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韓國芯片雙雄,攻防戰

本文來自格隆匯專欄:半導體行業觀察;作者:邵逸琦 李晨光

半導體存儲市場,向來以殘酷聞名,尤其是DRAM領域,從上個世紀至今,參與者如過江之鯽而勝出者屈指可數,因而也被人稱作是一場“吃雞”遊戲。

時至今日,桌上剩下的大玩家僅三星、SK海力士與美光這三位而已,其中三星和美光都是市場中的老面孔,而SK海力士雖然冠以韓國SK集團的名號,但相對而言卻陌生了不少。

但三位玩家裏,如今笑得最開心的,卻是SK海力士。市場研究公司 Omdia 報吿稱,今年第三季度,三星以 39.4% 的份額位列第一,其次是 SK 海力士,佔 35%。第三名是美光科技,佔據 21.5%,身為第二名的它和三星的差距僅剩4.4%,這也是兩家公司市場份額差距最小的一個季度,三星的DRAM霸主地位十幾年來第一次受到了挑戰。

SK海力士,到底做對了什麼?

為何SK海力士能在一季度還落後於美光的情況下,僅用兩個季度就翻盤制勝,成為了下行週期裏日子過得最好的廠商呢?

這家低調的韓國廠商,到底做對了什麼?

豪門棄子

其實,海力士也是豪門出身,也可以説生下來就含着金湯匙。早在1949 年 10 月 15 日,韓國現代集團就設立了分公司Kukdo Construction, 後於 1983 年 2 月更名為現代電子產業株式會社,它的目光投向了當時正火熱的半導體。

1984 年 12 月,現代電子在韓國首次成功試產 16Kb SRAM,正式進入半導體行業;1985 年,現代電子的第一家半導體組裝廠竣工。1989 年,現代電子在成立六年後進入全球半導體市場份額前 20 強;20 世紀 90 年代初,現代電子開始與日本聯合研發DRAM;1995 年現代電子成功開發了世界上第一款 256Mb SDRAM……在短短約 10 年的時間裏,現代電子憑藉母公司深厚財力與持續不斷的研發,成為了韓國繼三星後的又一顆半導體新星。

現代電子的第一個命運轉折點出現在了1999年,當時金融危機正在席捲韓國和亞洲其他地區後,而韓國政府的應對方式就是重組金融機構和企業結構,從而提高效率和競爭力,為中小企業提供更多機會。基於這一目的,當時韓國針對集團企業推出了一項全新政策——業務互換,也稱為“大交易”,其基於主要行業中最大的五家公司之間的業務交換和合並。

在大交易之前,半導體行業共有三家主要公司:三星電子、現代電子和LG半導體,為了繼續保證本國半導體行業的競爭力,金大中政府着手推動排名第二的現代電子和排名第三的LG半導體合併,按照當時半導體產值來計算,這兩家公司合併後已經超過了三星,有望成為韓國最大的半導體公司。

但這項併購過程並不容易,因為不論是LG還是現代,經營狀況並未惡化到這種地步,而且由於是由現代主導新公司而非LG,LG集團內部並沒有通過合併的評估,反而提議自己割捨一部分核心業務,來換取繼續運營LG半導體的權利,但最終迫於銀行的壓力以及政府和監管機構的制裁威脅,LG還是同意了這樁併購案。

這一場婚前就矛盾重重的婚姻,婚後自然也不會讓人省心,首先,由於兩家技術和工藝結構的不同,光是磨合就花費了大量時間,此外,由於半導體存儲器、非存儲器、電子通訊、液晶顯示器、顯示器等主要業務領域,兩家公司都有重疊部分,併購完成後就必須進行業務精簡和裁員,最後,新公司還需要承擔合併後的財務負擔,現代電子並沒有獲得自己夢寐以求的市場優勢,反而深陷在了泥淖之中。

根據數據,在現代電子與LG半導體合併後,年收入不足10萬億韓元的新公司的債務總額在1999年10月就達到15.8萬億韓元,僅2000年一年,新公司的利息支出就達1.4萬億韓元,而2001年到期的債務總額還有6.4萬億韓元,屋漏偏逢連夜雨,由於全球經濟惡化,IT市場陷入衰退,PC出貨量首次出現下滑,DRAM產業更是遭遇了前所未有的衰退,本就相當困難的新公司陷入到了搖搖欲墜的境地。

