今天小編分享的科技經驗：三星半導體，天賜良機！，歡迎閲讀。
由于人工智能的快速發展，尤其是在 ChatGPT 等生成式 AI 應用的推動下，英偉達、AMD、英特爾及其他一些 AI 芯片廠商正在大規模投入，AI 芯片的訂單需求與日俱增。憑借在在晶圓制造和 2.5D 先進封裝上的優勢，台積電占據主導地位。然而由于訂單的大量湧入，台積電一家顯然難以獨占如此豐盛的 "AI 盛宴 "。最近有消息稱，GPU 芯片巨頭英偉達正在計劃采用雙源方式來确保供應鏈穩定。這為三星等其他半導體廠商帶來了新的機會。
人工智能的鍾聲已經為三星敲響，AI 芯片有三大核心：封裝、代工、HBM（高帶寬内存）。不同于台積電只有代工和封裝，SK 海力士只有存儲的單一戰略，三星則三者兼具。這是三星有别于其他任何一家廠商的獨特優勢。三星手握的這 " 三板斧 "，将會是其在接下來 AI 競争中的獨特利器。
2023 年 5 月 10 日，三星電子董事長李在镕（右）和英偉達首席執行官黃仁勳（左）在美國硅谷的一家日本餐廳會面
第一板斧：HBM3
在 AI 時代，HBM（高帶寬内存）因其卓越的性能而備受青睐。HBM 芯片具備更寬的帶寬，可實現更快速的數據傳輸和更大的存儲容量，因此廣泛應用于 AI 伺服器等領網域。AI 伺服器主要由 AWS、谷歌、Meta 和微軟等廠商使用，随着這些公司陸續推出他們的生成式 AI 產品，導致 AI 伺服器需求急劇上升。
自 2022 年起，HBM 正式進入 AI 伺服器領網域，帶動 HBM 模塊市場以指數級增長，銷量逐漸超過 DRAM 内存模塊。預計全球 HBM 需求将在 2023 年增加 60%，可能在 2024 年再增長 30%。
在 HBM 市場中，主要由 SK 海力士、三星電子和美光這三家公司瓜分。根據市場研究公司 TrendForce 的數據，SK 海力士控制着 HBM 市場的大約 50%，三星的份額為 40%，美光科技僅占剩餘市場份額的 10%，位居第三。但是在 AI GPU 中使用的主記憶體儲芯片 HBM3 目前大多數是由 SK 海力士提供。去年 6 月份，SK 海力士的 HBM3 的率先正式量產，這讓 SK 海力士奪得了先機，供貨給英偉達。目前英偉達 GPU 中所使用的 HBM 90% 是由 SK 海力士供應的。
三星則有點大意了，HBM 市場的份額僅占 DRAM 市場的 1.5%，可能也是因為此原因，三星在 HBM 上沒有給予足夠的重視。不過随着其 HBM3 在今年下半年即将迎來大規模生產，三星也迎來了上車 AI 的發展機會。
後知後覺的三星，猶如猛獸蘇醒，正在加速向 AI 芯片市場進擊。據三星透露，目前他們已經向主要客户供應 HBM2、HBM2E 以及 HBM3（16 GB 和 12 GB），來及時提供滿足 AI 市場需求。其中，尤為值得一提的是，據悉，三星已經向英偉達提供了 16G 的 HBM3 樣品，該内存產品相比 SK 海力士，有更快的速度（6.4Gbps）和更低的功耗。
AMD 已經在其最新的 MI300 Instinct APU 中嵌入了三星的這款 HBM3，在生成式 AI 領網域，AMD 也來勢洶洶，這讓三星的 HBM3 芯片再添了一個強有力的客户。
目前三星的 HBM 產品主要有：
第一代 HBM2 内存，代号 Flarebolt；
三星電子 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：這款 HBM3 内存最初在原型階段發布，預計将于今年晚些時候量產。
