砸下8400亿元后，三星先被自己人背刺

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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。




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。


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。