如果説此時現代集團能夠略施援手,可能新公司還有一戰之力,但很可惜的是,現代自己似乎也不想要這塊“燙手山芋”了,2001年3月,現代電子被更名為海力士,2001年8月,海力士的結構調整為 "內存半導體專家",出售了所有非內存半導體業務部門,還正式從現代集團中獨立了出來。

剛合併完成兩年的海力士此時已經負債累累,走到了破產的邊緣。2001年10月,海力士成為韓國企業重組促進法的對象,其全面債務重組於2001年11月開始,債務重組包括轉換約3萬億韓元的債券、免除1.4萬億韓元的債務以及延長3.2萬億韓元的債務期限。

海力士走到了一個分岔路口:被收購,或是自救。

競爭對手美光此時拋來了橄欖枝。2002年初,時任海力士總裁的Park Chong-sup與美光達成了一項收購協議,美光會以總計34億美元的現金股票收購海力士的整個內存芯片業務和一部分其他業務。

如果海力士當時選擇被美光收入懷中的話,其最終結局大概會與後來日本的爾必達類似,也許今日三足鼎立的局面會變為兩強對壘,也許爾必達就不會最終走向破產……種種可能性都在海力士做決策的一念之間。

最終,海力士其他高層沒有選擇美光這條大腿,在2002年4月集體拒絕了這一提議,理由給的很明確,美光的收購沒有充分體現海力士所擁有的工廠價值,潛在的現金流產生被低估,且海力士在DRAM領域積累的技術也有可能被泄露給美光,簡而言之,價碼開低了。

在這之後,海力士開始了道阻且長的自救之路。

重整旗鼓

對於2002年底的海力士來説,收到的幾乎全是壞消息:外部是全球經濟放緩、半導體行業衰退、貿易摩擦、美光收購,內部是缺乏技術和經驗、併購後的組織管理、缺乏資金等,更慘的是,此時美國、歐盟和日本開始對海力士的DRAM產品徵收反補貼税,海力士的情況愈發艱難。

在這一時間節點上,海力士迎來了自己第二個命運轉折點。

與很多人預料的不同,困難沒有壓倒這家韓國公司,反而激發出了它的韌性,而為了拯救公司,管理層推行了四大舉措,分別是技術創新、業務調整、加強夥伴關係與引入更多融資。

1、技術創新

海力士首先要解決的就是內部問題,加強內部控制,才能穩固技術領先的地位,通過加強原來管理層的權力,海力士能夠更好地籌集資金,而工程師也能專注於技術開發。這帶來所謂“藍籌技術”的發展,包括成功開發出0.15微米工藝,超過了當時被認為是極限的0.18微米,這一技術還建立在已有的步進設備基礎之上,如此一來,就能最大限度地利用現有設備並最大限度地減少設備更換,從而降低成本,在成本有限地情況下快速轉向下一代技術。

2、業務調整

海力士內部控制和管理體系的變化也促成了業務組合的大幅調整,從遭遇危機開始,海力士大幅精簡旗下的業務,處置了一部分非核心業務和資產,具體包括:2001年出售電信業務, 2002年出售LCD業務, 2004年出售非存儲半導體業務,2005年出售顯示器業務,通過業務上的一系列調整,海力士能夠專注於解決DRAM的反補貼税問題和發展 NAND 閃存。

3、加強夥伴關係

海力士還通過內部控制和管理體系創新實現了內部穩定,促進了積極的合作伙伴關係和戰略聯盟,以最小的成本提高了自身的競爭力。2003年4月,海力士與意法半導體就NAND閃存開發達成戰略合作伙伴關係,此次合作將海力士的低成本工藝技術與意法半導體的應用能力和強大的需求基礎相結合,兩家公司在中國無錫成立了一家合資企業,總投資額20億美元,其中股票募集資金7.5億美元,債券募集資金12.5億美元。

此外外,海力士還與中國台灣的茂德半導體建立了合作伙伴關係。海力士為茂德提供DRAM技術和多樣化的產品組合,而茂德則向Hynix提供12英寸晶圓產能,最終海力士以折扣價獲得了茂德40%的晶圓產能,通過這一合作,海力士能夠有效提高DRAM產量的同時,保持相對合理且有競爭力的價格。