但這還遠遠不夠，大模型應用 AI 芯片還需要具有更高性能和容量的 HBM 產品，三星也正在快馬加鞭的生產其更好級别高帶寬内存 HBM3P，它的傳輸速度将高達 7.2 Gbps，内存容量為 24G，代号為 "Snowbolt"。
三星負責芯片業務的設備解決方案部門總裁兼負責人 Kyung Kye-hyun 在本月早些時候的公司會議上表示：" 我們收到了客户對我們的 HBM3 產品的積極回應，三星将努力控制一半以上的 HBM 市場。" 三星公司還表示，到 2028 年，三星的内存芯片将成為人工智能超級計算機的 " 核心 "。
總之，HBM3 将成為三星用來攻占更多 AI 芯片市場的有力武器。業内專業人士分析，預計 HBM3 銷售将占三星 DRAM 銷售總額的 18%。
第二板斧：先進封裝
對于 AI 芯片而言，封裝技術也是很關鍵的一環。台積電能獨家代工英偉達的 A100/H100 GPU 芯片，主要是因為 CoWoS 先進封裝技術的加持。随着摩爾定律逐漸受到物理極限的制約，芯片的性能提升不再僅僅依賴于單一芯片的微縮，而是需要與高級封裝技術相結合。
AI 芯片面臨着處理海量數據的挑戰，尤其在深度學習和神經網絡任務中，需要快速有效地處理大規模的計算。通過采用先進封裝技術，例如 CoWoS，可以将不同芯片堆疊在一起，縮短芯片間的距離，提高數據傳輸速度，同時減少能量消耗和散熱問題。這種緊密的堆疊結構使得芯片内部的通信更加高效，進而顯著提升了 AI 芯片的整體性能，據了解，先進封裝技術能将 AI 芯片的效能提升 50% 或更高。
説起來，上一次獨攬蘋果手機代工訂單，台積電就憑借封裝技術（InFO）赢過三星一次。這一次，台積電又在 AI 芯片領網域中憑借 CoWoS 先進封裝技術上獨領風騷。然而，台積電沒有能力處理這些芯片所需的 2.5D 封裝的所有工作量。台積電先是產能不夠，将訂單外包給日月光和 Amkor 等，後為了吃下更多的 GPU 芯片訂單，台積電不惜斥資 900 億元在台灣新建了一個 CoWos 先進封測廠。台積電總裁魏哲家表示，人工智能預測在未來五年内以接近 50% 的年增長率增長，占台積電 1 成的營收。足見 AI 對台積電的重要性和吸引力。
台積電在先進封裝業務的暫時性產能不足正好給了三星施展拳腳的機會。先進封裝是此前三星忽略的部分，不過這幾年，三星在先進封裝上的步伐飛快，三星還在去年特意成立了先進封裝團隊（AVP），三星與台積電在封裝領網域的競争也比較焦灼。
在 AI 芯片中，三星的砝碼是其 I-Cube 2.5D 封裝。據三星官網的信息，三星的 I-CubeS 封裝技術憑借出色的翹曲控制，即使在使用大型中介層的情況下，也能帶來令人印象深刻的帶寬和令人驚嘆的性能。它的信号損失極低，同時内存密度也很高，同時還大大提高了熱效率的控制能力。三星在先進封裝技術上也具有顯著優勢。I-Cube 封裝技術使得三星又多了一個可以攻占 AI 市場的籌碼。
三星的 I-CubeS 2.5D 封裝
三星在 6 月 27 日的晶圓代工論壇發下豪語，不僅要提升封裝技術，還要建立相關生态體系，拟與台積電展開封裝大戰。
為了拿下英偉達的訂單，據報道，三星為英偉達制定了獨特的方案，大意是從台積電購買晶圓，再從三星内存部門購買 HBM3，最後利用公司的 I-Cube 2.5D 封裝，同時三星還将為這項工作特意調配大量工程師來負責這一項目。可以説是煞費苦心且誠意十足。消息人士稱，如果通過這筆交易，三星預計将能拿到英偉達約 10% 的 AI GPU 封裝量。接下來的關鍵就是三星的 HBM3 和 2.5D 封裝的質量能否復合英偉達的标準。
