三星的又一次豪赌 为什么称三星为"赌徒"

将三星称为 " 赌徒 " 一点不为过，尤其是在存储领域。2000 年代三星通过一次又一次赌徒式的逆周期投资，在 DRAM 市场的衰退中，先后击败德国巨头奇梦达和日本 " 国家队 " 尔必达，登上了存储龙头地位。如今，半导体行业下型周期来临，这场戏似乎又在上演？

逆周期投资，让三星饱尝甜头

三星由李秉喆创办于 1938 年，做过贸易、制糖、化肥、电视等等，三星的商业帝国几天几夜也说不完，在此不做过多赘述。三星的半导体业务可以追溯到 1974 年，彼时三星的会长李秉喆和李健熙自掏腰包出资入股 Hankook 半导体。到 1977 年底，该业务完全合并，成为三星半导体。 [ 1 ]

李秉喆和李健熙知道，当涉及到芯片，Fab 资本支出是第一位的，如果时机正确，利润随之而来。如果在需求出现时没有足够的晶圆厂产能，即使是最好的芯片设计也无法成功。1979 年，三星建立了一个具有 16K DRAM 能力的 VLSI 晶圆厂。随后三星想进行竞争性的研究，于是四处寻求 DRAM 技术的许可方，但当时涉足存储芯片的厂商日立、摩托罗拉、NEC、德州仪器和东芝都拒绝了三星的许可请求。

直到 1983 年 6 月，三星最终拿到了美光 64K DRAM 的设计授权。自此，三星开启了一路逆袭。三星在六个月内便从零发展到 64Kb DRAM，并于 1983 年 11 月对制造部件进行了抽样。趁热打铁，到 1984 年 10 月，他们制作了一个微米 256Kb 的 DRAM 设计（如下图所示），此时三星与日本相差差不多 2 年，这也是三星在 1993 年成为世界上最大的存储芯片生产商的第一代突破之路的第一步。

（图源：SemiWiki）

1985 年，美国向日本半导体企业发起反倾销诉讼，后来双方达成出口限制协议（美国和日本之间的半导体大战这里又可以说个三天三夜，此处仅一笔带过，用以背景参考）。三星乘势而起，对 DRAM 发起大举投资，此后几年每年投入 5 亿美元，还有更多的巨额的晶圆厂投资。

终于在 1992 年，三星率先推出全球第一个 64Mb DRAM。1993 年，三星超越东芝成为全球 DRAM 市场份额的领导者。而随后三星率先发布的 256Mb DRAM，则彻底让三星在技术上领先于日本存储巨头。

在 DRAM 领域，三星用十年成功实现逆袭，同样的故事也出现在闪存领域。

1987 年，日本的东芝存储发明了 NAND 闪存，但英特尔很快通过 NOR 闪存超越了东芝，为了缩小容量的差距，东芝于 1992 年 12 月将 NAND 闪存设计授权给三星，此后，三星一路过五关斩六将，先后发布了 16Mb、28Mb、1Gb NAND 闪存，直到 2002 年，三星成为了全世界首个量产 1Gb NAND 闪存的公司，到 2002 年底 NAND flash 以 54% 的全球市场份额领先。从获得授权到登顶第一的领导地位，也差不多是十年的时间。

三星的崛起还带动了韩国的内存产业集群，最开始的现代现在的 SK 海力士也在存储占据一席。眼看韩国存储企业兴起，此时已经不仅是企业之间的争斗，而是上升到国与国之间的较量，于是日本政府整合了日立、NEC、三菱的 DRAM 业务，建立了 " 国家队 " 尔必达。

如果说在 DRAM 崛起之前的三星，即使亏损也进行连年大幅投资是为了获得入场券，那么此后与德国奇梦达、日本尔必达在 DRAM 领域的争夺战，则更能显现三星的 " 赌徒 " 属性。

2006 年 Windows Vista 正式上市，DRAM 存储厂商本来对 DRAM 的增长一片看好，原因之一是 Vista 非常消耗内存，但是由于 Vista 操作系统的漏洞问题，导致销量不及预期，一时间 DRAM 内存市场供过于求，DRAM 价格开始下跌 [ 2 ] 。就在这时，三星反其道而行，将三星电子上一年的利润全部用于扩大产能，通过增大产能来发动价格战，进一步扩大了行业的亏损！

到 2008 年金融危机的爆发，DRAM 价格跌破成本价，DRAM 颗粒价格从 2.25 美元暴跌至 0.31 美元，同一时期 DRAM 厂商的材料成本 0.6-0.7 美元，现金成本是 1.4 美元左右。这意味着每生产 1 颗 DRAM 芯片，就要亏损 1 美元。

