Trotz massiver Investitionen scheinen die Chipgeschäfte von Samsung ins Wanken zu geraten

Als einer der größten vertikal integrierten Chaebols Südkoreas (ein großes Industriekonglomerat, das von einer Einzelperson oder Familie in Südkorea geführt und kontrolliert wird) kann Samsung mehr Geld in sein Halbleitergeschäft investieren als fast jedes andere Unternehmen und führende Prozesstechnologien vor allen anderen übernehmen . Aber das bedeutet nicht, dass Samsung ein Technologieführer in der Herstellung von Logikchips oder Speicher ist. Tatsächlich liegt es in Bezug auf Leistung und Kosten hinter TSMC, Intel und Micron zurück.

Samsung gab im Zeitraum 2017–2020 93,2 Milliarden US-Dollar für die Erweiterung seiner Halbleiterproduktionskapazität für seine Speicher- und Foundry-Divisionen aus, mehr als Intel und TSMC investierten. Darüber hinaus gab das Unternehmen Milliarden für die Erforschung und Entwicklung neuer Prozesstechnologien aus. Aufgrund extremer Ausgaben waren Samsung Foundry und Samsung Semiconductor die ersten, die 2018 die Extrem-Ultraviolett-Lithografie (EUV) für die Logikproduktion und 2021 für die DRAM-Produktion einführten.

Aber der Einsatz der neuesten Lithografiewerkzeuge bedeutet nicht, dass die Geschäftsbereiche Gießerei, Speicher und Chipentwicklung des Unternehmens garantiert florieren werden. Tatsächlich sagte ein Samsung DRAM-Ingenieur in einem Blogbeitrag, dass die umstrittene Unternehmenskultur des Unternehmens ein Grund dafür sein könnte, warum seine Halbleitergeschäfte in den letzten Jahren mit Problemen konfrontiert waren, berichteten Berichte DigiTimes.

Gießereiknoten

Die EUV-Lithographie soll Multi-Patterning reduzieren, Ausbeuten steigern, Zykluszeiten verkürzen und letztendlich die Leistung steigern und Kosten senken. Aber Samsung Foundry hat es versäumt, mit seinen Fertigungstechnologien 7LPP, 5LPE und 5LPP viele zusätzliche Kunden zu gewinnen. Der einzige große EUV-Gewinn des Unternehmens waren Aufträge von Qualcomm. Im Gegensatz dazu verwendete Nvidia nur den 8LPP-Knoten von Samsung, eine hochentwickelte Technologie der 10-nm-Klasse, die nur die Lithographie im tiefen Ultraviolett (DUV) verwendet.

Im letzten Jahr oder so tauchten Gerüchte auf, dass die 4-nm-Erträge von Samsung niedrig waren und der Knoten die Erwartungen nicht ganz erfüllt hatte. Wie andere Vertragshersteller von Halbleitern äußert sich Samsung Foundry nicht zu Ausbeuten, teilweise weil sie Geschäftsgeheimnisse für sich selbst und seine Kunden sind. Als Qualcomm die Produktion seines Snapdragon 8 Gen 1 SoC von der 4-nm-Klasse-Technologie (4LPE oder 4LPP) von Samsung Foundry auf einen der N4-Knoten von TSMC verlagerte, konnte es seine Taktraten erhöhen und gleichzeitig seinen Stromverbrauch senken (d. h. die Leistung erheblich steigern). pro Watt), was zeigt, dass 4LPE/4LPP zumindest in Bezug auf die Leistung pro Watt deutlich weniger wettbewerbsfähig ist als sein direkter Konkurrent. Eine Sache, die man hier im Auge behalten sollte, ist, dass die 4-nm-Fertigungsprozessfamilie von Samsung Foundry der EUV-Knoten der dritten Generation des Unternehmens ist, und aufgrund der Tatsache, dass sie hinter einer konkurrierenden Technologie steht, können wir einige ungünstige Schlussfolgerungen über die tatsächlichen Fähigkeiten von Samsungs 7LPP, 5LPE ziehen und 5LPP.

Eine der wenigen indirekten Bestätigungen über unzureichende Spitzenerträge bei Samsung Foundry wurde bereits im April enthüllt, als der Marketingchef der LSI-Abteilung von Samsung im Voraus Ertragsverbesserungen für Flaggschiff-SoCs ankündigte.

