三星与台积电的爱恨情仇

台积电创办人张忠谋在2012年的一场论坛上曾用「700磅大猩猩」形容三星与英特尔,当时台积电的制造研发能力还落后英特尔与三星,更一度直指三星才是台积电最大对手。事实上,台湾、南韩现代经济高度直接竞争,从记忆体、面板,到晶圆代工领域,而三星集团身为为一家涉足金融、医疗、消费电子、半导体等领域的跨国综合企业,为南韩最大的财团之一,台积电则是全球最大的晶圆代工厂,率领著庞大的供应链生态系,两家企业的实力消长,某种程度上也被视为台韩经济竞争的缩影。

三星与台湾的科技厂之间也是又爱又恨,景气好的时候,许多代工厂接三星的订单多到做不完,一旦景气转变,三星恶意砍单,瞬间哀鸿遍野,三星也不断砸重金在台湾挖角台湾人才,媒体一度以「灭台计划」形容三星的攻势。

三星samsung曾是台积电最大对手。美联社
三星samsung曾是台积电最大对手。美联社

台积电也吃过三星闷亏。为了加速在晶圆代工制程工艺推进速度,找来了曾任台积电资深研发处长的梁孟松,邀请他在2010年10月于三星旗下学校单位担任教授,2011年7月13日,正式加入三星集团,担任LSI部门技术长,以及三星晶圆代工部门的执行副总。

在梁孟松带领下,三星28奈米直接推进14奈米制程、从MOSFET进入鳍式场效电晶体(FinFET)时代,当时台积电以20奈米制程全拿苹果A8晶片订单,三星则是以14奈米分得部分A9订单。台积电也进行反击,先是对梁孟松提告,媒体也以梁孟松协助台积电劲敌推进技术,将其冠上「台积电叛将」之名,最终梁孟松败诉,判其不得在三星任职。

前台积电资深研发处长梁孟松,曾率领三星推进制程工艺节点。翻摄自中芯国际官网
前台积电资深研发处长梁孟松,曾率领三星推进制程工艺节点。翻摄自中芯国际官网

台积电如何扳倒700磅大猩猩

就在三星14奈米制程取得苹果A9晶片订单,却传出三星制程处理器续航力比不上台积电16奈米制程,虽然苹果出面辟谣,但消费者仍有疑虑,最终,台积电再度独家取得苹果A10晶片,至此以后,三星再也没有攻进过苹果处理器晶片。

有趣的是,台积电于2016年在A10晶片首度导入InFO(整合扇出型封装)的FOWLP(扇出型晶圆级封装)技术,后来更进展为3D Fabric系统整合平台的一员,包括2D的InFO、2.5D/3D封装技术的CoWoS以及,3D晶片堆叠的SoIC。当年梁孟松被台积电高层希望转向先进封装领域,被其视之为冷落,因此离开台积电,而余振华则是欣然接受挑战,替台积电在跟三星激战取得关键胜利。

台积电持续推进先进制程节点,在2018年张忠谋退休、交棒给刘德音、魏哲家之际,推出全球首个7奈米制程,为苹果A12晶片,并于2019年率先采用了艾司摩尔极紫外光(EUV)微影设备,推出7奈米FinFET强效版。在此期间,许多晶圆代工厂放弃了先进制程的推进,包括联电在2017年宣布不再投入12奈米制程以下研发,转研究特殊制程,格罗方德(GlobalFoundries)则是在2018年放弃7奈米制程,转研究矽光子。

台积电在7奈米开始甩开其他竞争对手,终于成为全球晶圆代工霸主,图为晶圆。翻摄自台积电官网
台积电在7奈米开始甩开其他竞争对手,终于成为全球晶圆代工霸主,图为晶圆。翻摄自台积电官网

至此,先进制程领域仅剩下台积电、英特尔、三星。英特尔在此时的10奈米量产过程频频卡关,台积电攻克下第一只700磅大猩猩。三星则是在2019年想直接导入EUV生产,透过以价格低于台积电的攻势,双方在7奈米互有胜负。

