今天小编分享的科技经验：三星半导体，天赐良机！，欢迎阅读。
由于人工智能的快速发展，尤其是在 ChatGPT 等生成式 AI 应用的推动下，英伟达、AMD、英特尔及其他一些 AI 芯片厂商正在大规模投入，AI 芯片的订单需求与日俱增。凭借在在晶圆制造和 2.5D 先进封装上的优势，台积电占据主导地位。然而由于订单的大量涌入，台积电一家显然难以独占如此丰盛的 "AI 盛宴 "。最近有消息称，GPU 芯片巨头英伟达正在计划采用双源方式来确保供应链稳定。这为三星等其他半导体厂商带来了新的机会。
人工智能的钟声已经为三星敲响，AI 芯片有三大核心：封装、代工、HBM（高带宽内存）。不同于台积电只有代工和封装，SK 海力士只有存储的单一战略，三星则三者兼具。这是三星有别于其他任何一家厂商的独特优势。三星手握的这 " 三板斧 "，将会是其在接下来 AI 竞争中的独特利器。
2023 年 5 月 10 日，三星电子董事长李在镕（右）和英伟达首席执行官黄仁勋（左）在美国硅谷的一家日本餐厅会面
第一板斧：HBM3
在 AI 时代，HBM（高带宽内存）因其卓越的性能而备受青睐。HBM 芯片具备更宽的带宽，可实现更快速的数据传输和更大的存储容量，因此广泛应用于 AI 伺服器等领網域。AI 伺服器主要由 AWS、谷歌、Meta 和微软等厂商使用，随着这些公司陆续推出他们的生成式 AI 产品，导致 AI 伺服器需求急剧上升。
自 2022 年起，HBM 正式进入 AI 伺服器领網域，带动 HBM 模块市场以指数级增长，销量逐渐超过 DRAM 内存模块。预计全球 HBM 需求将在 2023 年增加 60%，可能在 2024 年再增长 30%。
在 HBM 市场中，主要由 SK 海力士、三星电子和美光这三家公司瓜分。根据市场研究公司 TrendForce 的数据，SK 海力士控制着 HBM 市场的大约 50%，三星的份额为 40%，美光科技仅占剩余市场份额的 10%，位居第三。但是在 AI GPU 中使用的主記憶體储芯片 HBM3 目前大多数是由 SK 海力士提供。去年 6 月份，SK 海力士的 HBM3 的率先正式量产，这让 SK 海力士夺得了先机，供货给英伟达。目前英伟达 GPU 中所使用的 HBM 90% 是由 SK 海力士供应的。
三星则有点大意了，HBM 市场的份额仅占 DRAM 市场的 1.5%，可能也是因为此原因，三星在 HBM 上没有给予足够的重视。不过随着其 HBM3 在今年下半年即将迎来大规模生产，三星也迎来了上车 AI 的发展机会。
后知后觉的三星，犹如猛兽苏醒，正在加速向 AI 芯片市场进击。据三星透露，目前他们已经向主要客户供应 HBM2、HBM2E 以及 HBM3（16 GB 和 12 GB），来及时提供满足 AI 市场需求。其中，尤为值得一提的是，据悉，三星已经向英伟达提供了 16G 的 HBM3 样品，该内存产品相比 SK 海力士，有更快的速度（6.4Gbps）和更低的功耗。
AMD 已经在其最新的 MI300 Instinct APU 中嵌入了三星的这款 HBM3，在生成式 AI 领網域，AMD 也来势汹汹，这让三星的 HBM3 芯片再添了一个强有力的客户。
目前三星的 HBM 产品主要有：
第一代 HBM2 内存，代号 Flarebolt；
三星电子 2018 年推出的第二代 HBM2 内存，代号 Aquabolt；
三星于 2020 年推出的第三代 HBM2E 内存，代号 Flashbolt；
