被苹果、高通、英伟达抛弃 “三星”如何走到这一步？

近日，天风国际分析师郭明錤称，台积电将成为 2023 年和 2024 年的高通 5G 旗舰芯片的独家供应商。并认为 " 高通此举代表台积电的先进制程优势显著领先于三星直到 2025 年 "。
在三星连续两年为高通代工骁龙 888、骁龙 8 Gen 1，并遭到用户口诛笔伐后，高通已经在今年的骁龙 8 Gen 1 升级款骁龙 8+ Gen 1 上，转而使用了台积电 4nm 工艺制程。
此番选择台积电，意味着高通已经放弃过去两年对三星的 " 偏爱 "，全面倒向台积电。

无独有偶，在今年早些时候，英伟达也将其 7nm 制程的 GPU 芯片订单交给台积电，理由是 " 三星的良率 / 产量不佳问题 "。

但另一方面，三星又是世界上唯一一家能够在先进工艺（10nm 以下制程）上与台积电相抗衡的芯片代工厂。短短半年内便接连失去两大客户，对正在竞争 3nm 乃至 1nm 的三星代工来说，胜利的天平又往台积电倾斜了许多。
三星是二十一世纪以来成长最快的半导体晶圆代工厂，它曾经辉煌一时，如今的跌落也难言是暂时还是永久。
崛起于苹果三星 " 蜜月期 "
2005 年，三星的晶圆代工业务开始起步。在此前，三星的晶圆厂仅供生产自家的内存与闪存。
开拓代工业务的直接原因是 2005 年半导体业务利润腰斩，三星为了增加半导体部门的盈利而决定进入晶圆代工领域。但此时，行内已经山头林立。
直到 2009 年，三星在晶圆代工领域的份额依然不高，仅排名全球第九。但转机很快到来。
2010 年，苹果推出了首款自研芯片 A4 处理器。这颗奠定 iPhone 4 成为手机市场传奇产品的芯片，便由三星制造。这也是三星代工第一次为如此大的客户生产最顶级的移动芯片。

苹果当时选择晶圆代工经验尚不足的三星生产 A4 处理器芯片，主要原因是两者的合作由来已久，第一代 iPhone 到 iPhone 3Gs 的处理器都来自三星。


而从 2010 年开始，智能手机浪潮汹涌而至，大量移动终端厂商如雨后春笋般成立，苹果在手机界的号召力又为三星代工提供了强有力的背书。自此，三星开始在晶圆代工领域迅速步上快车道。
2013 年苹果将更多芯片代工订单交予三星，这也让三星首次闯入全球第四大晶圆代工厂的位置。
与苹果分道扬镳
然而好景不长，2014 年，由于苹果与三星的专利纠纷已经在全球开打，两家公司在智能手机领域的竞争也日益白热化。最终，苹果不愿一边花钱，一边培养竞争对手，于是将 A8 芯片的代工订单交给了台积电。
但次年的 A9 芯片却引发了最大争议，原因是 A9 不仅由三星和台积电分别代工，且两者采用的制程不相同，三星采用 14nm 工艺，而台积电则是 16nm 工艺。
有媒体实测发现，三星的 14nm 工艺在制程上更加先进，理应发热与功耗更低。但实测结果却显示三星代工的 A9 发热更严重，续航也相比台积电版本更差。
也许是从这件事上早早预料到了三星工艺的问题，在此之后，苹果再未找三星代工 A 系列芯片。而这也是苹果少有的，只选一家供应商的例子。在屏幕、镜头等其他零部件方面，苹果通常都会同时采用两家及以上供应商。
一边倒地选择台积电，足以看出苹果对三星已经完全失去信任。
同是 2015 年，第一款被称为 " 火龙 " 的高通骁龙 810 诞生了。这颗由台积电最先进的 9nm 工艺打造的处理器，发热量前所未有。对手的失误重新给了三星新机会。
同一年，三星放弃过去旗舰机 " 骁龙 + 猎户座 " 的双搭配，在全球销售的 Galaxy S6 系列机型上均搭载了自研的 Exynos 7420 处理器。


三星 GalaxyS6 系列
这款机型也成为当年，乃至至今安卓高端机的销量 " 天花板 " 之一。据花旗银行估计，三星 Galaxy S6 系列 2015 年全球出货量可能达到 4600 万台以上。
随后数年，三星与台积电展开旷日持久的大战。在制程工艺与价格战上打得有来有回。
2018 年，三星终于成为全球第二大晶圆代工厂，份额约为 18.5%。而此时台积电已占据全球晶圆代工的半壁江山，份额将近 50%。
折戟 5nm
2020 年 12 月 1 日，采用三星 5nm 工艺的骁龙 888 发布，随后的故事我们大概都知道了。
在搭载骁龙 888 的新机发布后，多家媒体纷纷测出骁龙 888 惊人的发热与功耗。
数码博主极客湾发现，在相同条件的游戏测试下，骁龙 888 的功耗远高于台积电 5nm 工艺生产的苹果 A14 和麒麟 9000 处理器，骁龙 888 的功耗达到 4.0W，而苹果 A14 与麒麟 9000 仅为 2.9W 和 2.4W。