但随著制程不断推进,三星没有打好EUV基础,导致5奈米晶片表现不佳,反观台积电,一直都是采取渐进式推进制程工艺,持续获得客户青睐。在英特尔严重掉队,三星过度躁进推动先进制程,3奈米更是一下子就推进到GAAFET,数度「弯道超车」皆失败,也让高通、辉达等客户回头全面采用台积电先进制程,三星顿失主要客户,台积电预计在2奈米导入Nanosheet,持续扩大技术差距,台积电也顺利扳倒第二只700磅大猩猩。

黄仁勋今年在台大演讲正式揭露,2026年推出新一代Rubin架构GPU,将搭载HBM4。翻摄自辉达官方YT
黄仁勋今年在台大演讲正式揭露,2026年推出新一代Rubin架构GPU,将搭载HBM4。翻摄自辉达官方YT
台积电、三星近年晶圆代工市占率变化,资料来源:TrendForce。《壹苹新闻网》制图
台积电、三星近年晶圆代工市占率变化,资料来源:TrendForce。《壹苹新闻网》制图

台积电遥遥领先

台积电与三星在先进制程的竞争差距落差也可以从市占率略知一二,2018年,台积电市占率51.4%,到2024年第一季已经来到61.7%,反观三星,则是从15.8%退缩至11%。市值方面,台积电以美股ADR价格计算,已经来到8800亿美元,先前更是一度挑战1兆美元关卡,三星市值则是在3270亿美元。

台积电今年以来受惠于AI题材,股价大涨将近6成,三星则是下跌超过15%。总结原因,还是在于台积电、三星虽然都有半导体业务,但是擅长的方面不同,台积电在逻辑IC的先进制程持续推进,三星则是在记忆体领域发展,但随著2022年乌俄战争,所导致的全球经济衰退,半导体库存飙升,尤其又以记忆体为大宗,这使得三星受到严重冲击。此外,在2022年底所掀起的AI浪潮,又重塑了半导体产业生态,三星在面对现实情况下,不得不改变战略。

台积电CoWoS先进封装架构,HBM是AI晶片关键环节。翻摄自台积电官网
台积电CoWoS先进封装架构,HBM是AI晶片关键环节。翻摄自台积电官网

三星变脸盘算一:错过HBM竞争先机

高频宽记忆体(HBM)在AI晶片扮演关键角色的地位,加上辉达的AI晶片又与台积电CoWoS先进封装相关,三星本身就有晶圆代工厂就错失合作机会,目前在该领域领先的厂商,则是另外一家南韩记忆体大厂SK海力士,研调机构集邦科技TrendForce研究报告指出,SK海力士去年以53%市占率领先,其次是三星38%,美光9%。

随著配合辉达产品发展,HBM已经发展到第五代「HBM3E」,SK海力士3月量产并交货8层堆叠HBM3E,SK海力士总裁Kim Ju-Seon也在先前演讲宣示,将于月底量产12层HBM3E,SK集团会长崔泰源更是在今年6月直接来台拜访台积电董事长魏哲家,加强双方的紧密合作。虽然市场认为,三星HBM3E迟早会通过辉达验证,但在对手积极抢攻,与台积电CoWoS积极合作,辉达也释出2026年新品将采用HBM4,若是三星在此时又掉队,将是一大打击。

辉达最新的Blackwell架构GPU,上下各4块晶片即为HBM。辉达提供
辉达最新的Blackwell架构GPU,上下各4块晶片即为HBM。辉达提供

最让现场观众眼睛为之一亮的是,Jung-Bae Lee提到,三星准备好推出各种新产品,在推动高性能、低功耗产品的进一步发展,并研究新的记忆体架构,与客户和合作伙伴密切合作,为此,将逻辑晶粒放到HBM底层,透过矽穿孔 (TSV) 技术来打造,达到更好控制记忆体的目标,为了保持设计弹性,三星可以提供IP给客户自行设计基础裸晶(Base Die),「或是与其他晶圆代工厂合作,将不仅限于三星」。