4、引入更多融資

種種改革,也為海力士多種形式的融資創造了條件。在認識到國內資本市場的侷限性後,海力士開始進軍海外資本市場。2001年,海力士發行海外股票收據(GDR)並開始在海外出售股票,這為海力士帶來更多的海外投資,同時減少了對韓國銀行的依賴。2002年至2007年,韓國貿易銀行的持股比例從61%下降至30% ,除此之外,海力士實施的工資控制和節約企業資源,也為自身增加資本儲備,同時降低生產成本。

在一系列及時且正確的舉措過後,海力士並未走上其他公司的舊路,而是迅速擺脱了困境:2005年3月,海力士公佈了 2004 年的經營業績,該年銷售額為 6.97 萬億韓元,比 2003 年增長 58%;營業收入為 2.24 萬億韓元,增長 4243%,包括海外子公司在內的合併淨利潤為 1.72 萬億韓元。

轉投新東家

不過,海力士的困境並未就此結束。

2007 年和 2008 年被稱為半導體行業的 "黑暗時代",全球半導體供應過剩導致 DRAM 價格暴跌,同時也引發了歷史上最嚴重的經濟衰退,所有DRAM廠商都在這場衰退中受到了重創,剛恢復元氣的海力士自然也不例外。

2007 年第四季度,海力士的銷售額為 1.85 萬億韓元,營業虧損 318 億韓元。雖然海力士有着清晰明確的發展路線,但外部環境的變化還是帶來了不少壓力,海力士管理層只能拍着胸脯向債權人保證:"如果我們能渡過難關,海力士就能生存下去"。

幸運的是,由於此前海力士的自救頗為成功,債權人相信了這番保證,併為海力士進行了兩輪增資,增加的資金直接用於研發,海力士的研發投資佔銷售額的比例從 2006 年的 5.3%上升到 2008 年的 10.8%,其研發人員更是佔到了總人數的 20%。

在海力士沉着應對半導體下行週期的同時,半導體行業的吃雞遊戲依舊在殘酷地進行着,隨着DRAM供過於求和 2008 年美國金融危機的到來,奇夢達和爾必達亮起了白旗,紛紛宣吿破產,迎來了解散和被收購的結局。

但到了這個時候,光靠海力士管理層的自救顯然已經有些不夠了,能夠平穩度過兩次危機已經是上天開眼,沒有雄厚的資本,誰都無法在吃雞當中笑到最後,三星自己就是韓國最大的財閥,美光背靠美國財閥,那麼海力士應該找誰來當靠山呢?

海力士迎來了自己的第三個命運轉折點。

要知道,當時韓國財閥一提到半導體就搖頭,因為建造一座晶圓廠就需要 3-4 萬億韓元,前期後期的投入更是不計其數,雖然DRAM的回報率非常高,但衰退時的風險也非常大,三星能玩得動反週期投資,其他財閥就未必有這個魄力了。

當時,管理海力士的債權人詢問了42家韓國集團,問他們是否願意收購海力士,而唯一做出迴應的是曉星,但在競購中途就放棄了,其表示,海力士雖然是一家有競爭力的公司,但圍繞着優惠待遇問題的宣傳使收購難以進行,希望別的集團能夠繼續接盤。

此時,韓國的SK集團站了出來。其實早在海力士遭遇危機時,就有人想到了財大氣粗SK集團,韓國業界大力渲染了SK集團才是收購海力士的合適人選,不過妾有意郎無情,SK集團官方發言人多次表示無意收購海力士,稱“與之前SK集團的投資組合沒有業務聯繫”。

不過三番五次下來,SK集團的董事長崔泰源倒是對半導體產生了濃厚的興趣。2010 年,崔泰源在首爾的家中召集了一批半導體專家組成了一個 "學習小組",內容包括半導體的基本原理、半導體的歷史和全球技術趨勢,而身處困境的海力士自然吸引到了他的注意力。

2011 年上半年,在崔泰源的推動下,SK集團決定收購海力士,不過這一決定也引來了SK 集團高管的強烈反對,理由是SK 集團的主營業務——能源化工和信息通信技術的週期穩定,而半導體不同,其經營狀況不穩定,收購需要數萬億韓元的資金。