第三板斧：良率大進步
三星電子在 2023 年第七屆三星晶圓代工論壇（SFF）上公布了 AI 時代的代工願景，三星電子總裁兼代工業務主管 Siyoung Choi 博士表示：" 三星代工廠始終通過走在技術創新曲線的前沿來滿足客户需求，今天，我們相信我們基于環栅 ( GAA ) 的先進節點技術将有助于支持客户使用人工智能應用的需求。"" 确保客户的成功是我們代工服務最核心的價值。"
而随着近日三星的良率和制造水平的提升，也讓三星更加有了更大的底氣。Hi Investment & Securities 發表了一份名為《Samsung Foundry》的報告，報告中提到：預計三星電子 4 納米工藝良率超過 75%，而在今年年初的時候三星 4 納米良率是 50%。3 納米工藝良率超過 60%。作為對比，台積電的 4 納米良率約為 80%，3 納米良率為 55%。
相比較之下，三星的 4 納米良率已經近乎達到台積電的水平，而 3 納米甚至超過了台積電。據 businesskorea 報道，AMD 與三星電子的代工部門舉行了會議，讨論生產 4 納米工藝芯片。但是台積電在 3 納米業務上有蘋果這個大單，台積電将其 3nm 晶圓供應量的 90% 供應都給了蘋果。但三星并未公布出具有豐厚利潤的客户，此前三星最早的 3 納米客户曝光，中國加密貨币 ASIC 芯片廠商比特微采用了三星的 3nm GAA 工藝。
三星工程師持有公司首批 3nm GAA 批次
但無論如何，三星的 3 納米和 4 納米良率均已超過 60%，這意味着，這些制程的生產已經達到穩定水準。接下來就是慢慢的從台積電手中搶奪市場份額。
三星擁有擊敗台積電赢得大客户的 " 經驗 "。2015 年，三星先于台積電成功進入 14 納米工藝，并獲得了蘋果和高通的大部分訂單。但台積電在 7 納米以下的超精細制程上領先，此後，三星就一直被台積電壓着打。據 TrendForce 的數據統計，2023 年第一季度，晶圓代工市場份額中，台積電以 58.5% 再次遙遙領先，三星以 15.8% 位居第二，三星的提升空間還有很大。
今年 5 月，三星半導體部門總裁 Kyung Kye-hyun 在與大學生的一次談話中承認，該公司 " 落後 " 台積電最多兩年。這番言論在韓國媒體上廣泛傳播，對于一家長期以其技術領先地位為榮的公司來説，這是一次罕見的承認。不過他表示 :" 我們可以在五年内超越台積電。"
三星要搶占的可不僅僅是生成式 AI 芯片的市場，而是整個人工智能市場。今年一季度，三星在芯片業務上投資了 74 億美元，利潤卻驚人的下降了 95%，其中一部分就是用于服務人工智能行業的。三星正在擴大其其位于首爾以南約 40 英裏的平澤 ( Pyeongtaek ) 芯片制造園區以及德克薩斯州的一家芯片工廠的生產。三星表示，未來 20 年，它計劃與政府合作，實施一項 2300 億美元的計劃，在韓國建立一個芯片制造 " 巨型集群 "。
結語
綜上所述，對三星而言，AI 無疑是一個絕佳的發展風口。特别是在先進封裝和 HBM 上，三星有着顯著的優勢。但是，三星也面臨着來自同行的競争和市場份額的壓力。不論是機遇還是挑戰，都説明了 AI 芯片市場的巨大潛力。如何抓住這個風口，充分利用自身的優勢，克服前進中的難題，是三星在未來幾年中需要重點考慮和努力的方向。
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