被“詛咒”的半導體龍頭

三星和英特爾的日子這兩年都不太好過。

三星2023年財報中，該年營業利潤爲6.54萬億韓元，比上財年減少85％，利潤水平創下了15年來新低，尤其是三星的半導體部門，雖然在第四季度虧損收窄，但2023年三星半導體業務全年虧損仍高達14.88萬億韓元，作爲對比，2022年同期盈利23.82萬億韓元，差距高達近40萬億韓元。

隔壁英特爾也沒好到哪裏去，英特爾2023年營收爲542.3億美元，較2022年的630.5億美元下跌14%，淨利潤爲16.89億美元，相較2022年的80.14億美元暴跌78.92%。

要知道，三星和英特爾在進入最近幾年，一直在半導體市場裏爭着第一和第二的位置，兩位當了二十余年的霸主，如今卻好像走在一條下坡路上。

是半導體下行周期使然，還是挑战者在撼動它們曾經牢不可破的城牆呢？還是半導體龍頭這個位置已經被“詛咒”了？

AMD和英特爾

對於AMD來說，21世紀的頭十年表現得喜憂參半。

在AMD第二任CEO魯毅智的主導下，AMD選擇了自研AMD64架構，並於2003年推出面向服務器和工作站的Opteron (皓龍) 處理器、面向台式電腦和筆記簿電腦的 AMD 速龍64 處理器以及提供影院級別計算性能的速龍64 FX處理器，由於英特爾在安騰(Itianium)架構的判斷失誤，AMD一度在和英特爾處理器的競爭中佔得上風。

但也是在魯毅智的主導下，2006年，AMD宣布以54億美元（以42億美元現金和5700萬股AMD普通股）並購顯卡廠商ATI，AMD市值此時市值僅有88億美元左右，爲了湊夠42億美元現金，AMD還向摩根士丹利舉債借了25億美元，最終完成了這筆龐大的收購。

CPU＋GPU的未來愿景看似美好，但勢單力薄的AMD很快就遇到了大難題，一邊是英特爾，一邊是英偉達，兩线作战的AMD根本無力招架來自這兩家的迅猛攻勢，變賣各種部門，出售晶圓廠， K10、推土機、打樁機、壓路機，各類CPU架構層出不窮，但一直難有起色。

AMD的衰落，讓英特爾過上了好日子。2006年，AMD處理器在x86服務器市場的份額曾達25%，但到2014年，已縮減到不足3%，而英特爾此時幾乎壟斷了整個服務器市場。至於消費端，英特爾也佔據了移動電腦芯片90%的市場份額，桌面電腦芯片83%的市場份額。

從2007年到2016年這十年時間，是英特爾大把收錢的時期，不管是毛利率還是淨利率都高於英偉達與AMD，這還是建立在它的營收規模遠大於其他兩家的基礎之上的，雖然英特爾錯過了手機芯片的風口，但它似乎光靠服務器和消費市場，就已經能高枕無憂。

2009 年至 2012 年，英特爾在CPU方面大發神威，基本上將AMD趕出了服務器市場，英特爾也因此獲得了巨大的定價權和利潤權，OEM廠商們只能看英特爾的臉色過活。

這種躺着數錢的生活固然美好，但也帶來了新的問題，一旦有具備優勢的競爭對手出現，被英特爾視爲錢袋子的OEM就會轉投另一家廠商，這一伏筆早已埋下，即使英特爾沒有犯下10nm和7nm制程工藝上的失誤，高達97%的服務器市場份額也不會保持更長時間。

2017 年 2 月 22 日，AMD新任CEO蘇姿豐在發布會上公布了自 K8 時代之後最令人印象深刻的處理器——銳龍，其中包括 1800X、1700X 和 1700 三款處理器，在消費級市場打響了第一槍，雖然它們的性能沒有完全趕上英特爾，但卻有一個英特爾無法比擬的優點——便宜，相同定位的銳龍只賣酷睿的一半價格，試問又有哪一位消費者不會心動呢？

同樣的情況出現在了服務器市場當中，AMD在2017年6月正式發布了面向服務器市場的第一代EPYC(霄龍)處理器，憑借多核設計、PCIe 擴展選項以及原始內存帶寬等優勢，一掃此前在服務器市場的陰霾。

相較於紙面上的技術優勢，主要 OEM 廠商在展會上對 AMD EPYC 的堅定支持，才讓更多人意識到，服務器市場的風向變了。蘇姿豐在發布會上與惠普執行副總裁兼總經理 Antonio Neri 共同展示了基於 EPYC 的新型惠普服務器以及與英特爾 Xeon 平台相比在雲服務、軟件定義存儲和數據分析方面的具體優勢。