SK集團的高層在接受採訪時表示:"崔泰源董事長與反對收購海力士的高管進行了多次討論和會面,這實際上加強了收購海力士的必要性。崔會長的管理風格是謹慎,不過一旦做出決定,就會堅持到底,這一點在收購海力士的過程中得到了體現。”

2011 年 7 月,SK 集團的旗艦公司 SK 電訊提交了收購海力士的意向書,通過收購海力士,SL集團在能源化工和信息通信技術兩大增長支柱之外,又增加了第三大增長支柱——半導體,通過這次收購,大大加強了SK全球化的業務能力。

韓國媒體則表示,SK和海力士是天作之合,海力士最需要的是雄厚的資本,而 SK 則需要一家同時擁有技術和全球元素的公司來實現新的增長,兩家公司各取所需。海力士從半導體業務中獲得的全球業務訣竅,以及海力士遍佈全球 15 個以上國家的海外業務網絡,將更好地擴大SK集團在全球的影響力。

在收購完成後,SK 就開始向海力士投入海量的資金:2011年,SK 共提供了 3.85 萬億韓元的投資,與前一年相比,增幅高達 10%;2012 年,由於半導體行業不景氣,大多數半導體公司都在削減投資,但 SK海力士卻比上一年增加了 10%的設施投資;同年 6 月,SK海力士收購了意大利 IdeaFlash 公司(現 SK hynix 歐洲技術中心)和美國控制器公司 LAMD(現 SK hynix 內存解決方案中心)……

而海力士自己也相當爭氣,在 2012 年第二季度就恢復了盈利,2013 年、2014 年、2015 年和 2017 年,SK海力士的銷售額和營業利潤均創下了歷史新高,海力士沒有成為賠錢貨,反倒成了SK最大的搖錢樹之一。

HBM崛起

光靠SK集團的財力和海力士本身的技術實力,保住原來它在DRAM市場中的地位並不難,但想要挑戰橫貫業界數十年的老大哥三星,這還遠遠不夠。

就在這樣的情況下,海力士迎來了自己第四個命運轉折點。

2022年底,ChatGPT-4發佈,迅速在全球引發一場AI大模型的熱潮,驅動這場熱潮的是英偉達的顯卡,而顯卡中至關重要高帶寬的HBM顯存,正是出自SK海力士之手。

HBM的歷史可以追溯到十多年前,AMD在收購ATI後,開始研究更先進的顯存技術,GDDR陷入到了內存帶寬和功耗控制的瓶頸,而AMD就想到了用TSV技術打造立體堆棧式的顯存顆粒,讓“平房”進化為“樓房”,同時通過硅中介層,讓顯存連接至GPU核心,並封裝在一起,完成顯存位寬和傳輸速度的提升,HBM的技術雛形就此誕生。

為了推行這一全新的顯存標準, AMD就拉來了有3D 堆疊內存經驗的海力士,經過多年研發後,AMD和SK海力士聯合推出了初代HBM,也被定為了JESD235行業標準,HBM1的工作頻率約為1600 Mbps,漏極電源電壓為1.2V,芯片密度為2Gb(4-hi),其帶寬為4096bit,遠超GDDR5的512bit。

但在當時尚屬實驗性質的HBM並未給SK海力士帶來多少營收,原因是成本過高,普通的遊戲顯卡消費者難以負擔,AMD也在後續的顯卡里取消了HBM。

更讓SK海力士難以接受的是,由於是行業標準,後續三星也參與到了HBM的開發當中,搖身一變,成為了英偉達Tesla P100顯卡HBM2顯存的供應商,身為標準制定者卻在這方面落後,多少有些讓SK海力士拉不下面子。

好在SK海力士管理層依舊具備着大膽押注新興技術的魄力,在HBM2之後奮起直追,家大技術上的投入,繼 2013 年生產出第一代產品後,其於 2021 年 10 月率先量產HBM的第四代產品——HBM3,也藉由此,成為了英偉達最強AI卡H100的HBM供應商。

