三星半导体要重返第一？

“我们将在未来两到三年内重新夺回全球第一的位置，”科技巨头三星半导体部门的首席执行官兼设备解决方案 (DS) 部门负责人Kyung Kye-hyun 在本月召开年度股东大会上的讲话中说道。

在随后的问答环节中，Kyung 被迫回避股东提出的尖锐问题，其中大多数针对的是芯片部门，他的回答归结为“我们会做得更好，我们会做得更好”。做得更好。”此次会议的时间是最近记忆中最长的，显示了三星对其芯片部门未来的承诺和焦虑。相比之下，三星另一半——设备体验（DX）部门（负责智能手机和电视的消费电子部门）的高管几乎没有收到任何问题。

在过去的十年里，三星的任何业务部门都很少重申自己作为智能手机、消费电子产品和存储芯片领域的领导者的领先地位。当这种情况真的发生时，就像英特尔和苹果一样，三星将放弃头把交椅，根据市场数据的收入成为“第二”，但它将保持沉默。

那么发生了什么事？为什么要花两到三年时间而不是把它固定下来呢？

直到 2017 年，三星在英特尔对存储芯片前所未有的需求推动下，才首次占据了第一的宝座。虽然英特尔当时并不被认为是直接竞争对手，并且面临着移动领域的困境，但几十年来它一直被认为是首屈一指的半导体公司，有些人认为它仍然如此。

因此，这对于三星来说更像是一次象征性的胜利，是其数十年努力成为半导体巨头的巅峰之作。从 80 年代开始，它走过了一条漫长的道路，当时它只是众多与日本大型企业集团相比相形见绌的内存供应商之一。

不幸的是，现在情况已经不再是这样了。

滑落第三

根据分析公司 Omdia 的数据，按 2023 年收入计算，三星在全球半导体市场排名第三。英特尔以 510 亿美元位居榜首，2022 年排名第二。三星为 440 亿美元。开拓性的英伟达以 490 亿美元超越三星位居第二，同比增长 133%，他们在2022 年排名第八。

Omdia 指出，半导体行业收入从上一年的 5,970 亿美元下降 9% 至2023年的 5,440 亿美元，“凸显了市场的周期性”，经济低迷对主要存储器制造商的影响尤为明显。

半导体市场包含各种各样的芯片，可以大致分为存储器和逻辑（占据相当大的市场份额）、数字和模拟。公司也分为无晶圆厂公司和有晶圆厂公司，前者是没有生产设施，仅设计芯片的公司，后者是可以制造芯片的公司。三星和英特尔是业界所说的集成设备制造商（IDM），两者都做。像台积电这样只进行制造的公司（Omdia 的报告中没有出现，但如果包含在内，三星的排名会进一步下降）被称为纯晶圆代工厂，也称为合同芯片制造商。

因此，与智能手机等终端产品不同，这些公司不一定只是竞争对手，而是彼此的客户和合作伙伴。然而，细分市场的竞争日益激烈，这对作为 IDM 企业的三星产生了全方位的影响。

因此，三星 DS 部门分为三个业务部门：内存业务（该部门皇冠上的明珠，甚至可以说是整个企业集团的皇冠上的明珠）、制造芯片的三星代工厂以及处理逻辑设计的三星系统 LSI。这三个业务部门如何在各自的细分市场中发挥作用以及如何协作，将决定三星能否摆脱耻辱的“第三”。

内存升级循环开始

内存由 DRAM 和 NAND 产品组成，对于自 1993 年以来成为全球最大内存制造商的三星来说，最为重要。虽然该公司始终只公布 DS 部门的盈利，但内存业务是其最重要的部门，占整个公司的营收比重。该部门的收入份额和利润的绝大多数份额。半导体市场是周期性的，但对于存储芯片来说尤其如此，因为它们比逻辑芯片更像是一种商品。

因此，三星首席执行官 Kyung 表示，“两到三年”是指去年年底开始的内存升级周期尚未全面展开，这将是三星能否实现其既定目标的关键决定因素。CEO表示，今年DS部门的收入将恢复到2022年的水平。他还表示，整个半导体行业的收入预计将达到 6300 亿美元，甚至比 2022 年还要多。

虽然内存市场一直是周期性的，但从 2017 年到 2022 年，它似乎受到了新冠疫情的一些混乱理论的影响，在数据中心的高需求推动下，上行周期比平时更长，一些分析师称其为“泡沫” 、消费电子产品和当时的居家趋势。