有行业媒体分析认为，尽管同为 5nm 工艺，但两家代工厂的晶体管密度仍有所不同。台积电的 5nm 工艺为 1.73 亿颗晶体管 / 平方毫米，而三星的工艺仅达到 1.27 亿，低了近 27%。
三星向高通承诺 " 下一代工艺将获得改进 "，于是高通选择了相信，并继续将 4nm 工艺制程的骁龙 8 Gen 1 押注在了三星身上。
然而，尽管骁龙 8 Gen 1 基于更先进的三星 4nm 工艺打造，但功耗和发热依旧十分糟糕。
于是，两年间高通和三星代工都成为了安卓手机市场的众矢之的。
投资、技术、信任的三方溃败
对于三星代工出现的问题，韩国本土媒体 BusinessKorea 总结了三大原因。换而言之，行业龙头台积电在这三个方面都遥遥领先三星。
首先是在投资上，台积电在晶圆代工领域的投资约为三星的三倍。投资额的差距导致了技术鸿沟。这一部分表现在不同制程工艺中晶体管数量的差别，以及芯片良率的问题。
如上文中提到，三星 5nm 制程的晶体管数量远远落后台积电 5nm 制程，这直接导致了三星代工芯片在功耗和性能上先天劣于台积电。


良率问题亦是三星的心头之患。据报道，三星 5nm 制程芯片的良率甚至低于 50%。今年年初，三星内部更曝出芯片良率造假的丑闻。
据报道，三星晶圆代工厂管理层编造 5nm 与 4nm 芯片良率，以此降低投入至研发制造改进良率的经费，并将预算用作其他业务。
消息显示三星制造的 4nm 骁龙 8 Gen 1 良率仅 35%，大幅低于预期。有半导体从业者表示，三星一直以来都有虚报良率的习惯，但因三星以良好芯片计价，损坏芯片不计价的方式向客户收费，同时大量采购机台扩大整体产能弥补低下的良率，一定程度上维持了对客户的吸引力。
但是进入 EUV 时代（超紫外线平板印刷术，7nm 制程以下的芯片多采用该技术印刷）后，荷兰 ASML 公司大部分机台交付给了台积电。三星缺乏机台的同时，良率也并未得到改善。
这不仅导致了三星在出货 5nm 和 4nm 芯片的效率极慢，同时毛利更低。甚至比不上联电、中芯国际等二线晶圆代工厂。
最后一个原因则是三星无法赢得企业客户的信任。因为三星电子同时是一家生产智能终端 SoC 以及智能手机的厂商。例如苹果若将 A 系列芯片继续交给三星负责生产，就将时刻面临芯片技术和信息泄露问题，而专精于代工业务的台积电则完全无需担心。
因此，三星证券也建议三星电子拆分晶圆代工部门，并且单独在美国上市。但前提是应该在三星的代工业务确保站稳脚跟后，拆分业务才能被考虑，因为三星更为成熟的内存业务为晶圆代工部门贡献了大量资金。
争夺未来：3nm、1nm
2019 年时，三星电子声称，要在 2030 年前在半导体领域赶超排名第一的台积电，赌注是更加先进的 3nm 和 1nm 工艺制程。
今年 6 月 30 日，三星电子发布公告称，已开始量产基于 GAA 晶体管（Gate-All-Around FET，全环绕栅极）结构的 3nm 芯片。这意味着三星抢先台积电，成为全球第一家实现量产 3nm 制程的厂商。
根据三星公布的数据，与 5nm 制程相比，3nm 制程可以降低 45％的功耗、提升 23％的性能和缩小 16％的芯片面积。
虽然纸面参数依然好看，但曾经的合作伙伴高通在看到台积电代工的骁龙 8+ gen 1 的优异表现后，已经选择放弃未来两年与三星的合作。另外一个先进制程的大客户英伟达也离三星远去。


据爆料，三星 3nm 的首个客户，将会是中国加密货币挖矿用芯片设计公司。
就目前来看，除了三星自家的 Exynos 芯片，已经没有主流移动终端芯片可以代工了。而它们又是目前检验先进制程最有力的载体。
从这一点来看，三星要重新赢回失去的客户，恐怕还有很长的路要走。 来源: ZAKER