Foundry 晶片製程戰爭系列 - Samsung

作為本系列第二篇文章,接下來要討論積極在晶圓代工產業闖出一片天的 Samsung。

 

為達目的不擇手段

作為橫跨各種產業,從上游供應鏈到下游終端幾乎無所不包的巨型企業,Samsung 在晶圓代工的投入其實超乎我們的想像。為了取得目前的成就,Samsung 可以說用了各種方法,取得各種資源來協助自己發展相關技術與產品佈局。

Samsung 充分發揮南韓人為求目的不擇手端的運動家精神,過去為了拿到技術,拿訂單或出錢合作為誘餌騙走了不少各國高科技產業的核心知識,且不僅止於此,技術到手之後多半訂單也會被用各種理由終止,廠商賠了夫人又折兵,不只是白花精神與人力,更為自己創造了在市場上的最大敵人。不過,同樣的招數其實 Foxconn 遠早於 Samsung 就已大量使用,且鴻海下手的對象多半不是國外廠商,而是同為台灣廠商,所以要論手段兇狠,Samsung 恐怕還得叫郭董一聲前輩。

但也因為 Samsung 的名聲遠播,為了確保自家關鍵技術不會被偷學,Fabless IC 設計公司多半不會選擇 Samsung 作為晶圓代工合作對象。因此,早期 Samsung 的晶圓代工客戶屈指可數。

 

隨著半導體產業的發展,IC 設計逐漸走向快速的公版參考佈線,自有智財比例不斷下降,對 Sasmsung 而言,也沒有太多東西值得偷了,其最大的客戶,包含 Apple 和 Qualcomm 也不是容易偷的對象,畢竟兩家都對 Samsung 自有晶片盯的非常緊,偷學馬上會被抓包。Samsung 也就少用過去的招式,轉而用大筆薪水挖取關鍵人才來學習技術,Samsung 能夠在 1xnm 時代大幅拉近與 TSMC 之間的距離,主要也是靠此招。

其實 Samsung 過去的製程技術主要是來自 IBM,與 TSMC 差別甚大,但進入 28nm 世代後,Samsung 與 TSMC 的晶圓基礎結構越來越類似,不論在材料選擇、蝕刻特性方面,二者相似度高到令人驚訝,到 14 / 16nm,光從材料和結構已經幾乎分辨不出是出自誰的手筆,要說 Samsung 憑一己之力可以在短短數年內從無到有搞出來成熟度可接受,且相似度這麼高的成品,應該沒人會相信。

 

借力使力,發展自有晶圓代工生態

再來看看Samsung 的晶圓代工事業的發展, Apple 實際上成為推動 Samsung 晶圓代工事業成功的最大幫手(或元兇), Samsung 在自有方案發展初期也善用 Apple 的資源幫助自己發展, 早期包括 S3C64xx 、S5PC100 都曾成為 iPhone 的核心, Apple 初代自製應用處理器 A4 也是從S5PC100 的設計修改而來, A4 及後續 A5、A6、A7 都選擇 Samsung 作為唯一代工夥伴。

A8 雖然只給 TSMC 做,但主要是因為 20nm 這個半代製程只有 TSMC 提供,Samsung 因為製程調整跟不上,20nm 良率無法突破,因此只用來生產自家 Exynos 5430(Samsung GALAXY A8)以及 Exynos 5433(Samsung GALAXY Note 4),代工服務則是直攻 14nm 之故。

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必須要特別注意,Samsung 20nm 製程是有的,Samsung 從32nm、28nm、20nm 到 14nm ,沒有錯過任何一代製程,千萬別被誤導了。

Apple 與 Samsung 在智慧型手機市場形同水火,但在半導體這塊的合作非常緊密,除了製程外,記憶體、快閃記憶體(NAND Flash)也多從 Samsung 叫料,畢竟能應付 Apple 龐大關鍵零組件供料需求的廠商少之又少。所以即便表面上打得火熱,私底下彼此的合作還是持續進行,畢竟 Samsung 的代工報價非常誘人,且就整體供應鏈選擇的角度來看,徹底撕破臉對 Apple 鐵定沒有好處。

 

市場競和關係掌握巧妙,成功放長線釣大魚

重頭戲來了,Qualcomm 因為用了 TSMC 的 20nm 而導致晶片事業慘兮兮,但這並不是 TSMC 的錯,而是 Qualcomm 無視 ARM 的設計建議,硬要塞 4 個大核,時脈設定也過於誇張之故。但為何 Qualcomm 要因為自己在 20nm 世代的失敗拋下長期在高階產品有緊密合作的 TSMC,放棄其理論上較可靠的 16nm,而轉向 Samsung 的 14nm?