韓媒表示,SK海力士不僅在HBM方面的投資更大,其產品開發速度也快於三星和美光,這也是它能首先與英偉達達成協議的重要原因,英偉達控制着全球AI顯卡市場約 90% 的份額,只要拿下它,就意味着在HBM市場中取得了領先,而且像英偉達這樣的客户很少願意更換供應商,除非出現災難性的質量缺陷,或是技術上出現了落後,從這一角度來看,已經準備在2024年量產HBM3E的SK海力士已經是穩操勝券。

SK海力士在第三季度財報電話會議上表示,包括 HBM 在內的圖形 DRAM 銷售額佔 DRAM 總銷售額的 20%。該公司第三季度的 DRAM 銷售額為 6.744 萬億韓元,HBM 銷售額至少為 1.219 萬億韓元。

由於HBM 的影響,SK 海力士第三季度 DRAM 利潤實現兩個季度以來首次轉正。在全球 DRAM三巨頭中,SK 海力士也是唯一一家在本季度實現盈利的公司。

恐怕沒有人能夠想到,在2002年瀕臨破產的海力士,二十多年後實現了逆襲,隱隱有了取三星而代之的趨勢。

“失落”的三星

在SK海力士春風得意的對照下,三星電子更像是一位失意之人。近年來,一系列風向和動態,似乎都宣泄着三星的“失落”。

3nm挑戰不斷

在5nm時代,三星成功地從台積電手中搶走了不少訂單,包括高通的驍龍888和驍龍8。然而,在進軍3nm工藝時,三星卻遭遇了前所未有的困難。

近日,據經濟日報消息,台積電3nm再拿下高通獨家訂單,一改5月曾傳出的高通有意重啟三星與台積的雙重代工模式。

據瞭解,台積電3nm首發客户蘋果包下了其首批產能至少一年;除了蘋果,先前英偉達、Marvell也和台積電在3nm已展開合作;日前聯發科也宣佈雙方將在3nm合作。此次傳出2024年高通第四代驍龍8系列芯片由台積電3nm統包生產,顯示出台積電3nm家族客户羣持續擴大。

台積電3nm客户羣持續擴大,再現排隊潮,持續反映技術領先者的紅利。

相比之下,率先推出3nm、轉向GAA工藝的三星則有些落寞。

原本三星晶圓代工正在積極搶回大客户訂單,高通在今年上半年原先預計將會在明年重新啟動雙晶圓代工模式,分別將Snapdragon Gen 4分配給台積電、三星等兩大晶圓代工廠。不過最新業界消息傳出,三星由於在明年規劃3nm製程擴張態度保守,可能將無法滿足高通所需晶圓投片數量;此外,還有消息表示,三星3nm GAA製程技術推出1年多以來,晶圓良率仍不理想。

據業內人士透露,三星向某個客户交付了第一批3nm GAA芯片。但令人驚訝的是,這些芯片並不完整,缺乏邏輯芯片中的SRAM。這對於任何一款芯片來説都是一個嚴重的缺陷,因為SRAM是負責臨時存儲數據的關鍵部件。

諸多因素和考量之下,高通將重回台積電獨家代工模式,將可望推升台積電明年3nm製程產能更上一層樓。最快要到2025年可能才會重回台積電、三星等雙晶圓代工模式。

對於三星來説,重新代工高通驍龍旗艦芯片或將是一個里程碑。眾所周知,當年高通首次推出驍龍8 Gen 1芯片的時候,代工廠正是三星。由於這款芯片的功耗表現不如預期,高通迫於壓力從驍龍8+ Gen 1開始改用了台積電代工,之後的8 Gen 2和Gen 3也繼續沿用台積電獨家代工。

目前讓三星頭疼的是,沒有真正能走量的客户在三星這裏下3nm芯片的訂單,沒有訂單三星也很難有動力進行芯片製程的研發和改進。甚至連三星自家的手機都不用三星的新工藝,這多少也説明了三星的3nm的確還不夠成熟。

從歷史角度來看,三星在同一代製程工藝下製造的芯片,無論是性能還是功耗發熱,相比台積電都有所不如。這一問題在5nm時代就已經存在,如今在3nm工藝上更是被放大。這使得三星在與台積電的競爭中處於更加不利的地位。

據瞭解,台積電3nm製程家族明年將可望持續推出更多產品線,除了當前量產的N3E之外,明年將有望再度推出N3P及N3X等製程,屆時將可望讓3nm家族成為繼7nm家族後,另一個重點節點。

這對三星來講,不可謂不是新的衝擊。另一邊,還有英特爾虎視眈眈的競爭和追趕。

除此之外,兩家公司已經開始着手研發2nm工藝的芯片,不過據消息人士稱:2nm芯片與3nm芯片的目前看來功耗效能上並不會有顯著的提升,估計3nm芯片會持續在市場上一段很長的時間才會被淘汰。

Exynos黯然退場?