如果这是一个泡沫，那么它会在 2023 年破灭，导致内存制造商 20 年来首次降低产量（至少在他们被确认这样做时是这样），这对于 24/24 运行的晶圆厂来说是一项严厉的措施。固定成本高得令人瞠目结舌。十多年来，全球内存市场实际上一直由三星、SK 海力士和美光三巨头垄断（然而，仅在 NAND 领域，竞争就更加激烈）。正因为如此，这三家公司都在谨慎调整产量，无疑是希望将内存价格稳步恢复到2023年之前的水平。

由于赌注很高，虽然三星、SK 海力士和美光过去很少直接提及彼此，但在经济低迷时期，彼此之间却存在微妙的攻击。

去年3月，时任SK海力士老板的朴正浩在公司年度股东大会上表示，存储芯片行业陷入了“囚徒困境”。当时，与其他公司不同，三星尚未减少产量。Park 的评论意味着，合理的做法是所有三家公司一起降低 DRAM 的市场供应量，以便下行周期能够更快地开始和结束，但一家公司——三星——却采取了不同的做法。

在此之前，当2022年底内存下行周期开始时，三星也在当年12月打破传统，直接将其最新的DDR5 DRAM直接称为12纳米（nm）。在此之前，各公司已将其 DRAM 归为 10 纳米级别，因此三星此举旨在强调其 DRAM 比竞争对手更好。

三星会辩称，这场口水战和数字战并不是它发起的。在经济衰退之前，SK 海力士和美光开始营销其 NAND 的层数。NAND 芯片中堆叠了多少个单元很重要，就像 DRAM 中的 nm 反映了栅极宽度一样，但它并不能说明全部情况，而且目前主是一个营销术语。但其竞争对手的营销迫使三星在 2022 年的多次电话会议上重申“层数并不重要”，并最终宣布了自己最新 NAND 的层数。三星内部消息人士告诉 ZDNet，该公司发现整个情况“令人厌烦且恼人”。

Nvidia 和 HBM

对于韩国以外的人来说，与三星与 LG 的著名竞争相比，三星与 SK 海力士的竞争可能并不熟悉。但韩国长期以来对 SK 海力士的看法与 LG 类似，后者在存储芯片领域常年排名第二，仅次于三星。

进入HBM，即高带宽内存，根据研究公司TrendForce的数据，SK海力士目前是Nvidia针对AI应用的GPU的HBM3E独家供应商，拥有超过80%的市场份额。三星现在正在与 Nvidia 一起对其 HBM3E 进行资格测试，而美光似乎已经获得了 GPU 制造商的批准。

HBM 是一种由多个 DRAM 芯片组成的芯片，这些芯片通过称为硅通孔 (TSV) 的微细导线垂直堆叠连接。尽管人工智能风暴导致经济衰退，但其同名产品提供的高带宽在 2023 年导致了对它们的需求激增。

由于仅扩展芯片的难度增加，堆叠作为一种技术而不是扩展来推动各种芯片的性能超越其极限是在 2010 年代开始认真进行的。三星不幸的是，在 2020 年代之前，它是堆叠和 TSV 的领导者。它在 3D NAND 领域领先于竞争对手。这家韩国科技巨头于 2015 年率先将 HBM2 推向市场，尽管当时对它们的需求并不存在。

内存市场非常保守，新形式的大规模普及通常是一代人的事情。英特尔Optane内存的市场表现就是一个很好的例子。这大部分取决于内存制造商及其客户的经济可行性，而不是技术突破。除非有确定的客户，否则不会建造新的晶圆厂或生产线。这就是为什么 SK Hynix 于 2022 年中推出、专为 Nvidia H100 设计的 HBM3 的性能令人惊讶。这证明 HBM 在经济上是可行的，因此三星和美光突然准备花费数十亿美元来扩大芯片产能。上个月，三星推出了 12 堆栈 HBM3E，显然是为了将其与 SK 海力士和美光的 8 堆栈同行区分开来，这多少有些讽刺。

SK海力士似乎正在享受胜利的喜悦。在本月举行的年度股东大会上，这家韩国内存制造商表示，预计 HBM 将占据其 DRAM 总收入的两位数部分。该公司还强调，HBM 必须为客户“定制和专业化”，这是事实，但本质上是在强调其与 Nvidia 的关系。

但三星还宣布了其 HBM 产量的乐观计划，一位高管表示，计划今年将芯片产量增加近两倍。Nvidia 首席执行官黄仁勋 (Jensen Huang) 在本月 Blackwell 揭幕仪式上证实，它正在验证三星的 HBM，导致这家韩国科技巨头的股价第二天在韩国证券交易所上涨 5%。

