制程節點是5nm,這方面,依然落後于台積電,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就出現過熱問題,也輸給台積電5nm制程的蘋果A14、M1晶片效能表現。
4nm方面,三星宣布4LPP将在2022年滿足客戶要求。由于4LPP依賴于熟悉的FinFET,三星的客戶使用此節點将容易得多。
此前,三星将其4LPE視為其7LPP的演進工藝,可能是因為4nm比5nm具有非常明顯的PPAc(功率,性能,面積,成本)優勢,或者因為存在實質性的内部變化(例如,新材料,極紫外光刻的使用率顯著提高等)。據悉,三星在2021年提高了其4LPE和5LPP技術的産量,這使其能夠為不同晶片設計提供不同的PPAc優勢。
3nm方面,三星計劃在2022上半年推出3nm,與台積電基本同步。目前,三星晶圓代工主要客戶包括高通、IBM、英偉達,以及自家的處理器晶片,同時,它們也是該公司3nm制程的主要客戶。
三星3nm制程研發規劃分為兩個階段:第一代的GAA GAE(GAA-Early)與第二代3nm GAP(GAA-Plus)。2019年,該公司稱3nmGAE制程2020年底前展開風險試産,2021年開始量産,但目前未見蹤影,外界認為将延遲到2023年才會量産。
投資先進封裝技術
除了先進制程,在先進封裝技術方面,三星也在緊追台積電。2018年前後,為奪回被台積電通過內建型晶圓級扇出封裝(Integrated Fan-Out;InFO)綁定晶圓代工先進制程所流失的蘋果iPhone應用處理器訂單,三星電機重金投資面闆級扇出型封裝(Fan-Out Panel Level Packaging;FOPLP)技術。
在重金投入研發FOPLP後,三星已量産可與InFO、CoWoS封裝分庭抗禮的FOPLP-PoP與I -Cube 2.5D先進封裝技術。
不過,FOPLP仍面臨不小的挑戰,以目前FOPLP的狀況來看,生産規模将是技術普及的最大挑戰,在初期良率還不夠好的狀态下,FOPLP産能要達到理想的成本優勢,短期内恐不易達成。
另外,FOPLP精細度要提升不容易,這也是三星先切入相對低端的穿戴式裝置AP,還難以取得高端智能手機訂單的原因,面對未來高效運算需求,包括AP、人工智能晶片、GPU、ASIC或FPGA等晶片,恐無法使用現行的FOPLP裝置量産,況且FOPLP同樣有翹曲(warpage)等問題待解決。
FOPLP制程裝置投資風險大,也是一大挑戰,由于FOPLP無法沿用已有面闆或晶圓制造裝置,多數廠商必須以新制程制作裝置,成本相當高,若是用量不夠大,将無法支撐成本,投資回收将有相當難度。
争奪客戶
三星的主要客戶高通、英偉達和特斯拉依靠該公司生産8nm和14nm晶片,近兩年,憑借5nm等先進制程,三星赢得了高通公司Snapdragon 888系列的新訂單,以及英偉達的Ampere和GeForce晶片的新訂單。
據DigiTimes報道,三星晶圓代工客戶數量已經突破100家。從目前的形勢來看,2022年晶圓代工市場依舊火熱,而三星将多點開花,全面發展。三星現階段在汽車和人工智能領域的晶片制造上,仍處于起步階段,這将是其未來晶圓代工能否繼續壯大的關鍵。
自2017年三星将晶圓代工業務獨立後,已從最早的30家客戶成長到100家以上。據稱,三星的目标是到2026年,客戶數量達到300家以上。台積電2022年的客戶數量預計将有500家以上,是三星的5倍。
有統計顯示,2020年,三星将其晶圓代工産能的60%用于内部,主要用于智能手機的Exynos晶片,其餘産能被幾大客戶瓜分,具體包括:高通(20%),英偉達、IBM和英特爾共享另外20%。随着三星在2021年增加其7nm及更先進制程晶片的産量,自用産能占比已降至50%左右。然而,這仍然是一個很大的比例,相對于台積電産能100%為客戶服務,三星還有很長的路要走。
結語
根據Gartner的報告,在台積電宣布價格上漲後,三星在2021年底将其晶圓價格上漲了20%。近期,随着台積電代工價格的上漲,三星也提升了報價。5月中旬,據知情人士透露,三星的晶片代工價格可能會上漲15%至20%。知情人士表示,新的定價将從今年下半年開始實施,三星已經完成了與部分客戶的談判,并在與其他客戶進行讨論。
水漲船高,全球晶片的供不應求,給了三星争奪更多客戶的機會。不過,跟在台積電身後漲價,依然展現出了三星的些許無奈,因為在聯電、中芯國際等晶圓代工廠宣布漲價之後,并未聽到三星跟進漲價的消息,因為那樣會削弱三星相對于台積電的價格優勢。隻有等到台積電漲價,三星才敢跟進。
作為一個“獨立”的業務部門,三星晶圓代工已經進入了第6個年頭,但其收益率仍低于主要競争對手台積電。由此看來,這家南韓半導體巨頭仍需不斷投資和改善其産線,同時進一步梳理内部管理系統,才有希望實作到2030年超越對手的目标。