而德国的奇梦达由于本身成本就偏高，售价也偏高，所以奇梦达率先受到价格暴跌影响。终于在 2009 年，奇梦达由于资金链断裂宣布破产。日本的尔必达虽苦苦支撑数年，但最终也难逃溃败，最终于 2012 年被美光收购；日本另一巨头东芝的闪存业务，也在 2017 年被美国贝恩资本收购。日本存储产业成为 " 昨日之星 "。

可以说三星这次的逆势扩产让其饱尝了胜利果实的甜头，自 1993 年以来三星一直保持其在存储芯片市场的领先地位。根据市场追踪机构 Omdia 的数据，截至 2021 年，三星在 DRAM 的市场份额为 42.7%，其次是 SK 海力士的 28.6% 和美光的 22.8%。在 NAND 闪存方面，三星拥有 33.9% 的市场份额，而日本的铠侠和美国的西部数据分别占据 18.9% 和 13.9% 的市场份额。

三星再次不减产，历史能否重演？

2022 年，半导体行业来到下行周期，存储市场占据半导体 1/3 市场，受波及更大。包括三星、美光和 SK 海力士在内的多家存储厂商无一不出现亏损。因此，厂商们都开始变得保守起来。美光计划将把 2023 财年的投资从 2022 财年的 120 亿美元下调至 70 亿至 75 亿美元，并且还将大幅减少 2024 财年的资本支出；SK 海力士也在 10 月份宣布，明年的设备投资预算将比 2022 年减少 50% 以上。但是三星不仅不计划大减产，还在扩产。

半导体商业是一件棘手的业务，如果在需求出现时没有足够的产能，即使是最好的芯片设计也无法成功，如果产能不足，竞争对手则会以更优惠的价格和更短的交货时间乘势而上；而如果产能过剩，由于昂贵的半导体设备的闲置，则会拖累成本，不可避免的面临裁员或者关掉产线。

但三星电子的激进投资与其竞争对手因全球消费萎缩而退缩形成鲜明对比。三星电子已决定在 2023 年将其存储器和系统半导体的晶圆产能提高约 10%。可以看出，三星不仅想在存储领域实现压制，还想在晶圆代工领域实现反超，晶圆代工厂商台积电和英特尔目前均已表露要减产的计划。随着晶圆厂成本攀升，与台积电和其他晶圆厂的竞争将加剧。

五年前，三星的 DRAM 在密度、性能、成本结构上要优于美光和 SK 海力士。据行业媒体 semianalysis 报道，在 1α 代，三星虽然已经量产了一段时间，但产能还未提上来，而美光在 2022 年 11 月已经发布了 1β（1-beta）DRAM 技术的验证样品，而且量产全面就绪，1β 是全球最先进的 DRAM 制程节点。SK Hynix 在 2021 年 10 月发布速度较原先产品增至 2 倍以上的 DDR5 DRAM、抢先三星一步拿到全球首款的头衔。MoneyDJ 新闻报道中指出，据半导体业界关系人士指出，过去三星与对手之间还有 1 年左右的技术差距，不过据分析、目前该差距已缩小至 0.5 年以内 ( 6 个月以内 ) 。

三星的具体扩产规划表现为，将于 2023 年下半年在其位于京畿道平泽市的第三工厂 ( P3 ) 建立新的 DRAM 和半导体代工线，每月可生产 100,000 片 12 英寸晶圆。三星电子计划将 P3 厂的每月晶圆产量提高 3 万片，并将运行一条新的 4 纳米线。考虑到三星电子除平泽外，还在器兴和华城设有生产厂，其实际晶圆产能扩张可能超过 30,000 片。

在 DRAM 方面，三星电子将在目前每月可生产约 2 万片 12 英寸晶圆的生产线上，增加一个可生产 7 万片晶圆的新设备。三星电子在 2022 年第三季度 ( 7 ~ 9 月 ) 的 DRAM 晶圆生产量为每月 66.5 万片。预计该工厂将批量生产三星电子最近发表的先进的 12 纳米 DRAM。除此之外，三星电子还决定安装 10 多台极紫外 ( EUV ) 光刻设备，用于高科技 DRAM 和代工生产。目前三星拥有约 40 台 EUV 设备。

除了 DRAM 领域之外，三星电子的 P1 厂的 NAND 闪存设备也将升级。P1 的 NAND 线预计将改造为 V8（238 层）NAND 量产线，可加工约 3 万片晶圆。此外，在明年下半年完成外装工程的平泽 4 号厂房（P4）一期工程中，新 NAND 生产线有可能成为投资对象。根据台湾市场研究公司 TrendForce 的数据，三星电子的 NAND 晶圆月产量目前约为 645,000 张。就半导体投资而言，三星电子决定在所有领域都保持去年的水平。