Icebolt：这款 HBM3 内存最初在原型阶段发布，预计将于今年晚些时候量产。
但这还远远不够，大模型应用 AI 芯片还需要具有更高性能和容量的 HBM 产品，三星也正在快马加鞭的生产其更好级别高带宽内存 HBM3P，它的传输速度将高达 7.2 Gbps，内存容量为 24G，代号为 "Snowbolt"。
三星负责芯片业务的设备解决方案部门总裁兼负责人 Kyung Kye-hyun 在本月早些时候的公司会议上表示：" 我们收到了客户对我们的 HBM3 产品的积极回应，三星将努力控制一半以上的 HBM 市场。" 三星公司还表示，到 2028 年，三星的内存芯片将成为人工智能超级计算机的 " 核心 "。
总之，HBM3 将成为三星用来攻占更多 AI 芯片市场的有力武器。业内专业人士分析，预计 HBM3 销售将占三星 DRAM 销售总额的 18%。
第二板斧：先进封装
对于 AI 芯片而言，封装技术也是很关键的一环。台积电能独家代工英伟达的 A100/H100 GPU 芯片，主要是因为 CoWoS 先进封装技术的加持。随着摩尔定律逐渐受到物理极限的制约，芯片的性能提升不再仅仅依赖于单一芯片的微缩，而是需要与高级封装技术相结合。
AI 芯片面临着处理海量数据的挑战，尤其在深度学习和神经网络任务中，需要快速有效地处理大规模的计算。通过采用先进封装技术，例如 CoWoS，可以将不同芯片堆叠在一起，缩短芯片间的距离，提高数据传输速度，同时减少能量消耗和散热问题。这种紧密的堆叠结构使得芯片内部的通信更加高效，进而显著提升了 AI 芯片的整体性能，据了解，先进封装技术能将 AI 芯片的效能提升 50% 或更高。
说起来，上一次独揽苹果手机代工订单，台积电就凭借封装技术（InFO）赢过三星一次。这一次，台积电又在 AI 芯片领網域中凭借 CoWoS 先进封装技术上独领风骚。然而，台积电没有能力处理这些芯片所需的 2.5D 封装的所有工作量。台积电先是产能不够，将订单外包给日月光和 Amkor 等，后为了吃下更多的 GPU 芯片订单，台积电不惜斥资 900 亿元在台湾新建了一个 CoWos 先进封测厂。台积电总裁魏哲家表示，人工智能预测在未来五年内以接近 50% 的年增长率增长，占台积电 1 成的营收。足见 AI 对台积电的重要性和吸引力。
台积电在先进封装业务的暂时性产能不足正好给了三星施展拳脚的机会。先进封装是此前三星忽略的部分，不过这几年，三星在先进封装上的步伐飞快，三星还在去年特意成立了先进封装团队（AVP），三星与台积电在封装领網域的竞争也比较焦灼。
在 AI 芯片中，三星的砝码是其 I-Cube 2.5D 封装。据三星官网的信息，三星的 I-CubeS 封装技术凭借出色的翘曲控制，即使在使用大型中介层的情况下，也能带来令人印象深刻的带宽和令人惊叹的性能。它的信号损失极低，同时内存密度也很高，同时还大大提高了热效率的控制能力。三星在先进封装技术上也具有显著优势。I-Cube 封装技术使得三星又多了一个可以攻占 AI 市场的筹码。
三星的 I-CubeS 2.5D 封装
三星在 6 月 27 日的晶圆代工论坛发下豪语，不仅要提升封装技术，还要建立相关生态体系，拟与台积电展开封装大战。
为了拿下英伟达的订单，据报道，三星为英伟达制定了独特的方案，大意是从台积电购买晶圆，再从三星内存部门购买 HBM3，最后利用公司的 I-Cube 2.5D 封装，同时三星还将为这项工作特意调配大量工程师来负责这一项目。可以说是煞费苦心且诚意十足。消息人士称，如果通过这笔交易，三星预计将能拿到英伟达约 10% 的 AI GPU 封装量。接下来的关键就是三星的 HBM3 和 2.5D 封装的质量能否复合英伟达的标准。
