三星未曾离开:深耕半导体上游产业链

分享到:

三星电子在站稳内存市场优势地位后,亦积极与IBM、意法半导体(ST)及格罗方德(GLOBALFOUNDRIES)策略合作,投入先进制程技术研发,藉此增强逻辑芯片和晶圆代工市场竞争力,并为集团所开发的终端应用产品提供差异化解决方案。

《国际电子商情》三星半导体
资策会MIC产业分析师陈景松

南韩最大资通讯(ICT)业者三星电子(Samsung Electronics),自1974年切入半导体领域,在1980~1990年代即快速赶上日本与美国,至今已成为全球动态随机存取内存(DRAM) 与NAND市场占有率最高的业者。另外,三星电子也积极将其半导体事业扩展至逻辑芯片制造领域,以抢食比内存市场更大的芯片商机。

从三星电子近期的产线布局动向可发现,三星电子对逻辑芯片产能之建置较为积极,对台湾晶圆代工产业而言,将会带来一定程度之挑战;但另一方面,三星电子对内存芯片产能之扩充明显较为谨慎,对台湾内存代工产业则是个利多局面。

三大事业群各有所长

三星电子共有三大事业群,分别为IT.Mobile、Consumer Electronics与Device Solution,在2013年全年营收约达228.7兆韩圜(约2,220亿4,000万美元),而三大事业群2013年营收占比分别为60.7%、 22.0%与29.6%(图1)。

1
 

图1 三星电子组织与事业部门营收比重(由于三星电子总营收包含其他业务之亏损,因此三大事业部门营收比重合计超过100%。)

IT.Mobile 事业群主要负责如笔记型电脑、智能型手机等资讯硬体产品,与行动手持设备之研发、生产与销售;Consumer Electronics主要负责如电视、冰箱、扫地机器人等消费性电子产品之研发、生产与销售;Device Solution事业群主要负责如内存、积体电路(IC)芯片、显示器面板等电子产品关键零组件之研发、生产与销售。

三星电子半导体事业泛指Device Solution事业群下,Memory部门和SYS.LSI部门之合称,其主要定位为提供三星电子内部IT.Mobile、Consumer Electronics等两大事业群生产终端产品时所需要之关键零组件,以降低终端产品关键零组件被外部公司垄断之风险;其次,也会对外销售以填满因三星 电子内部销售量不足所剩余的产能。

不过,近年随着智能手持设备热潮兴起,以及产品同质化情况愈趋严重,三星电子半导体事业所生产的关键零组件,也逐渐成为三星电子终端产品与其他竞争企业产品间得以产生差异化的关键。

生产工厂分布美中韩等地

三星电子半导体事业之产线,依部门区分有Memory部门的DRAM产线与NAND产线,以及SYS.LSI部门的逻辑芯片产线。

目前三星电子半导体事业生产工厂分布在美国、韩国、中国大陆等国家,美国工厂主要争取美国客户之晶圆代工订单,并生产自有品牌逻辑芯片产品;中国工厂主要着 眼于中国大陆客户所需要之NAND Flash Memory市场需求,未来以生产NAND固态硬碟(SSD)产品为主;南韩工厂负责生产所有产品线,并以南韩工厂为中心,进行全球产能配置与协调。

三星电子为缩短NAND Flash Memory/Storage Device产品上市时程,也在中国大陆西安园区内设置研发中心,并将研发重点放在市场潜力高之企业级SSD储存设备。

三星电子半导体事业之产品,有Memory部门的DRAM产品与NAND产品,并以“Green Memory”产品线做为Memory部门发展主轴;其次SYS.LSI部门有自有品牌逻辑芯片产品,以及晶圆代工服务等产品,且并行发展这两大产品线。

DRAM产线与产品

目前DRAM产品有四个工厂,均为12寸晶圆产线,且均建置于南韩华城园区,每月可投入总片数达三十九万五千片。2014年第一季,三星电子DRAM产线制 程以25奈米(nm)为主,占整体产能45%;其次为35奈米制程,占整体产能37%;其余28奈米、46奈米等制程占整体产能18%左右。2014年第 一季已成功量产4Gb 20奈米制程DRAM,未来将逐季增加其量产比重。