近日,有知情人士表表示,三星將從明年開始放棄Exynos品牌,即將推出的中端和旗艦SoC將被稱為不同版本的Dream Chip。

回顧Exynos發展歷程,2011年,三星電子正式將自家基於ARM架構處理器品牌命名為Exynos。Exynos絕大多數只用在三星Galaxy系列產品,除了魅族、vivo等中國廠商以外很少有其它廠商採用。2019 年底,三星聯合vivo研發了業內首款雙模5G AI芯片Exynos 980,併成功搭載在vivo X30上;此後,vivo X60系列也搭載了Exynos 1080,併成為此款芯片的首發品牌。但或許是對性能和整體表現不夠滿意,vivo放棄使用該系列芯片。

雖然三星也曾有因Exynos 3310和Exynos 7420而風靡一時,但近年來發展每況愈下。目前僅剩三星自有機型仍在使用Exynos新品,而且業界當下普遍將Exynos視為三星高端旗艦的“拖油瓶”,甚至連三星自身也部分“棄用”自己出品的芯片。

其實早在去年,就有數碼博主爆料,三星將放棄自研Exynos高端芯片,以後旗艦機型全都採用高通產品。後來這一傳言得到證實,其在23年推出的三星Galaxy S23系列旗艦機全系搭載高通第二代驍龍8處理器,不再搭載自研處理器,以後自研的Exynos處理器只搭載於三星的中端旗艦機。

或也因此,去年便有關於三星放棄Exynos的消息傳出。

但對於這一爆料,三星向外媒Android Authority迴應稱,該公司沒有重命名Exynos芯片系列的計劃。所有關於品牌重塑的傳言都不是真的。

暫且不論更名一事,僅從Exynos芯片發展現狀來看,已經被蘋果、高通和聯發科越拉越遠,Exynos成了拖累三星高端旗艦的標誌。這也標誌着安卓手機SoC芯片市場只剩下高通和聯發科重奪高端市場。

如今,Exynos處理器雖然缺席旗艦端,但還有中端定位部分,靠着三星海量的中端機型依然可以活下來。預計2025年後三星可能才會重新推出旗艦處理器。

業績暴跌,HBM受阻

而在三星一直統領的內存領域,其優勢也正在被消解。

一方面,存儲市場剛經歷了一場史無前例的下行週期。據WSTS數據,2022年存儲芯片市場規模約為1300億美元,2023年預期將同比下滑35.2% 至840億美元。

在過去的幾個季度裏,內存市場面臨着過去15年來最嚴重的衰退。自2021年第三季度以來,DRAM和NAND的價格分別下跌了57%和55%。

受此影響,三星邁入“寒冬”。根據數據顯示,從2022年12月開始,三星的淨利潤一跌再跌,下滑幅度超過95%,打破了14年來的歷史記錄。

三星發佈的2023年第三季度財報顯示,該季度營收為67.4萬億韓元,同去年相比下滑12.21%,而淨利潤更是暴跌了77.57%。

三星電子作為存儲芯片的主要供給方之一,在全球半導體產業週期性調整的環境下,其存儲芯片業務的波動對DS部門影響極大。在第一季度財報中,DS部門出現了虧損達4.58萬億韓元,同比虧損了13.03萬億韓元。在巨大的虧損壓力面前,三星電子在上半年針對DRAM和NAND兩種存儲器決定分別減產20%和30%,以期將仍有富裕的庫存調整至供需平衡的狀態。

另一方面,在AI熱潮的推動下,"存力"正成為新的風口。很長時間裏,三星一直是DRAM市場的領導者,不過最新的統計數據顯示,SK海力士在2023年第三季度的服務器DRAM這一細分市場坐上了頭把交椅,很大程度得益於其最新標準的DDR5服務器內存在市場競爭中處於優勢地位。