虽然三星将严重依赖内存市场的整体升级周期，但未来几年在 HBM 方面获得公平竞争环境或超越 SK 海力士无疑将决定其能否在三年内成为半导体第一大厂商。

此外，SK海力士在NAND方面也存在巨大问题。奇怪的是，在本月举行的年度股东大会上，也没有讨论以 90 亿美元收购英特尔 NAND 和 SSD 业务部门的讨论，其中两个业务的第一阶段已于 2021 年完成。一年后，NAND 价格开始暴跌，目前价格还不到高峰时期的一半。换句话说，事后看来，这是最糟糕的时机。知情人士称，这些新收购的业务部门正处于资本侵蚀状态，最终 SK 海力士为挽救这些业务而付出的成本可能会高于其所付出的成本。

三星首席执行官 Kyung 表示：“我们将开发 1c DRAM、第九代 V-NAND、HBM4 和其他先进芯片，以最大的能力再次引领行业。”

代工厂：台积电占主导地位，英特尔再次加入战局

三星代工厂面临着一场更加艰苦的战斗。去年，随着智能手机、消费电子产品和汽车的需求下降，代工行业总体受到经济放缓的严重打击。这意味着处理器、微控制器单元、图像传感器和其他芯片（主要由传统节点制造）的订单也会下降。将晶圆厂运营率恢复到两年前将是三星代工厂今年的首要任务。

在先进节点方面，虽然三星代工在2022年率先向市场推出3nm工艺节点，但韩国分析师认为该业务部门已连续几个季度亏损，无法为该节点获得大客户由于所谓的低收益率。

但是，仅仅用重要的工艺节点来解释代工或芯片代工市场就过于简单化了。

全球最大的晶圆代工厂台积电（TSMC）目前似乎一往无前。根据TrendForce的数据，截至去年第四季度，该公司在代工市场中占有61.2%的份额，三星以11.3%的份额落后。GlobalFoundries和UMC分别以5.8%和5.4%的份额位列第三和第四。中芯国际以 5.2% 排名第五。

台积电成立于 1987 年，其客户包括苹果、英伟达和高通，其成功有很多层次，但主要原因可能是其生态系统的培育。多年来，合同芯片生产已发展成为自己的完整价值链。主要客户的芯片设计变得更加复杂，缺乏专业知识的芯片初创公司的数量也增加，这增加了台积电对效率和与客户更紧密合作的需求。

这家芯片巨头是第一个与设计公司合作伙伴结盟的公司，这些设计公司被称为无芯片（chipless ）公司，它们充当台积电与其无晶圆厂客户之间的媒人，为客户提供设计工作。这些联盟分为多个层级，价值链聚合商 (VCA：Value Chain Aggregators ) 台积电是最密切的合作伙伴，不仅设计芯片，还代表其进行销售活动，为这些分包商提供激励。由于客户希望使用现有且经过验证的芯片 IP 来提高制造效率，台积电还向 VCA 和较低层合作伙伴提供其 IP 的权利。

Global Unichip Corporation (GUC) 是其最著名的 VCA，成立于 1998 年，2003 年被台积电收购。GUC 以其先进的 SoC 设计而闻名，可以为客户处理初始工程或为客户交钥匙处理整个设计-生产过程。

三星于 2018 年推出了名为三星先进代工生态系统 (SAFE) 的类似联盟，并已开始与其设计公司合作伙伴广泛共享其 IP。然而，与台积电相比，这个生态系统仍处于起步阶段，IP数量也大幅落后。

这家台湾巨头可以说领先的价值链的另一部分是封装，其中芯片芯片被封装在一个容器中，使其能够与设备的主板连接。封装以及组装和测试被称为芯片生产的后端过程。前端是硅晶圆经过从光刻到化学工艺的各个步骤，成为晶圆上的芯片芯片的地方。

过去，当芯片微缩是主要目标时，芯片生产的前端认为是更重要的部分。然而，由于半导体行业正在达到规模化的极限，先进封装作为一种提高芯片性能的经济实惠的方式变得越来越重要。台积电之前的代工厂也大多将封装工作外包，但这家台湾芯片巨头率先将其提供给客户，以增加客户的便利性。

逻辑、内存和其他部件实际上采用“2.5D”封装，将更多芯片紧密地捆绑在一个中介层上，以提高彼此之间的数据传输速度，从而防止出现瓶颈。作为一家持续与苹果和英伟达等主要客户打交道的纯晶圆代工厂，台积电在这些正在开发的 2.5D 封装和 3D 封装技术方面处于领先地位。三星已开始通过组建先进封装团队来迎头赶上，首席执行官 Kyung 表示，预计该团队今年将贡献 1 亿美元的收入。随着人工智能推理需要越来越多的带宽，这一领域预计只会增长，因此必须紧密封装芯片。