第三板斧：良率大进步
三星电子在 2023 年第七届三星晶圆代工论坛（SFF）上公布了 AI 时代的代工愿景，三星电子总裁兼代工业务主管 Siyoung Choi 博士表示：" 三星代工厂始终通过走在技术创新曲线的前沿来满足客户需求，今天，我们相信我们基于环栅 ( GAA ) 的先进节点技术将有助于支持客户使用人工智能应用的需求。"" 确保客户的成功是我们代工服务最核心的价值。"
而随着近日三星的良率和制造水平的提升，也让三星更加有了更大的底气。Hi Investment & Securities 发表了一份名为《Samsung Foundry》的报告，报告中提到：预计三星电子 4 纳米工艺良率超过 75%，而在今年年初的时候三星 4 纳米良率是 50%。3 纳米工艺良率超过 60%。作为对比，台积电的 4 纳米良率约为 80%，3 纳米良率为 55%。
相比较之下，三星的 4 纳米良率已经近乎达到台积电的水平，而 3 纳米甚至超过了台积电。据 businesskorea 报道，AMD 与三星电子的代工部门举行了会议，讨论生产 4 纳米工艺芯片。但是台积电在 3 纳米业务上有苹果这个大单，台积电将其 3nm 晶圆供应量的 90% 供应都给了苹果。但三星并未公布出具有丰厚利润的客户，此前三星最早的 3 纳米客户曝光，中国加密货币 ASIC 芯片厂商比特微采用了三星的 3nm GAA 工艺。
三星工程师持有公司首批 3nm GAA 批次
但无论如何，三星的 3 纳米和 4 纳米良率均已超过 60%，这意味着，这些制程的生产已经达到稳定水准。接下来就是慢慢的从台积电手中抢夺市场份额。
三星拥有击败台积电赢得大客户的 " 经验 "。2015 年，三星先于台积电成功进入 14 纳米工艺，并获得了苹果和高通的大部分订单。但台积电在 7 纳米以下的超精细制程上领先，此后，三星就一直被台积电压着打。据 TrendForce 的数据统计，2023 年第一季度，晶圆代工市场份额中，台积电以 58.5% 再次遥遥领先，三星以 15.8% 位居第二，三星的提升空间还有很大。
今年 5 月，三星半导体部门总裁 Kyung Kye-hyun 在与大学生的一次谈话中承认，该公司 " 落后 " 台积电最多两年。这番言论在韩国媒体上广泛传播，对于一家长期以其技术领先地位为荣的公司来说，这是一次罕见的承认。不过他表示 :" 我们可以在五年内超越台积电。"
三星要抢占的可不仅仅是生成式 AI 芯片的市场，而是整个人工智能市场。今年一季度，三星在芯片业务上投资了 74 亿美元，利润却惊人的下降了 95%，其中一部分就是用于服务人工智能行业的。三星正在扩大其其位于首尔以南约 40 英里的平泽 ( Pyeongtaek ) 芯片制造园区以及德克萨斯州的一家芯片工厂的生产。三星表示，未来 20 年，它计划与政府合作，实施一项 2300 亿美元的计划，在韩国建立一个芯片制造 " 巨型集群 "。
结语
综上所述，对三星而言，AI 无疑是一个绝佳的发展风口。特别是在先进封装和 HBM 上，三星有着显著的优势。但是，三星也面临着来自同行的竞争和市场份额的压力。不论是机遇还是挑战，都说明了 AI 芯片市场的巨大潜力。如何抓住这个风口，充分利用自身的优势，克服前进中的难题，是三星在未来几年中需要重点考虑和努力的方向。
今天是《半导体行业观察》为您分享的第 3478 期内容，欢迎关注。