我們都知道 Samsung 向來是 Qualcomm 高階方案的大客戶之一,每年的需求量大約都有三四千萬顆以上,幾乎佔了一半的高階產品晶片需求,但 2014 年,Samsung 看到 Qualcomm 新款高階方案規格開出來之後只有冷笑三聲,早知不可能堪用,畢竟 Samsung 早推出過類似架構方案,相關設計經驗豐富。Samsung 為了佈之後的局,故意讓 Qualcomm 出醜,且剛好自己的製程也需要練功,為了表現給既有與潛在客戶看,所以砸大錢在自己還不成熟的晶圓代工事業搞自己的方案。

Qualcomm 高階方案今年少了 Samsung 的大單,原本就已經夠燙手燙到冒煙的高階方案更是滿手庫存,Qualcomm 雖有 Sony Mobile(看看那精美的 Z3+、Z5)、小米及部分中國手機品牌幫協助銷售,但即便加上熱導管,實際產品的應用體驗還是奇差無比,也因此其高階方案出貨遠低於往年,悽慘狀況如何?

Google 一下 Qualcomm 的財報,或是看看這一年 Qualcomm 的股價就可以大概略知一二了。

不過 Samsung 在製程還不成熟時就全部轉用自家方案也不是沒有付出代價,初期 14nm 製程良率非常慘烈,切出來的一百顆晶片裡面可能只有十來顆可以用,沒有辦法在終端產品推出的蜜月期供應足夠的量給市場,導致 2015 年整體高階手機出貨不如預期,且因為製程穩定度低,同一批晶片產品的品質落差相當大,運作功耗差距可達數百 mW,Samsung 得花費相當大的心力讓不同體質的產品應用體驗一致,這些都是龐大的成本。

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而 Samsung 目前也還沒有整合基頻的高階單晶片方案,這對其整體的產品設計也造成限制,也因此,Samsung 以智慧型手機方案大單引誘 Qualcomm 轉投其 14nm 製程,Samsung 除讓出產能,保障有足夠的低成本晶圓供應 Qualcomm 所需,Qualcomm 亦可確保高階方案量產初期就有大量可見訂單,不會再重蹈 2015 年的覆轍;Samsung 則是爭取時間佈局自有高整合單晶片方案,並同時確保在晶圓代工練功的同時也能兼顧智慧型手機市場需求,二者都各有盤算。

面對如此 「優渥」 的條件,如果 Qualcomm 還白目投產到 TSMC,只怕 Samsung 再硬著頭皮全部都搞自己的方案,就算在 TSMC 投產後產品性能再有優勢,面對市場縮小(先不論 MediaTek想在高階市場分一杯羹,多家大手機廠都在搞自有方案,準備拋棄 Qualcomm)、成本增加的情勢之下,營收預料將會同樣悽慘,所以 Qualcomm 也沒有太多選擇。

 

佈局整體市場生態,單一產品勝負已無關緊要

至於 Apple 的代工訂單,目前確定至少有 6 成的 A9 是在 Samsung 投產,但因為技術上的落差,在 Samsung 投產的 A9 體質方面要比 TSMC 版本的 A9 來得差,明顯的症狀就是部分基於 Samsung 版 A9 的 iPhone 會有功耗和發熱較高的問題,不過這是因為 TSMC 的品質優於規格要求,理論上可以透過軟體方面的調整來掩飾,讓不同體質的處理器使用體驗落差不會太大,只是看 Apple 爽不爽做而已。後期應該就會從製程調整方面解決。

以晶圓代工客戶的預估量來推算 16nm 和 14nm 的勢力消長,Samsung 自己的方案,加上 Apple 和 Qualcomm 的代工訂單,已經比 TSMC 未來可見的同期 16nm 訂單要多,而作為戰略佈局之一,Samsung 將 14nm 製程技術授權給 Global Foundry,所以理論上 Global Foundry 也該算在 Samsung 的 14nm 體系內,目前 AMD 也已經有不少案子在 Global Foundry 投單,所以從總量預估,今年底明年初 Samsung 14nm 的整體市佔都會明顯高於 TSMC 的 16nm 。

Samsung 在 14nm 世代算是打了漂亮的一仗,以後來居上之勢強壓 TSMC,當然,TSMC 靠著優勢的良率與穩定的品質還是有其基本盤,但是在產業越來越講求速度的趨勢下,TSMC 在程佈局是否也該做調整?

前一篇也提到,未來 Samsung 在 10nm 將會採用與 TSMC 不同的作法,畢竟跟隨別人的腳步,最多也只能跟別人一樣好,難有超越的可能。而從時程預估,2016 年新的 Apple 處理器沒意外的話還是會由兩家分食。Qualcomm 這邊可能會有變數,畢竟 Samsung 在自有方案的發展也越來越積極,今年已經有效能表現優秀的自有基頻方案,明年可能就會整合進處理器中,何況其未來自有架構產品命名為貓鼬,擺明衝著 Qualcomm 的蛇類核心而來,不過 Samsung 這個客戶實在太重要,所以就算在方案名稱上被吃豆腐,恐怕 Qualcomm 還是敢怒不敢言,不敢隨便轉單。

 

【非經允許、不得轉載。POT.HK 獲授權刊載;作者:K.L.;原文標題:Foundry 製程戰爭系列 - 用盡手段的 Samsung;好文章需要你的支持,請讚好 粉絲專頁

【此文章刊載於POT.HK;標題:Foundry 晶片製程戰爭系列 - Samsung

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