此外，戴爾/EMC服務器總裁兼總經理 Ashley Gorakhpurwalla 與 AMD 企業、嵌入式和半定制部門高級副總裁兼總經理 Forrest Norrod還共同推出了戴爾/EMC PowerEdge 服務器，並展示了 AMD 的一些新安全加密虛擬化技術，以及 EPYC 在戴爾/EMC 第 14代PowerEdge 服務器中具有更高核心數和更靈活擴展選項的單插槽服務器優勢。

不僅是惠普和戴爾，AMD還獲得了獨立硬件和軟件供應商的支持，如 SuperMicro、Xilinx、VMWare、Red Hat 和 Microsoft 等也都紛紛加入其中，AMD從這場發布會开始，正式打響了服務器領域的反擊战。

對英特爾來說，這幾乎是一個死局，在先進制程和移動市場上的失利雖然讓它感覺有些不爽，但在服務器市場上的節節敗退，才讓這位霸主真正感受到了痛徹心扉。

2021年2月，帕特·基辛格上任英特爾第八任CEO，經歷了創始人戈登-摩爾（Gordon Moore）和安迪-格魯夫（Andy Grove）的他是一位技術老兵，他曾在英特爾推動了關鍵行業技術（如 USB 和 Wi-Fi）的創造，還在酷睿和至強系列中發揮了關鍵作用。

他提出了在四年內實現五個工藝節點的目標，未來將和台積電和三星在先進制程代工市場中展开競爭，甚至可能有機會佔據較大份額，但對於英特爾來說，隨着AMD和Arm的崛起，以及更多雲服務廠商選擇自研芯片，過去它在服務器市場裏躺着賺錢的時光，注定只能成爲一種美好回憶。

現在的英特爾，想要恢復往日的輝煌，只能把希望寄托於AMD、英偉達和台積電等對手的集體衰落，但這顯然是不可能的，即便是恢復該有的營收和盈利水平，也要付出更多的努力才行，就像數年前的AMD一樣，英特爾也要走一條漫長而又痛苦的荊棘之路。

三星和海力士

對比英特爾，三星半導體的業務要顯得更加駁雜，從手機處理器到代工廠，從影像傳感器到DRAM和NAND，龐大的帝國讓它一度超越英特爾，問鼎全球半導體市場。

如今的它卻節節敗退，甚至在內存市場上險些被SK海力士所超越，這背後當然有很多因素影響，如5nm制程代工的萎靡，以及獵戶座處理器設計的失敗，但最致命的恐怕還是HBM。

HBM的歷史可以追溯到十多年前，AMD在收購ATI後，开始研究更先進的顯存技術，當時的GDDR陷入到了內存帶寬和功耗控制的瓶頸，而AMD就打算用先進的TSV技術打造立體堆棧式的顯存顆粒，讓“平房”進化爲“樓房”，通過硅中介層讓顯存連接至GPU核心，最後封裝到一起，實現顯存位寬和傳輸速度的提升。

當時AMD的合作夥伴就是SK海力士，經過多年研發後，兩家廠商聯合推出了初代HBM產品，這一產品也被定爲了JESD235行業標准，初代HBM的工作頻率約爲1600 Mbps，漏極電源電壓爲1.2V，芯片密度爲2Gb（4-hi），帶寬達4096bit，遠超GDDR5的512bit。

新技術的誕生並非一帆風順，AMD後續在消費端顯卡裏取消了HBM顯存，而海力士也沒有因爲這一新內存標准而獲利，此時三星卻找到了機會，通過這一通用的行業標准，三星成爲了英偉達Tesla P100顯卡中HBM2顯存的供應商，這也成了三星的高光時刻之一。

但三星在HBM上的優勢並未保持多久，2021 年 10 月，海力士率先量產HBM的第四代產品——HBM3，截至目前，SK海力士幾乎包攬了英偉達的HBM3的供應，曾經更快量產HBM2的三星，卻還沒有明顯的HBM3的供應表現。

問題出在了哪裏呢？

原來在HBM這項技術上，三星和SK海力士各自採用不同的封裝方法。SK的選擇是回流焊成型底部填充 (MR-MUF) 方法，在烤箱中同時烘烤所有層，而三星則採用了熱壓縮非導電膜 (TC NCF) 技術，在每層之間用薄膜堆疊芯片。

