三星与台google voice鼠标积电的决战时辰

  作者/丸都山

  有什么比成为韩国最大财阀更重要的事情吗?

  关于三星掌门人而言,确实有。6月7日,三星电子副会长、三星集团实践控制人李在镕向首尔中央法院请求出席两家三星子公司兼并的审讯会,缘由是他自己行将赴欧洲出差。

  这桩饱受争议的收买案本来被韩国媒体以为是李在镕奠定国际财阀指导位置的关键一步。不过,眼下的他已得空顾及,依据《韩国先驱报》的爆料,李在镕的旅欧首站将定在荷兰的埃因霍温,这里正是光刻机巨头ASML的总部所在地。

  就在李在镕动身启程的一个月前,三星对旗下晶圆代工厂发起了一轮外部审核,调查用于提升良率的资金能否有所落实,由于目前试消费的3nm芯片良率曾经低到“让高层难以相信”。审核的后果是三星DS(半导体事业暨安装处理方案)部门半数高层被清洗,原三星电子副总裁兼闪存业务总经理宋子赫接任DS总经理一职。

  毫无疑问的是,李在镕此行是为了争夺ASML光刻机的优先供货权,以保证晶圆代工业务的顺利停止。从ASML的供货工夫表来看,这家公司往年将向三星交付18台EUV极紫外光刻机,这其中就包括目前三星最关怀的Twinscan EXE:5000 系列——具有 0.55 NA(高 NA)镜头,可以完成 8nm 分辨率,完全可以满足3nm芯片的消费需求。

图片来源:ASML官方网站

  依照方案,三星将在往年第三季度量产3nm制程芯片,但就目前的良率及设备交付状况来看,这个目的似乎难以完成。

  几家欢欣几家愁。就在三星为3nm芯片上市一筹莫展时,6月10日,海通国际的剖析师Jeff Pu在报告中做出预测,台积电将在往年下半年向苹果批量交付3nm制程的M2 Pro芯片,足以阐明眼上台积电的3nm工艺曾经具有量产条件。

  这或许是三星最不情愿看到的一幕,在痛失高通的8+Gen1订单后,3nm先进制程芯片的这场和平,他们没有退路。

  输不起的3纳米

  能够是遭到三星DS部门良率造假的影响,5月24日,三星电子宣布将来5年将投资3600亿美元用于半导体和生物制药等行业,其中80%将用于研发和人才培育,尤其是在先进逻辑芯片范畴。

  除了大幅进步的资金投入外,三星简直是以一种“毕其功于一役”的姿势去开展3nm制程芯片,非常保守地改用GAA(盘绕式栅极)工艺,相比于过于行业内早已驾轻就熟的FinFET(鳍式场效应晶体管)工艺,前者在业内还未有成功开发的先例。

  三星的这次技术整改颇有几分“推倒重建”的意味。

  需求阐明的是,虽然三星在先进逻辑芯片的制程上与台积电亦步亦趋,但在功能上三星能够要落后前者半代甚至更多。以晶体管的密度为例,三星4nm工艺的密度是145.8MTr/mm,尚不如台积电5nm的171.3MTr/mm。

  那么三星有没有反超的机遇呢?实践上,当下这场从FinFET到GAA的工艺革新就是三星最佳的时机。

图片来源:SFF,三星晶圆代工论坛

  惹起这场反动的是CMOS器件天生活在的“短沟道效应”。我们常说的14nm、7nm工艺节点实践指的是晶体管导电沟道的长度(由于沟道长度不容易被观测,业界通常用愈加直观且接近的栅极长度代指工艺节点)。在10nm工艺呈现之前,沟道长度就是指芯片工艺,虽然目前各种工艺节点已根本等于数字营销的游戏。

  不过,沟道长度仍然是一个重要的目标,由于CMOS器件功用越复杂,晶体管的密度就会越大,这就必定需求沟道长度越来越小。可成绩是,随着沟道长度的延长,沟道管中的源级和漏极的间隔也会越来越短,因而栅极很难再保证对沟道的控制才能,也意味着栅极电压夹断沟道的难度变大,即发生短沟道效应,从而呈现严重的电流泄露。

  如今5nm和4nm制程存在的发热和高能耗成绩,实质上就是短沟道效应的显现,这个成绩也与业内普遍运用的FinFET工艺有关,由于FinFET采用的三面栅构造缺失其中一个方向的栅极包裹,随着芯片制程的增加,FinFET的三面栅构造的漏电控制才能也相应的削弱。

  因而,三星的想法就是,既然FinFET在3nm制程的芯片上曾经呈现了无法克制的设计成绩,干脆就直接弃用这个构造,转用四面盘绕式的GAA工艺。

图片来源:美国使用资料公司官方网站

  虽然GAA取代FinFET已成业内共识,但现阶段影响其量产普及的要素还有不少,复杂的制造流程、良品率、本钱难以控制等等仍是障碍。

  据《wccftech》的报道,三星的晶圆代工部门3nm制程的芯片良率目前只能维持在10%-20% 之间。相比之下,台积电4nm制程的良率曾经可以到达70%,虽然这样的比照于三星而言并不公道,由于GAA作为一众全新的工艺其开发难度要远大于台积电同类产品。

