三星與台積電的愛恨情仇
台積電創辦人張忠謀在2012年的一場論壇上曾用「700磅大猩猩」形容三星與英特爾,當時台積電的製造研發能力還落後英特爾與三星,更一度直指三星才是台積電最大對手。事實上,台灣、南韓現代經濟高度直接競爭,從記憶體、面板,到晶圓代工領域,而三星集團身為為一家涉足金融、醫療、消費電子、半導體等領域的跨國綜合企業,為南韓最大的財團之一,台積電則是全球最大的晶圓代工廠,率領著龐大的供應鏈生態系,兩家企業的實力消長,某種程度上也被視為台韓經濟競爭的縮影。
三星與台灣的科技廠之間也是又愛又恨,景氣好的時候,許多代工廠接三星的訂單多到做不完,一旦景氣轉變,三星惡意砍單,瞬間哀鴻遍野,三星也不斷砸重金在台灣挖角台灣人才,媒體一度以「滅台計畫」形容三星的攻勢。
台積電也吃過三星悶虧。為了加速在晶圓代工製程工藝推進速度,找來了曾任台積電資深研發處長的梁孟松,邀請他在2010年10月於三星旗下學校單位擔任教授,2011年7月13日,正式加入三星集團,擔任LSI部門技術長,以及三星晶圓代工部門的執行副總。
在梁孟松帶領下,三星28奈米直接推進14奈米製程、從MOSFET進入鰭式場效電晶體(FinFET)時代,當時台積電以20奈米製程全拿蘋果A8晶片訂單,三星則是以14奈米分得部分A9訂單。台積電也進行反擊,先是對梁孟松提告,媒體也以梁孟松協助台積電勁敵推進技術,將其冠上「台積電叛將」之名,最終梁孟松敗訴,判其不得在三星任職。
台積電如何扳倒700磅大猩猩
就在三星14奈米製程取得蘋果A9晶片訂單,卻傳出三星製程處理器續航力比不上台積電16奈米製程,雖然蘋果出面闢謠,但消費者仍有疑慮,最終,台積電再度獨家取得蘋果A10晶片,至此以後,三星再也沒有攻進過蘋果處理器晶片。
有趣的是,台積電於2016年在A10晶片首度導入InFO(整合扇出型封裝)的FOWLP(扇出型晶圓級封裝)技術,後來更進展為3D Fabric系統整合平台的一員,包括2D的InFO、2.5D/3D封裝技術的CoWoS以及,3D晶片堆疊的SoIC。當年梁孟松被台積電高層希望轉向先進封裝領域,被其視之為冷落,因此離開台積電,而余振華則是欣然接受挑戰,替台積電在跟三星激戰取得關鍵勝利。
台積電持續推進先進製程節點,在2018年張忠謀退休、交棒給劉德音、魏哲家之際,推出全球首個7奈米製程,為蘋果A12晶片,並於2019年率先採用了艾司摩爾極紫外光(EUV)微影設備,推出7奈米FinFET強效版。在此期間,許多晶圓代工廠放棄了先進製程的推進,包括聯電在2017年宣布不再投入12奈米製程以下研發,轉研究特殊製程,格羅方德(GlobalFoundries)則是在2018年放棄7奈米製程,轉研究矽光子。
至此,先進製程領域僅剩下台積電、英特爾、三星。英特爾在此時的10奈米量產過程頻頻卡關,台積電攻克下第一隻700磅大猩猩。三星則是在2019年想直接導入EUV生產,透過以價格低於台積電的攻勢,雙方在7奈米互有勝負。
但隨著製程不斷推進,三星沒有打好EUV基礎,導致5奈米晶片表現不佳,反觀台積電,一直都是採取漸進式推進製程工藝,持續獲得客戶青睞。在英特爾嚴重掉隊,三星過度躁進推動先進製程,3奈米更是一下子就推進到GAAFET,數度「彎道超車」皆失敗,也讓高通、輝達等客戶回頭全面採用台積電先進製程,三星頓失主要客戶,台積電預計在2奈米導入Nanosheet,持續擴大技術差距,台積電也順利扳倒第二隻700磅大猩猩。
台積電遙遙領先
台積電與三星在先進製程的競爭差距落差也可以從市占率略知一二,2018年,台積電市占率51.4%,到2024年第一季已經來到61.7%,反觀三星,則是從15.8%退縮至11%。市值方面,台積電以美股ADR價格計算,已經來到8800億美元,先前更是一度挑戰1兆美元關卡,三星市值則是在3270億美元。
台積電今年以來受惠於AI題材,股價大漲將近6成,三星則是下跌超過15%。總結原因,還是在於台積電、三星雖然都有半導體業務,但是擅長的方面不同,台積電在邏輯IC的先進製程持續推進,三星則是在記憶體領域發展,但隨著2022年烏俄戰爭,所導致的全球經濟衰退,半導體庫存飆升,尤其又以記憶體為大宗,這使得三星受到嚴重衝擊。此外,在2022年底所掀起的AI浪潮,又重塑了半導體產業生態,三星在面對現實情況下,不得不改變戰略。
三星變臉盤算一:錯過HBM競爭先機