此话一出,被外界视为三星愿意与台积电合作打造下一代的HBM。也在隔日,韩媒《BusinessKorea》报导,台积电生态系与联盟管理主管Dan Kochpatcharin宣布,台积电与三星正在开发一款新的无缓冲的HBM4。随著HBM4设计与生产更为复杂,SK 海力士宣布采用台积电制程生产HBM4的base Die,加上为了增强能效、运算能力,HBM4的base Die将从记忆体制程改成逻辑(Logic)制程,由于某些客户更喜欢台积电的制程,三星为了扩张客源,开始愿意与台积电进行合作,业界人士也指出,这是台韩2大半导体巨头首度在AI晶片结盟。

SK海力士总裁Kim Ju-Seon来台演讲,分享该公司最新记忆体技术。吕承哲摄
SK海力士总裁Kim Ju-Seon来台演讲,分享该公司最新记忆体技术。吕承哲摄

三星变脸盘算二:跟SK海力士「抢亲」

本次国际半导体展一大亮点,就是三星电子记忆体业务总裁 Jung-Bae Lee、SK海力士总裁Kim Ju-Seon首度出席本次大师论坛,这也是南韩半导体大厂首度来台参与。SEMI全球董事会副主席、日月光执行长吴田玉回应,进入AI时代,半导体产业不能再单打独斗,「我们在设备、在材料,需要其他区域的鼎力相助,包括韩国人的记忆体」。

由于SK海力士早就跟台积电谈好HBM4的合作,将于2026年量产,这使得三星更为焦虑,外界也好奇三星在HBM市场反攻。

Jung-Bae Lee演讲讨论AI时代记忆体的未来,AI加速了记忆体市场规模,到了2027年,将达到8000亿美元,但在AI时代也面临3大挑战,包括功耗问题、记忆体频宽的限制,以及记忆体储存容量不足的问题。

Jung-Bae Lee表示,随著生成式AI模型的出现,功耗显著增加,每一代GPU的计算能力大幅提升,记忆体容量却仅增加了几个百分点,这造成了性能和记忆体容量之间的巨大差距,为了应对生成式AI的需求,需要更大的记忆体容量和更高的性能,三星也要求开发专门的AI设备记忆体解决方案。

三星电子记忆体业务总裁 Jung-Bae Lee。吕承哲摄
三星电子记忆体业务总裁 Jung-Bae Lee。吕承哲摄
三星的HBM3E。翻摄自三星官网
三星的HBM3E。翻摄自三星官网

三星变脸盘算三:打不赢就加入,进驻竹北设点

实际上,三星已经在今年上半年进驻竹北台元科技园区,入口处还摆设3只大猩猩。的确查询台元科技园区厂户资讯,台湾三星电子股份有限公司就登记在台元一街5号13楼。

台积电除了在先进制程领域持续发展,在先进封装方面,台积电成立开放创新平台(OIP)3DFabric 联盟,包括了IP、EDA、记忆体、以及封测等厂商,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 生态系。虽然外台积电、三星在晶片制造竞争,三星虽也有自己的先进封装生态系,但是在AI时代来临,能否抢得先机才是厂商更为关注的事情,曾经的死敌缠斗,最后也可以拥抱。

台元科技园区。翻摄自Google map
台元科技园区。翻摄自Google map

回顾SEMI全球董事会副主席、日月光执行长吴田玉所述,「广结善缘,多交朋友」,吴田玉表示,现今的问题不再是晶片、材料、封装的单一厂商可以解决的,指出在现今的半导体产业,已经不能单打独斗,需要上中下游一起努力,产业缺人、缺时间、缺钱,半导体产业非常艰难,若能找到合作伙伴一起前行,推动「半导体2.0」,成功的机会就会大很多,像是这次南韩的巨头愿意来台参与SEMICON Taiwan,「Something is Changing」。

吴田玉认为,半导体供应链的重新规划与AI的崛起是密不可分的,台湾必须以创新的思维应对这些变化。吴田玉呼吁,产业界应该团结一致,凝聚共识,为未来十年的产业发展做好准备。

 


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