根据市场研究公司 Omdia 的数据，NAND 的市场价值约为 665 亿美元。鉴于其增长潜力，一些分析师预计，三星将通过增加 NAND 的供应，来挤压规模较小的行业企业，在 NAND 领域仍有 6~7 家企业正在争夺市场份额。

三星逆周期投资，可能有几方面的原因：一方面，现在半导体已经成为全球实力竞争的一个新的重心，三星不会因为市场因素而决定是否削减存储芯片产量；另一方面，考虑到半导体行业的周期性，即使是衰退也不是灾难性的，周期总会过去，而在行业复苏时完全有可能会实现市场份额的增加。

此外还有一个很重要的原因，长久以来，三星一直是苹果 DRAM 芯片的主要供应商，但是接下来，三星将吃下苹果 NAND 芯片的供应，打进苹果供应链。继美国对中国供应商实施贸易禁令后，据一供应链消息来源称，由于这些限制，苹果将从 2023 年开始使用三星电子作为中国 NAND 存储芯片的替代供应商。三星位于西安的 NAND 闪存工厂将为苹果供应 NAND 闪存，西安工厂目前占据三星 3D NAND 闪存总产能的 40%。而其他 PC 原始设备制造商也面临着 3D NAND 的需求。

Digitimes 报道，据 IC 分销商和测试设备供应商的消息人士透露，虽然需求方面的不确定性依然存在，但三星电子有望在明年开始大幅降价，以进一步提高其在全球存储芯片市场的份额。

扩产、降价，一切看起来是那么的熟悉。历史经验表明，三星在低迷周期投资半导体晶圆厂技术和产能，为下一次好转做准备。

三星在存储和晶圆代工领域全速进击

三星在其最近的内存技术日会议上，介绍了其 DRAM 和 NAND 业务的先进发展。

下图显示了三星到 2030 年的 DRAM 路线图。为了推进 10 纳米范围以外的微缩，三星正在开发图案、材料和架构方面不断进行突破。即将推出的 DRAM 解决方案包括 32Gb DDR5 DRAM、8.5Gbps LPDDR5X DRAM 和 36Gbps GDDR7 DRAM。三星还谈到了 HBM-PIM、AXDIMM 和 CXL 等定制 DRAM 解决方案。三星计划到 2030 年实现亚纳米 DRAM。

三星的 DRAM 路线图（图源：Forbes）

在 NAND 领域，NAND 制造商一直在增加垂直层数方面进行激烈竞争。SK 海力士和美光都推出了 200 多层 NAND 技术，不过三星的看法是 " 重要的不是层数，而是生产力，并且专注于提供具有价格竞争力的更好解决方案。"

三星已经生产到了第八代 V-NAND 产品，层数大约是 230 层。三星表示，其第 9 代 V-NAND 正在研发中，预计 2024 年量产。到 2030 年，三星相信他们将在其 V-NAND 产品中创建超过 1,000 层。下图为三星 V-NAND 产品进展情况。

三星 V-NAND 产品的历史（图源：Forbes）

实现 1,000 层 3D NAND 的挑战（图源：Forbes）

在三星晶圆论坛上，三星很自豪的表示，他们是第一家采用 SF3E GAA 工艺开始量产 3nm 产品的半导体制造商。三星还称这些晶体管为 MBCFET（MBC 代表多桥通道）。下图显示了未来五年三星代工工艺路线图。5nm 和 4nm 的 FinFET 工艺还在持续发展（绿色部分）；GAA 节点从现在的 3nm SF3E 开始，到 2025 年达到 2nm，2027 年达到 1.4nm。可以看出，三星在先进制程上的发展很激进，超越台积电，是三星长久以来的目标 [ 3 ] 。

要实现摩尔定律的继续演进，还需要先进封装技术的支持，三星在 2020 年 8 月公布了名为 "X-Cube" 的 3D 封装技术，并表示该技术已成功试产，可用于制造 7nm 和 5nm 芯片。三星的封装技术涵盖基于中介层的解决方案 ( I-Cube ) 、混合解决方案 ( H-Cube ) 以及带或不带凸块的垂直芯片集成 ( X-Cube ) 。

结语

三星的商业帝国不是一日建成的，它成功的道路也无法复制，但我们仍然能从三星电子的开创性经验中学习到很多东西。接下来的故事如何续写，让我们继续见证历史。

参考资料

[ 1 ] . A Detailed History of Samsung Semiconductor，SemiWiki；

[ 2 ] . NAND 闪存三十五年，看得见与看不见的 " 江湖春秋 "，全球半导体行业观察；

[ 3 ] . Samsung Foundry Roadmap 2022，Cadence

本文来自微信公众号 " 半导体行业观察 "（ID：icbank），作者：杜芹 DQ