三星电子DRAM产品线主要有Computing DRAM、Consumer DRAM、Graphic DRAM、Mobile DRAM、多芯片封装(Multi Chip Package, MCP)等产品。

Computing DRAM主要应用于笔电、桌上型电脑、伺服器等资讯运算产品;Consumer DRAM主要应用于电视、导航、数位相机、数位摄影机、数位单眼相机(DSLR)等消费型产品;Graphic DRAM主要应用于笔电、桌上型电脑等可大量且高速执行绘图运算之资讯运算产品。Mobile DRAM主要应用于导航、平板电脑、智能型手机、功能型手机、笔电等行动资通讯产品;MCP主要应用于导航、平板电脑、智能型手机、功能型手机等行动资通 讯产品。

NAND之产线与产品

NAND产线在2012年原 有Fab12、Fab14、Fab16等工厂,因Fab14于 2012年转换为逻辑芯片工厂,不再生产NAND产品;此外,中国大陆西安厂正式于2014年第二季量产NAND产品,因此截至2014年,三星电子 NAND产线主要有建置于南韩华城园区的Fab12、Fab16,以及建置于中国大陆西安园区的西安厂等工厂。

三星电子NAND产线均为12寸晶圆产线,每月可投入总片数达四十三万五千万片,其中,西安园区不排除再建置两座每月可投入片数达十万片产能之NAND产线。

2014年第一季,三星电子NAND产线制程以19奈米为主,占整体产能55%;其次为21奈米制程,约占整体产能36%;16奈米制程约占整体产能9%左右;而10奈米级V-NAND先进制程将随西安工厂于2014年第二季正式量产而逐季增加其占比。

三星电子NAND产品线主要有符合嵌入式多媒体卡(eMMC)标准和通用快闪内存(UFS)标准的NAND Flash Card,以及SSD等产品。NAND Flash Card、SSD等产品将采用以10奈米级制程V-NAND技术生产之NAND Memory。NAND Flash Card主要应用于电视、导航、数位相机、数位摄影机、数位单眼相机、平板电脑、智能型手机、笔电等等消费性产品。

SSD主要应用于笔电、桌上型电脑、伺服器等资讯运算产品,以取代传统硬碟或与传统硬碟混合使用为主。有鉴于SSD之高读取速度、高稳定度、低散热、低耗能等优点,三星电子更看好适用于资料中心的企业级SSD产品之发展潜力。

逻辑芯片产线与产品

SYS.LSI 事业部门目前共有八座工厂,其中六座已投产,另有二座正在建置中。Fab5、Fab6、Fab7等三座工厂为8寸晶圆厂,S-Line、Fab14、 Line P1、Line P2、Line 17等五座工厂为12寸晶圆厂。Fab5、Fab6、Fab7等工厂之主要生产制程为40~100奈米;S-Line、Fab14、Line P1等工厂之主要生产制程为32奈米、28奈米、20奈米;而Line P2、Line 17仍在建设中。

Line P2厂原为NAND内存厂,2013年停产将生产设备更换为逻辑芯片制程设备,并预计在2015年投产,生产制程目前暂定为28奈米、20奈米;而 Line 17厂房为2013年所规画投资建设的新工厂,制程设备已于2014年第一季发包,也预计于2015年投产,生产制程目前暂定为14奈米鳍式场效电晶体 (FinFET)制程,以争取苹果(Apple)新一代A9应用处理器(AP)晶圆代工订单。

在自有品牌逻辑芯片产品部分, 三星电子逻辑芯片产品线有CMOS Image Sensor、Power IC、Display Driver IC、TCON IC(Timing Controller)、微控制器(MCU)、AP等产品,主要应用于电视、导航、功能型手机、智能型手机、笔电等消费性产品。