十年前，三星有机会更积极地缩小与台积电的差距。2010 年代，苹果将其 A 系列处理器的大部分生产工作交给了三星，而三星已经是 iPhone 制造商的显示器和内存等其他组件的供应商。这家韩国科技巨头的代工业务目前有两个主要客户，可以在快速扩张的智能手机市场中占据一席之地：苹果及其自己的逻辑业务。当 2011 年著名的苹果和三星专利诉讼开始时，这种情况发生了变化。

逐渐地，这家韩国科技巨头将苹果的订单输给了台积电，但由于制造了用于 Galaxy 智能手机的自家 Exynos 处理器，它能够超越当时排名第二的格芯 (GlobalFoundries)。三星声称其芯片和智能手机业务部门之间存在“长城”，以安抚苹果，但无济于事。

为了应对客户的担忧，三星代工厂于2017年从三星系统LSI分拆出来。但此后三星代工厂的命运并没有太大改善，因为三星代工厂生产的三星系统LSI的Exynos处理器未能成为三星的稳定竞争对手。高通的 Snapdragon 处理器，由三星代工厂和台积电制造。“我们不与客户竞争”，这是台积电经常重复的一句话，而三星在其目前的结构中无法说出这一点。

上个月，英特尔宣布其拥有价值 150 亿美元的代工订单，微软成为其最新客户。这本身就是一个令人难以置信的发展，因为在新冠疫情、安全问题以及随后的供应链问题导致世界各国政府采取增加国内芯片产量的政策之后，这家美国芯片巨头直到 2021 年才重新进入代工市场。该公司还确认将成为美国 CHIPS 法案的受益者。英特尔计划到 2030 年成为全球第二大代工厂。请注意，它没有说是最大的代工厂。

实际上，三星代工厂的目标是避开英特尔的竞争，同时保持亚军的地位。首席执行官 Kyung 似乎敏锐地意识到了这一点，他表示，缩小与市场领导者台积电的差距是其必须解决的挑战之一，同时使业务“可持续”，或者换句话说，培育自己的生态系统。它还通过与 Arm 在 Cortex-X 领域的合作，为客户提供更多便利。

好消息是，全球代工市场规模预计在未来十年将扩大一倍。根据联合市场研究公司 (Allied Market Research) 的数据，2022 年该行业的估值为 1069 亿美元，预计到 2032 年将达到 2315 亿美元。这对每个人来说可能都足够了。三星代工与英特尔的竞争对于客户来说也是个好消息。更多供应商意味着更具竞争力的价格和选择。只要供应稳定，是客户首要关心的问题。

在英特尔提到正在开发1.4纳米工艺节点时，三星代工厂总裁兼总经理崔时永(Siyoung Choi)也在会上表示，该节点也是台积电和三星计划的，但淡化了其重要性。Choi还补充说，与英特尔相比，这家韩国科技巨头在代工领域拥有开发和供应更多样化产品的记录，例如CPU、移动应用处理器、SoC和GPU。与台积电一样，三星代工厂也在传统节点中为不太复杂的芯片提供更多的生产能力。

“[我们晶圆厂]的开工率与去年相比有所改善，我们预计下半年将出现有意义的复苏，”总经理表示。“我们准备明年量产2nm工艺节点，并正在围绕美国客户进行具体讨论。”

逻辑：超越智能手机

逻辑芯片这个术语涵盖了从最先进的CPU到最简单的控制器单元的各种芯片。同样，三星系统LSI也为不同的应用提供多种芯片。

其中的关键是为相机供电的图像传感器，以及用于显示面板的显示驱动器 IC（DDI）。三星首席执行官 Kyung 在会议上指出，由于三星显示器将 DDI 用于 OLED 面板，因此该公司每年从 DDI 获得 1.5 万亿韩元的收入，因为它是市场领导者。三星也是全球第二大图像传感器制造商，仅次于索尼，为 iPhone 提供图像传感器。三星也有其知名的SoC品牌Exynos。

这三款产品本质上都是在智能手机市场的支持下成长起来的。更具体地说，是三星自己的Galaxy品牌。对于三星系统LSI来说，目标是保持其在增长放缓但不会消失的智能手机市场的竞争力，同时寻找新的增长产品类别。