  但芯片设计厂商不会给三星渐渐改良的工夫。比方此前《Business Korea》曾报道过目前三星4nm工艺的良率也不尽善尽美,仅为30%-35%之间,如此低效的质量控制让高通在在骁龙8+ Gen1发布之前,紧急由三星转单交给台积电来代工消费。

  因而三星在3nm这个工艺节点下,基本就不敢输,也不能输。

  关于台积电而言,3nm制程芯片异样是关键一役,由于台积电依然坚持运用愈加成熟且传统的FinFET工艺,如何在3nm制程的节点下,打破物理意义的工艺下限,这是摆在台积电面前的一道难题。

  6月10日,台积电宣布2nm晶圆代工厂的评审文件已提交送审,第一期工厂估计在2024年底前投产,这家公司此前曾披露过,整个2nm制程芯片的研发费用能够高达340亿美元,依照3nm往年下半年上市的工夫节点来看,这一制程的芯片肩负着维持台积电将来两年庞大现金流和业绩增长的重担。

  鹿死谁手?

  在去年第四季度,三星电子的代工业务市场份额上升了1.1个百分点,到达18.3%,台积电的份额下滑1.0个百分点至52.1%。两家公司市场份额差距减少2.1个百分点至33.8%。值得一提的是,在同一时期业内前五大芯片制造商中,三星是独一一家市场份额增长的公司。

  三星电子财报显示,去年第四季度,旗下代工业务销售额环比增长15.3%,三星在财报中将增长归功于“开端大规模消费次要客户高通公司新旗舰产品”。

  这其实充沛反映了目前IC设计行业内的现状,即行业资源被头部企业牢牢掌控,排在前列的高通、英伟达等公司在体量上的差距与其他公司越来越大,曾经完全可以靠单一产品影响业内最大代工厂的业绩。

  这种行业格式很难评价好坏,但关于代工厂而言,一旦得到芯片设计公司旗舰产品的代工订单,其影响能够在短工夫内无法逆转,比方前不久三星痛失高通8+Gen 1的订单,这能够直接招致三星在往年无法维持此前高增长的态势。

  依据TrendForce预测,2022年全球代工市场估计将增长20%,到达1287.84亿美元。其中台积电在全球代工市场的份额估计往年将增长到56%,而三星电子的份额能够从18%下降16%。

  而在短工夫内,三星也很难改变本身的不利场面,虽然三星在台积电之前完成了3nm的流片,但从流片到量产三星还有许多成绩亟待处理,比方前文中所提到的良率成绩。

  再有就是二者在产能上的差距。由于台积电具有静态分配消费线才能,其产能应用率甚至可以进步到110%-120%,这是三星完全无法企及的,更何况三星的逻辑芯片产能中约有一半自用,而台积电作为纯晶圆代工厂,集团内的其他业务基本不需求占据芯片产能。

  当然,三星也并非毫无胜算,台积电FinFET工艺能否在3nm制程节点上适用?在第一款商用3nm芯片落地之前,没人能给出答案,但这也是三星最大的底气。

  实践上,这场“代工双雄”之间的竞争没有谁会输的彻底,由于这个行业中的绝大局部厂商曾经完全辞别了先进制程的竞赛,比方过来耳熟能详的格罗方德和联华电子,眼下都只能靠着28nm制程产品线去维持市场,“摩尔定律”在这些公司身上已根本生效。

  随着双寡头拉起的3nm制程竞赛,将来行业内的晶圆代工订单势必将向这两家公司进一步集中,由于半导体行业极度依赖规模效应,将来晶圆代工这个行业也很难再有新的应战者呈现。

  写在最初

  三星电子向来以“全产业链方案处理商”的抽象自居,但从外部审查再到管理层换血,这些无时无刻展现着这个庞然大物的弊端:外部管理与部门协同之间的低效。

  有人说三星挪动部门、DS部门、LSI(芯片设计)部门所组成的并不是铁三角,而是“推诿三角”,三星手机埋怨LSI部门的方案落,LSI部门以为是DS部门的质量控制成绩让他们无法做出好的产品,DS部门又反咬LSI部门在设计商存在缺陷……

  这些成绩仿佛并不会随着掌门人亲身抢购光刻机就能失掉处理。巧合的是,异样是在6月,也异样是在欧洲,三星的开创人李健熙29年前于法兰克福宣布了著名的“新运营宣言”,豪言“除了老婆孩子不能变,其他一切都会变”。

  这句话关于明天的三星电子大约异样适用。

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