此外,三星电子也有可提供终端产品安全应用之Smart Card IC产品线,Smart Card IC为电子抹除式可复写唯读内存(EEPROM)/Flash型态之芯片,应用于确保电信通讯与行动安全之用户识别模组(SIM)IC、近距离无线通讯 (NFC)IC、机器对机器(M2M)IC,以及应用于确保金融交易安全之金融安全与认证(FSID)系统,也应用于确保资讯产品安全之信任平台模组 (TPM)、通用序列汇流排(USB)Tokens等产品中。

其次,在晶圆代工服务部分,三星电子在2010年,已经和 IBM、格罗方德 (GLOBALFOUNDRIES)、意法半导体(ST)等业者,导入IBM的28奈米制程技术,并进行半导体制造工厂同步化作业,晶圆代工客户不须重新 设计,就可在美国、韩国、德国等国家的多家厂房进行生产。三星电子在2011年和IBM签署专利交互授权协议,为客户提供20奈米以下高效能、低耗电之晶 圆代工服务。

三星电子在2014年更进一步和格罗方德签署策略合作计画,由三星电子提供14奈米FinFET制程技术,晶圆代工客户一样可以不须重新设计,就可以选择三星电子(韩国华城、美国奥斯汀)和格罗方德(美国纽约)的晶圆代工产线,以14奈米FinFET制程生产自家的芯片。

此外,在2014年也和意法半导体签署28奈米全耗尽型绝缘层覆矽(FD-SOI)技术多重货源制造全方位合作协议,以为采用28奈米FD-SOI制程的客户提供多重货源保障。

巩固产品优势 三星推进10奈米制程

以下分别就DRAM、NAND与逻辑芯片等产品的发展方向,解析三星电子在产品产能、技术等部分的未来动向。

DRAM产品发展方向

首先在产能规画部分,基于过往DRAM需求量高之桌上型电脑与笔记型电脑,其未来的成长动能已经不如过去,使得三星电子至今并无DRAM产品之产线增建或产能扩充规画。不过,整体产值仍可望随微细制程提升而持续成长。

第二,在制程提升部分,三星电子已经于2014年第一季首次量产20奈米制程4G DDR3 DRAM产品,未来所有产线将陆续升级至20奈米制程,而三星电子也将藉由改良型双重曝光(Modified Double Patterning)技术,将DRAM微细制程再提升至10奈米制程。

第三,在产品发展部分,Computing DRAM会聚焦于20奈米制程之DDR4产品;Mobile DRAM会聚焦于性价比更好之LPDDR4产品,未来将提高Mobile DRAM之生产比重,整体事业重心也将从Computing DRAM转移至Mobile DRAM。

第四,在产品技术部 分,三星将导入 3D IC矽穿孔(TSV)技术,以提高单一封装芯片密度与容量,并有效提升DRAM模组之传输速度与节能效果;与其他产品解决方案搭配的Solution DRAM(如Consumer DRAM、Graphic DRAM),将聚焦于错误管理运算与伺服器用内存子系统之开发。另外,三星将全方位开发次世代的内存产品,如磁性内存(MRAM)、可变电阻式内存 (ReRAM)、相变随机存取内存(PRAM)等,以确保该公司在次世代内存竞赛之技术优势。

NAND产品发展方向

首先在产能规画部分,三星电子目前已藉由中国大陆西安厂大幅扩大NAND整体产能,待中国大陆西安厂稳定量产之后,再视当时市场实际需求,不排除再于中国大 陆西安增建第二条、第三条V-NAND产线。而在南韩华城的Fab12、Fab16厂并无产能扩充规画,整体产能也可望随V-NAND技术导入而持续成 长。

第二,在制程提升部分,三星电子已经于南韩华城Fab16厂、中国大陆西安厂成功量产10奈米级V-NAND产品,三星电子短期并无将生产制程再提升至10奈米以下制程之计画。

第三,在产品发展部分,三星电子将生产符合UFS 2.0标准(传输速度达1.2GB、较现有eMMC 5.0标准传输速度快三倍)的NAND产品;SSD产品之发展重点则持续聚焦在适用于企业与资料中心的企业级SSD产品。