據TrendForce最新統計,SK海力士第三季度以49.6%的市場份額穩居服務器DRAM市場第一,銷售額達18.5億美元。三星電子以13.13億美元的銷售額排名第二,佔據35.2%的市場份額,第三名是美光,銷售額為5.6億美元,市場份額為15.0%。

服務器DRAM約佔整個DRAM市場的35%-40%,過去一段時間裏,SK海力士在DDR5的研發上投入非常大,不但引入了新的製造工藝,已經完成了現有DRAM中最為微細化的1bnm(第五代10nm級別)的技術研發,而且積極地與英特爾第四代至強可擴展處理器進行兼容性驗證。SK海力士在服務器DRAM市場份額激增超越三星電子,主要因為SK海力士在模塊類產品競爭中的領先地位,其中包括最新標準服務器DRAM以及第五代雙倍數據速率內存(DDR5)。

上述市場份額計算不包括主要用於AI服務器的高帶寬內存(HBM),如果包括HBM在內,SK海力士和三星電子之間的差距估計會更大。

在AI市場帶動下,SK海力士、三星、美光紛紛加大HBM升級競賽。

HBM屬於DRAM中的一個類別,通過將多個存儲器堆疊在一起,形成高帶寬、高容量、低功耗等優勢,突破了內存容量與帶寬瓶頸。與DDR對比,HBM基於TSV工藝與處理器封裝於同一中介層,在帶寬、面積、功耗等多方面更具優勢,緩解了數據中心能耗壓力及帶寬瓶頸。

AI的崛起讓多種智能終端找到變革新方向,未來AI向服務器、筆電等更廣泛領域滲透有望持續提升HBM市場規模,先行佈局的存儲廠商將持續強化HBM市場集中度。

目前,隨着生成式人工智能的需求持續爆發,AI廠商對HBM存儲的需求預計將以每年40%以上的速度增長。SK海力士是現階段HBM類產品的市場領導者,佔據了最大的市場份額,也是英偉達數據中心GPU主要的顯存供應商。

根據TrendForce集邦諮詢的數據,HBM的全球市場份額為SK海力士(50%)、三星電子(40%)和美光(10%)。

SK海力士在HBM產品上的領先位置,很大程度縮小了與三星在DRAM整體市場份額之間的差距。目前三星以39.4%的市場佔有率排在DRAM市場的第一名,SK海力士以35%的市場佔有率緊隨其後。

此外,隨着英偉達、AMD等處理器廠商計劃將其HBM供應商多元化,以提高供應鏈管理效率,SK海力士可能結束其在HBM領域的單打獨鬥,迎來一個競爭激烈的新時代。據瞭解,從7月份的美光開始,到8月份的SK海力士和10月份的三星,三家公司都提供了HBM3E樣品。考慮到英偉達通常需要六個月左右的時間來驗證HBM樣品,預計供應量較為清晰的輪廓將在明年顯現。

這場“三國殺”將成為內存半導體領域的一場激烈角逐,各大公司將通過不同的技術和產品來爭奪市場份額,推動行業的創新與發展。

此外,筆者在此前文章《韓國存儲雙雄,再次領先!》《存儲巨頭競逐HBM》中,對三星和SK海力士在DRAM、NAND、GDDR以及存算一體和HBM等方面的對比和差距進行了分析梳理,在此不再過多贅述。

先進封裝,慢了一拍

在當前業界矚目的先進封裝領域,OSAT、IDM和晶圓代工廠等全產業鏈廠商都在積極佈局。

《先進封裝大戰,升級!》一文中,筆者重點介紹了台積電、英特爾、三星、SK海力士等在先進封裝領域的技術方案和佈局。

在先進封裝領域,台積電的領先地位尤其突顯,擁有SoIC、CoWoS和InFO等3D堆疊和2.5D先進封裝技術,進一步將製程工藝和封裝技術深度整合。台積電時刻保持“兩手抓”的狀態,以鞏固自身在晶圓製造領域的霸主地位。

英特爾也經過多年技術探索,也相繼推出了EMIB、Foveros和Co-EMIB等多種先進封裝技術,力圖通過2.5D、3D等異構集成形式實現互連帶寬倍增與功耗減半的目標。