„Im zweiten Quartal erwarten wir ein deutliches Wachstum unseres SoC-Angebots, angeführt von Ertragsverbesserungen für Flaggschiff-SoCs und der Aufnahme von Produkten der Mittelklasse in unser Sortiment“, sagte Kenny Han (via Alpha gesucht).

In den letzten Wochen gab es Gerüchte gewesen das Ausbeute an Chips Die unter Verwendung des 3GAE-Knotens von Samsung Foundry (3-nm-Klasse, Gate-Allround-Transistoren, früh) hergestellten Knoten erfüllten ebenfalls nicht die Erwartungen, aber wenn man bedenkt, dass die „frühen“ Knoten des Unternehmens normalerweise fast ausschließlich von der LSI-Abteilung des Unternehmens verwendet werden und letztere kaum teilt Alle Details mit Dritten, wir haben keine Ahnung, wie wir die Gerüchte auch inoffiziell überprüfen können. Offiziell sagt Samsung nur, dass es einen neuen Ablauf implementiert habe, um die Time-to-Yield ausgehend von seinen 3-nm-Klasse-Knoten zu beschleunigen.

„Wir haben das Node-Entwicklungssystem von 3 nm verbessert“, sagte ein Vertreter von Samsung. „Wir haben jetzt eigentlich für jede Entwicklungsstufe einen Nachweis. Dies wird uns helfen, die spätere Hochlaufphase der Ausbeute zu verkürzen, unsere Rentabilität zu verbessern und auch eine stabilere Versorgung sicherzustellen.“

Angesichts der Tatsache, dass Halbleiterunternehmen geschickt darin sind, ihre Geheimnisse zu wahren (und Samsung ist wahrscheinlich geheimnisvoller als viele andere), können wir uns nur über die Gründe für die angeblich schlechten Erträge von Samsung Foundry wundern. Typischerweise scheitern Unternehmen, wenn sie sich zu ehrgeizige oder zu mittelmäßige Ziele setzen. Mit den 7-nm- und fortschrittlicheren Nodes von Samsung Foundry setzte das Unternehmen auf die Verwendung von EUV, und um es 2018 einzusetzen, musste es eine Reihe von proprietären Technologien und Produktionsmethoden einführen (z Auswirkungen auf die Erträge).

Im Gegensatz dazu verwendete TSMC 2018 keine EUV-Tools für seinen N7-Knoten und bot EUV-Schichten mit seiner nachfolgenden N7+-Technologie erst 2019 an, nachdem Schluckaufe des ursprünglichen Prozesses entweder gelöst oder zumindest identifiziert wurden und als EUV-Tools ausgereift waren. TSMC ist bekannt für seine eher konservative Herangehensweise an die Entwicklung von Prozesstechnologien sowie die Verwendung neuer Tools, was seinen Kunden viel Vorhersehbarkeit bietet. Vorhersehbare Vorteile (auch wenn sie nicht dramatisch sind) zusammen mit vorhersehbar hohen Erträgen sind vielleicht die Gründe, warum TSMC Aufträge von Technologiegiganten wie Apple und AMD erhalten hat, die bei der Einführung neuer Prozesstechnologien unterschiedliche Taktiken verfolgen.

DRAM-Knoten

Aber die Foundry-Sparte von Samsung war nicht die einzige Geschäftseinheit, die große Wetten auf EUV setzte. Samsung Semiconductor hat die ersten Test-DRAM-Chips, die auf seinem D1x, einem EUV-verbesserten Prozess, hergestellt wurden, Anfang 2020 an seine Kunden ausgeliefert, aber die Technologie wurde nicht für die Massenfertigung eingesetzt. Stattdessen begann Samsungs DRAM-Geschäftseinheit Ende Oktober 2021 mit der Auslieferung von Speicherchips, die mit seinem D1a-Knoten (der EUV-Tools für fünf Schichten verwendet) hergestellt wurden.

Samsungs D1a ist der DRAM-Knoten der 4. Generation der 10-nm-Klasse des Unternehmens, auch bekannt als 13-nm. Die Entwicklung dieses Knotens dauerte eine ganze Weile und ließ es sowohl von Micron (das im Juni 2021 mit der Auslieferung von 1a-basierten DRAM-ICs begann) als auch von SK Hynix (das im Juli 2021 mit der Produktion von 1a-DRAMs begann) zurück.