SK海力士的 MR-MUF 技術可一次性封裝多層 DRAM。在 DRAM 下方，有用於連接芯片的鉛基“凸塊”，MR 技術涉及加熱並同時熔化所有這些凸塊以進行焊接。連接所有 DRAM 後，將執行稱爲 MUF 的工藝來保護芯片，通過注入一種以出色的散熱性而聞名的環氧密封化合物來填充芯片之間的間隙並將其封裝起來，然後通過施加熱量和壓力使組件變硬，從而完成 HBM。SK海力士將此過程描述爲“像在烤箱中烘烤一樣均勻地施加熱量並一次性粘合所有芯片，使其穩定而高效。”

三星的 TC NCF 被稱爲“非導電薄膜熱壓”，與MR-MUF略有不同。其每次堆疊芯片時，都會在各層之間放置一層非導電粘合膜。該膜是一種聚合物材料，用於將芯片彼此隔離，並保護連接點免受衝擊。三星逐步降低了 NCF 材料的厚度，將其降至 12 層第五代 HBM3E 的 7 微米 (µm)。三星表示：“這種方法的優點是可以最大限度地減少隨着層數增加和芯片厚度減小而可能發生的翹曲，使其更適合構建更高的堆棧。”

但三星顯然出現了判斷失誤，TC NCF遠不如MR-MUF來得穩定，據海外分析師表示，三星HBM3芯片的生產良率約爲10%~20%，而SK海力士的HBM3良率可達60%~70%。

也有業內人士表示：“三星似乎在用於 HBM 封裝的 TC-NCF 工藝中面臨產能問題，僅僅因爲他們在內存半導體領域的主導地位，就認爲他們的技術天生就適用，這種想法已經過時了。三星的HBM3E樣品的功耗是SK海力士的兩倍多，這些問題導致人們批評其性能相對於功耗太低。”

而路透社在5月24日報道也印證了這些問題，據知情人士稱，三星最新的HBM芯片尚未通過英偉達的測試，原因是存在發熱和功耗問題。這些問題不僅影響到了三星的 HBM3 芯片，也影響到這家韓國科技巨頭打算在今年推向市場的HBM3E 芯片。

韓國成均館大學化學工程系的權錫俊教授表示：“TSV（硅通孔）對於 8 層及以上的 HBM 封裝至關重要，但三星尚未妥善管理這一級別的量產質量控制，導致即使在 12 層時也會出現預期的挑战。”他補充道， “盡管三星的 TC-NCF 系列在理論上隨着多層的改進而有所改善，但實現高良率封裝仍然具有挑战性，尤其是在更高的層數中。”

在市場判斷上的失誤很容易解決，但在技術路线上的失誤恐怕就沒那么容易糾正了，這也可能是三星5月21日宣布半導體部門緊急換帥的原因之一，新任負責人全永鉉之前就處理過SDI在三星Note7手機電池發熱起火的危機，讓有半導體經驗的他來當救火隊員，算是一個相對合適的選擇。

另外，根據 Merits Securities 的數據，今年第一季度，SK 海力士佔據了 59% 的 HBM 市場份額，而三星電子佔據了 37%，但三星佔據這些市場份額並非是它的產品獲得了多少客戶的認可，而是海力士承載不了太多的HBM訂單。

在HBM上的失敗甚至導致了三星電子半導體部門內部出現了“SK海力士分包商”這樣的的自嘲說法。"有很多人說，SK 海力士已經成爲 HBM 市場的全球主要供應商，而三星已經淪落到只能接受 SK 海力士無法完成的多余訂單的境地，"三星 DS（設備解決方案）部門的一名員工說，“我經常和同事們談論，昔日半導體強國的好日子已經一去不復返了，缺乏領導力，無法解讀市場趨勢並爲之做好准備，這才是問題所在。”

在各種有關三星HBM不行的消息漫天飛的當下，三星所發表的“正在按計劃順利進行”的聲明，多少顯得有些蒼白無力。

數十年來一直在內存中處於領導地位的三星，因技術的失誤而被海力士拉近了差距，甚至可能因此而導致衰落，隨着它的代工競爭對手台積電與SK海力士籤署HBM相關協議，开始進軍內存半導體領域，這種危機感顯然會進一步加重。

在AI時代裏， HBM這樣的定制內存成爲了內存關鍵，即使是相對弱勢的美光，近兩年也开足了馬力追趕，曾經在傳統的DRAM和NAND裏叱吒風雲的三星，卻顯得有些措手不及，它的好日子也已經到頭了嗎？