SK海力士則正準備推出“2.5D扇出”封裝作為其下一代存儲半導體技術。

而三星除了在存儲器中大量使用堆疊封裝技術外,在高性能計算芯片上也正大力發展先進封裝技術,旨在充分挖掘高性能計算機、AI、5G、雲以及大型數據中心市場。

據瞭解,三星分別於2018年、2020年推出了I-Cube(2.5D)、X-Cube(3D)兩種封裝技術。其中,I-Cube作為異質整合技術,可將一個或多個邏輯芯片(如CPU、GPU等)和多個存儲芯片(如HBM)整合連接在中介層頂部。I-Cube封裝技術可與台積電CoWoS封裝製程相抗衡,該項技術已投入使用,標誌着三星晶圓製造業務領域已從移動設備擴展到數據中心;

X-Cube則是使用TSV技術在邏輯芯片上堆疊存儲器芯片,最大程度上縮短互連長度,在降低功耗的同時能提高傳輸速率。

2021年,三星還推出了2.5D封裝技術H-Cube,專門用於高性能計算(HPC)、人工智能(AI)、數據中心和網絡產品等領域。

今年9月,為了追上台積電AI芯片的先進封裝,三星推出名為FO-PLP的2.5D封裝技術。藉由此技術,三星預計可將SoC和HBM整合到硅中間層上,進一步建構其成為一個完整的芯片。據悉,FO-PLP的基板是方形,而台積電的CoWoS是圓形基板,FO-PLP不會有邊緣基板損耗問題,有較高的生產效率。但由於要將芯片由晶圓移植到方形基板,其作業較為複雜。

前不久,三星又宣佈將在2024年推出名為"SAINT"(Samsung Advanced Interconnection Technology)的全新3D半導體封裝技術。

據悉,最新的封裝技術SAINT包括SAINT S(垂直堆疊SRAM內存和CPU),SAINT D(用於CPU、GPU和內存的垂直封裝),SAINT L(用於堆疊應用處理器)。這一技術的引入旨在應對生成式AI和終端裝置AI的快速發展,將成為三星電子在先進封裝領域的重要一步。

除了在產品創新上進行投入佈局外,三星電子去年開始還積極推進封裝基礎設施建設和人才引進,旨在用先進的封裝技術超越半導體的極限。

三星電子是世界上唯一一家同時從事存儲器、邏輯芯片代工和封裝業務的公司。因此,三星將利用這些優勢提供具有競爭力的封裝產品,連接高性能存儲器,例如通過異質整合技術,並經由EUV製造技術生產最先進的邏輯半導體和HBM。

後摩爾時代,先進封裝正在成為各大廠商的發力點和必然選擇,不同商業模式的企業都在同一個高端封裝市場空間展開競爭。

但不同業態的廠商,在封裝業務方面投入的資源也有所不同,技術發展路線也存在差異。

能看到,這兩年三星在先進封裝上的押注非常大,但相比台積電和英特爾,三星電子的動作和節奏仍稍顯遲緩。

毫無疑問,半導體市場將受益於先進封裝領域的新參與者。台積電目前向包括NVIDIA和AMD在內的一系列客户提供CoWoS服務,用於其當前和即將推出的AIGPU,而英特爾則在PonteVecchio及其後續產品等加速器上使用自己的先進芯片製造技術。

如果一切按計劃進行,三星的SAINT有潛力從競爭對手那裏獲得很大一部分市場份額,不過NVIDIA和AMD等公司是否會對他們提供的技術感到滿意還有待觀察。

寫在最後

SK海力士和三星電子這兩大韓國半導體巨頭,如今卻是一起一落,讓人感慨不已。

從破產到新霸主,SK海力士面對四個至關重要的轉折點,拿出了即使現在來看也相當明智的魄力與決策,數十年如一日深耕DRAM的它,終得撥開雲霧見天日,守得雲開見月明。

而三星電子則在無數次的機遇中,犯下了不少失誤,拱手讓出了已有的優勢,逐漸從意氣風發走向了失落。

縱觀半導體行業,看似遙遙領先的市場份額,並不意味着高枕無憂,反會滋生出自滿怠惰等問題,而身處劣勢卻會讓人居安思危,在技術創新的基礎上完成逆襲,對於人來説,需要吾日三省吾身,對於企業來説,又何嘗不是呢?

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