第四,在产品技术部分,三星电子目前V-NAND产品之堆叠层数为二十四层,未来将持续提升V-NAND产品堆叠层数,期待将堆叠层数增加至一百层以上。

逻辑芯片发展方向

首先在产能规画部分,目前正在建置中的美国奥斯汀Line P2厂以及南韩器兴Line 17厂预计将于2015年陆续投产,进而使三星电子逻辑芯片产能持续扩大。

第二,在制程提升部分,三星电子已经完成14奈米FinFET制程之技术开发,2015年新加入的德州Line P2厂以及南韩器兴Line 17厂,将直接导入14奈米FinFET制程,未来将再升级至10奈米制程;而其他产线也将视实际需要导入14奈米FinFET制程,不会所有产线均进行 制程升级。

第三,在产品发展部分,自有品牌逻辑芯片之CMOS Image Sensor将提升画素至2,000万以上;AP则继续发展内建通讯模组的产品(例如ModAP),以及更高效能、更低耗能之Exynos系列芯片,并将 Exynos系列芯片扩大应用于其他智能设备中;而晶圆代工服务则朝提供更先进技术、一站式专利授权与芯片设计支援等方向推进,以争取更多晶圆代工订单。

第四,在产品技术部分,三星电子的14奈米FinFET制程所采用之技术为LPE(Low Power Enhanced),2014年2月已完成制程认证,预定于2014年底或2015年投产。该公司将继续开发LPE升级技术--LPP(Low Power Plus)技术,以维持晶圆代工竞争力。

提升企业竞争地位 半导体角色日益吃重

三星电子的半导体事业2013年营收虽仅占总营收比重29.6%,但对其他部门的终端产品而言,却是拉大后位竞争者距离,缩小前方领先者差距,并强化重点终端产品差异化程度的重要角色。

三星电子的DRAM、NAND等内存产品制程,都较其他内存产品竞争者制程更为先进,可以提供终端产品最先进制程、效能最好、最节能的零组件。其逻辑芯片中的CMOS Image Sensor提供了更高画素的相机模组,AP则提供了更多运算核心的处理器。

三星电子多种资通讯产品,如Chromebook 2、Galaxy S3、Galaxy S4、Galaxy Tab S 10.5、Note2 N7100、Galaxy Note 3 Neo、Galaxy K Zoom、Gear 2等,均搭载Exynos系列芯片,若加入通讯模组、可取代高通通讯芯片的AP顺利开发量产,Exynos系列芯片对三星电子终端产品之重要性,将较现在更为关键。

继续阅读
备受看好的氧化镓材料,是什么来头?

日前,据日本媒体报道,日本经济产业省(METI)计划为致力于开发新一代低能耗半导体材料“氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持。报道指出,METI将为明年留出大约2030万美元的资金去资助相关企业,预计未来5年的资助规模将超过8560万美元。

解读半导体设备市场趋势

新冠肺炎对半导体、半导体生产设备的影响甚微,2021年二者都将回到正常的增长轨道。就原因而言,笔者推测如下:虽然新冠肺炎导致智能手机、数码家电、汽车等产品的需求严重下滑,然而,由于全球范围内远程办公的普及,PC终端、数据中心(Data Center)等的需求急剧扩大。

高通:将在普及价位的智能手机上实现5G

在面向5G手机的半导体领域,高通与中国华为技术旗下的海思半导体等企业竞争激烈。高通总裁强调,“将在普及价位的智能手机上实现5G”。透露了高通向广泛价位的智能手机供应5G半导体的方针。

Qorvo谈5G 半导体的进展

芯片组制造商、网络基础设施公司、设备 OEM 以及测试和测量公司多年来一直参与 5G 的研发和标准制订,随着 5G 设备的上市,收获的季节到了。今年市场涌现出各种消费者智能手机以及其他设备,从 5G 路由器和移动热点到物联网设备不一而足。

5G成半导体产业发展新动能 射频或成新的突破口

5G成半导体产业发展新动能 ,在智能手机销量下滑、汽车产业不景气的情况下,半导体产业的下一个发展动力在哪里?在近日于厦门举行的2019集微半导体峰会上,多位嘉宾认为,5G将真正给半导体产业发展带来大机遇,也为中国集成电路产业发展提供了新的机遇,其中射频将成为新风口。