高頻寬記憶體(HBM)在AI晶片扮演關鍵角色的地位,加上輝達的AI晶片又與台積電CoWoS先進封裝相關,三星本身就有晶圓代工廠就錯失合作機會,目前在該領域領先的廠商,則是另外一家南韓記憶體大廠SK海力士,研調機構集邦科技TrendForce研究報告指出,SK海力士去年以53%市占率領先,其次是三星38%,美光9%。
隨著配合輝達產品發展,HBM已經發展到第五代「HBM3E」,SK海力士3月量產並交貨8層堆疊HBM3E,SK海力士總裁Kim Ju-Seon也在先前演講宣示,將於月底量產12層HBM3E,SK集團會長崔泰源更是在今年6月直接來台拜訪台積電董事長魏哲家,加強雙方的緊密合作。雖然市場認為,三星HBM3E遲早會通過輝達驗證,但在對手積極搶攻,與台積電CoWoS積極合作,輝達也釋出2026年新品將採用HBM4,若是三星在此時又掉隊,將是一大打擊。
最讓現場觀眾眼睛為之一亮的是,Jung-Bae Lee提到,三星準備好推出各種新產品,在推動高性能、低功耗產品的進一步發展,並研究新的記憶體架構,與客戶和合作夥伴密切合作,為此,將邏輯晶粒放到HBM底層,透過矽穿孔 (TSV) 技術來打造,達到更好控制記憶體的目標,為了保持設計彈性,三星可以提供IP給客戶自行設計基礎裸晶(Base Die),「或是與其他晶圓代工廠合作,將不僅限於三星」。
此話一出,被外界視為三星願意與台積電合作打造下一代的HBM。也在隔日,韓媒《BusinessKorea》報導,台積電生態系與聯盟管理主管Dan Kochpatcharin宣布,台積電與三星正在開發一款新的無緩衝的HBM4。隨著HBM4設計與生產更為複雜,SK 海力士宣布採用台積電製程生產HBM4的base Die,加上為了增強能效、運算能力,HBM4的base Die將從記憶體製程改成邏輯(Logic)製程,由於某些客戶更喜歡台積電的製程,三星為了擴張客源,開始願意與台積電進行合作,業界人士也指出,這是台韓2大半導體巨頭首度在AI晶片結盟。
三星變臉盤算二:跟SK海力士「搶親」
本次國際半導體展一大亮點,就是三星電子記憶體業務總裁 Jung-Bae Lee、SK海力士總裁Kim Ju-Seon首度出席本次大師論壇,這也是南韓半導體大廠首度來台參與。SEMI全球董事會副主席、日月光執行長吳田玉回應,進入AI時代,半導體產業不能再單打獨鬥,「我們在設備、在材料,需要其他區域的鼎力相助,包括韓國人的記憶體」。
由於SK海力士早就跟台積電談好HBM4的合作,將於2026年量產,這使得三星更為焦慮,外界也好奇三星在HBM市場反攻。
Jung-Bae Lee演講討論AI時代記憶體的未來,AI加速了記憶體市場規模,到了2027年,將達到8000億美元,但在AI時代也面臨3大挑戰,包括功耗問題、記憶體頻寬的限制,以及記憶體儲存容量不足的問題。
Jung-Bae Lee表示,隨著生成式AI模型的出現,功耗顯著增加,每一代GPU的計算能力大幅提升,記憶體容量卻僅增加了幾個百分點,這造成了性能和記憶體容量之間的巨大差距,為了應對生成式AI的需求,需要更大的記憶體容量和更高的性能,三星也要求開發專門的AI設備記憶體解決方案。
三星變臉盤算三:打不贏就加入,進駐竹北設點
實際上,三星已經在今年上半年進駐竹北台元科技園區,入口處還擺設3隻大猩猩。的確查詢台元科技園區廠戶資訊,台灣三星電子股份有限公司就登記在台元一街5號13樓。
台積電除了在先進製程領域持續發展,在先進封裝方面,台積電成立開放創新平台(OIP)3DFabric 聯盟,包括了IP、EDA、記憶體、以及封測等廠商,美光、SK海力士,甚至是三星也都在其中,共同打造完整的3D IC 生態系。雖然外台積電、三星在晶片製造競爭,三星雖也有自己的先進封裝生態系,但是在AI時代來臨,能否搶得先機才是廠商更為關注的事情,曾經的死敵纏鬥,最後也可以擁抱。
回顧SEMI全球董事會副主席、日月光執行長吳田玉所述,「廣結善緣,多交朋友」,吳田玉表示,現今的問題不再是晶片、材料、封裝的單一廠商可以解決的,指出在現今的半導體產業,已經不能單打獨鬥,需要上中下游一起努力,產業缺人、缺時間、缺錢,半導體產業非常艱難,若能找到合作夥伴一起前行,推動「半導體2.0」,成功的機會就會大很多,像是這次南韓的巨頭願意來台參與SEMICON Taiwan,「Something is Changing」。
吳田玉認為,半導體供應鏈的重新規劃與AI的崛起是密不可分的,台灣必須以創新的思維應對這些變化。吳田玉呼籲,產業界應該團結一致,凝聚共識,為未來十年的產業發展做好準備。