人工智能，例如人工智能（AGI），可能就是其中之一。三星在会议期间宣布了自己的人工智能加速器 Mach 1。该公司声称，该芯片可以与现有内存一起使用，同时将 GPU 的瓶颈减少到当前水平的八分之一。使用该芯片的系统将于明年推出。然而，值得注意的是，其他主要科技公司也在开发或拥有自己的人工智能芯片：其中包括 AMD、英特尔、亚马逊、IBM 和谷歌。

Kyung在会上还说了一些有趣的话。“在SoC方面，我们将在五到十年内使其成为一项有意义的业务。”日期范围很广，所以他的声明可以翻译为：“我们肯定想用 SoC 做点什么，我们有一个总体想法，但我们还不确定。”

这可能是因为 SoC 发展的潜力巨大。但技术还没有实现。

2010年代智能手机SoC的发展就是一个很好的例子。SoC（即片上系统）是一个单一芯片（从晶圆上切下来的部分），包含多种功能，包括数字、模拟、混合信号、射频调制解调器等。当公司在所有这些方面都有能力时，效果最好。高通公司的Snapdragon在智能手机中占据主导地位，因为它集成了调制解调器，并拥有其专有技术。

芯片制造商不断尝试在 SoC 上集成更多功能。这非常困难，因此大多数硬件加速器（例如人工智能、神经处理和图形处理）都在封装级别与 SoC 芯片互连。由于封装技术已经发展得如此之快，台积电等公司已经能够大幅提高带宽。

英特尔和 AMD 的解决方案是小芯片（chiplet），它是一种组合，但仍然具有创新性。在chiplet中，SoC芯片根据不同的功能被分成多个芯片。因此，系统的总体性能在经济上可行的情况下不断升级。现在的研究重点是在封装或混合键合之前将这些芯片更紧密地键合在一起，这是三星和其他公司一样正在研究的领域。尽管取得了这些进展，在单个 SoC 芯片上封装更多功能的努力仍将继续，因为这种集成如果能够经济有效地完成，仍然是最有利的。

新时代的新设备解决方案

正如 HBM 的示例所示，内存在这些芯片封装中所扮演的角色只会越来越大。三星还在研究所谓的内存处理器（PIM），其中处理器的一些功能嵌入到内存单元本身中，同样是为了带宽。Compute Express Link也是另一个针对数据中心的类似目标。

这类项目意味着内存、逻辑和制造部分必须紧密合作。这就是为什么三星的芯片部门作为 IDM 可能对其有利。

据报道，三星代工厂赢得了特斯拉的自动驾驶芯片生产订单。虽然三星确实是许多客户的竞争对手，但也有一些大公司不是。在芯片方面，一些竞争对手可能比其他竞争对手（例如谷歌）更不关心保护其专有技术。

除了特斯拉之外，汽车行业也呈现出新的机遇。据 Omdia 称，2023 年汽车领域的半导体市场规模同比增长 15%，达到 7500 万美元。该研究公司指出，电动汽车的增加以及汽车智能化的集成正在推动对半导体的需求。三星也恰好生产这些车辆中使用的显示面板和电池。

与人工智能一样，联网汽车的想法已经流传多年。但与 AlphaGo 相比，ChatGPT 的成功表明，市场条件正在迅速变化，这些概念中的任何一个都可以很快成为现实。英伟达的成功也是一个很好的例子。在 2022 年至 2023 年激增之前，这家 GPU 制造商还看到了加密货币的需求激增。

在个人电脑时代和智能手机时代，半导体行业依靠产品周期运行。这意味着“率先上市”是三星等芯片供应商的首要任务。大多数芯片，甚至逻辑芯片，都是通用芯片，而不是定制的。为什么半导体市场将继续周期性运行，今天它看起来比以往任何时候都更加不稳定。

Nvidia 首席执行官黄仁勋在 Blackwell 揭幕仪式上表示：“加速计算已经达到了临界点，通用计算已经失去了动力。” “我们需要另一种计算方式，这样我们就可以继续扩展，这样我们就可以继续降低计算成本，这样我们就可以在可持续的同时继续消耗越来越多的计算。加速计算是一个巨大的加速超越通用计算，在每个行业。”

仅内存一项就足以让三星在短期内重新夺回第一的位置。三星首席执行官 Kyung 承认：“仅靠现有业务，我们无法维持第一的位置。”

器件解决方案中的器件是指晶体管等半导体器件。它还指使用它们的智能手机等设备，三星的芯片部门以其名称表示将为这些设备提供解决方案。虽然率先进入市场很重要，但这主要是内存行业的心态。如果它不仅想占据头把交椅，而且还想保住它，那么可能需要拿出能够利用其综合实力的芯片解决方案。