Micron beabsichtigt, seine 1a-Fertigungstechnologie (die überhaupt kein EUV verwendet) für alle von ihm gelieferten DRAM-Typen zu verwenden, und hat diesen Knoten Medienberichten zufolge bereits weit verbreitet. Infolgedessen hat Micron Samsung nicht nur mit seinem 1a-Prozess geschlagen, sondern es auch mit dem Tempo seiner Einführung hinter sich gelassen. Infolgedessen ist der Speicher von Micron billiger in der Herstellung, was besonders vorteilhaft ist, wenn es um DDR5-ICs geht, die physisch größer sind als DDR4-Chips mit derselben Kapazität und auf demselben Knoten produziert werden.

Im Laufe der Zeit könnte Samsung aufgrund seiner umfangreichen Erfahrung mit EUV-basierten DRAM-Prozesstechnologien die Führung wiedererlangen, aber im Moment scheint das Unternehmen das Spiel nicht anzuführen. Interessanterweise sieht Micron die Verwendung von EUV-Werkzeugen aufgrund der EUV-Scannerkosten, der begrenzten Produktivität von EUV-Geräten, der unvollkommenen Gleichmäßigkeit der kritischen Dimension (CD) und der längeren Zykluszeiten als Nachteil an.

Um die Konkurrenz zu überholen, beabsichtigt Samsung, die 1b-Prozesstechnologie zu überspringen und sich stattdessen auf 1c (11nm) zu konzentrieren, so die DigiTimes Bericht, der den Ingenieur zitiert. Diese Informationen wurden im April dementiert, aber die Pläne neigen dazu, sich zu ändern.

„Ich denke, es ist fair zu sagen, dass unser 12-nm-Entwicklungsplan stabil durchgeführt wird und die nachfolgenden Knoten ebenfalls gemäß unserer mittel- bis langfristigen Technologie-Roadmap entwickelt werden“, sagte ein Vertreter von Samsung.

LSI-Geschäft

Aber Samsung hat einen Vorteil gegenüber Micron, SK Hynix und TSMC. Es verkauft viel mehr als nur Speicherchips und Halbleiterfertigungsdienste. Es verkauft alle Arten von Unterhaltungselektronik, einschließlich Smartphones, die über 1.000 US-Dollar pro Stück kosten, oder Fernseher, die deutlich mehr kosten. Daher bleibt Samsung profitabel, selbst wenn seine Erträge nicht so hoch und seine Kosten nicht so niedrig sind.

Das Problem mit mittelmäßigen Knoten und Erträgen besteht jedoch darin, dass sie die Leistung und Fähigkeiten von Samsungs eigenen System-on-Chips (SoCs) beeinträchtigen, die möglicherweise nicht die Erwartungen erfüllen. Dies geschah mit dem Exynos 2200, der nicht schneller war als der Snadragon 8 Gen 1 von Qualcomm, der mit derselben Prozesstechnologie hergestellt wurde.

Zusammenfassung

Während Samsung ein Vermögen für sein Halbleitergeschäft ausgeben kann, garantiert dies nicht seinen Erfolg. In den letzten Jahren haben wir verschiedene direkte und indirekte Beweise dafür gesehen, dass das Halbleitergeschäft des Unternehmens Probleme hat. Das Auftragsfertigungsgeschäft von Samsung Foundry wächst nicht so schnell wie das seiner Konkurrenten, während seine Knoten hinter den Erwartungen zurückbleiben. Samsung Semiconductor war mit seinem 1a-DRAM-Fertigungsprozess mehrere Monate hinter seinen Konkurrenten zurück, während die Leistung von Samsungs LSI-Flaggschiff-SoCs im Vergleich zu seinen Konkurrenten geringer ist.

Wie andere große Unternehmen ist Samsung sehr langlebig und verfügt über genügend finanzielle, intellektuelle und technologische Ressourcen, um viele Herausforderungen zu überstehen. Das einzige Problem ist, wann dies geschieht und ob das aktuelle Management des Unternehmens dieser Aufgabe gewachsen ist.