遲遲未能超車的三星，企圖在 AI 市場關鍵翻身

進入人工智慧 (AI) 時代後，輝達 (NVIDIA) 無疑是最受惠科技公司，股價大漲，市值一度登上全球第一。輝達最重要代工夥伴台積電，也受 AI 業績拉抬，人工智慧營收將股價拱上千元價位，躋身全球第七大科技公司。

這些看在曾是全球第一半導體公司的三星眼裡應是又愛又恨，愛人工智慧創造新商機，恨自己卻沒撈到好處。使輝達大放異彩的 GPU，三星涉獵甚少，自然無緣；輝達與台積電生產 GPU，三星技不如人，商機也被台積電全盤端走。三星現又面臨工會罷工，除了宣布加強晶圓代工與 HBM 高頻寬記憶體業務，還決定投資 GPU。外媒開始關注，一再錯過的三星是否有翻身機會。

三星治理報告指出，管理委員會 3 月批准 GPU 投資案，由設備體驗部門負責人、行動體驗和儲存業務部門總裁等高層組成，是 2012 年議程公開後首次決定投資 GPU。外媒認為三星急了，AI 應用無處不在，輝達 GPU 無往不利，三星身為半導體大廠，不但代工紅利吃不到，連客戶要買產品也沒有。

GPU 晶片最大瓶頸除了 IC 設計，還有先進製程與封裝加上 HBM。三星為先進製程全球第二大供應商，有機會 GPU 代工進帳，但台積電憑高良率產能，加上 CoWoS 承包輝達大部分產能，讓三星望塵興嘆。TechInsights 報告顯示，輝達 2023 年資料中心 GPU 出貨量不但爆炸成長，出貨量約 376 萬片，還拿下高達 98% 市占，光營收就達 362 億美元，2023 年更支付台積電 77.3 億美元，占台積電總營收 11%。

除了先進製程與封裝失勢，HBM 更是三星的痛。HBM 是 AI 晶片占比最高零件，外媒拆解，H100 近 3,000 美元成本，SK 海力士 HBM 成本就佔 2,000 美元，超過生產封裝，但三星卻大意失荊州，市場拱手讓給 SK 海力士和美光。

HBM 已經歷幾代發展，進入第四代 HBM3 和第五代 HBM3E。AI 晶片相繼採用第五代 HBM3E，三星卻腳步緩慢，使 SK 海力士 2023 年基本壟斷 HBM3 市場，甚至今年 HBM3 與 HBM3E 訂單都滿載。美光也不斷加碼，2023 年 9 月宣布推出 HBM3E，今年大量供應，輝達也是主客戶，都讓三星域更左支右絀。

三星決心急起追趕。首先投資 GPU，對三星來說意義重大，但到底是確定入局還是用 GPU 強化製程，而非直接自研生產 GPU，業界議論紛紛。有消息指 GPU 賽道大熱，三星獲益太少，自然希望有更多籌碼。但從頭開發 GPU 顯然不太實際，因輝達護城河「GPU＋NVlink＋CUDA」非常難攻破，三星可行方案應是以 GPU 強化製程技術，並融合 HBM 優勢。

三星表示繼續與輝達合作，到 2030 年為全自動半導體工廠採 AI 數位孿生應用。相關人士表示，三星應不會純開發 GPU，投資決策是發展 HBM 的策略，三星系統 LSI 業務部門與 AMD 有合作經驗，共同開發智慧手機 GPU，採 AMD RDNA 2 架構，整合至 Exynos 2200 處理器。但 2023 年 4 月三星和 AMD 續簽協議，將 AMD Radeon 顯卡方案引入 Exynos 系列，代表合作從行動端擴展到汽車領域。

三星加碼先進製程與封裝，代工 GPU 領域可提升競爭力，還能與 HBM 高能效整合，有機會讓三星 GPU 領域提升競爭力，鞏固和擴展相輔相成，提高盈利能力。三星代工論壇 (SFF) 也展示最新代工藍圖，包括兩個新先進製程節點 SF2Z 和 SF4U，並 AI 時代代工戰略，打造結合代工、記憶體和高級封裝（AVP）獨特優勢的 AI 平台解決方案，一條龍服務滿足客戶需求。投資 GPU 可能成為三星平台解決方案的有力後盾。

隨著 AI 大模型參數量從億飆升至兆，支撐大模型訓練的超大規模算力也越受關注，GPU 算力、頻寬和傳輸需求不斷走高，3 / 2 奈米製程和先進封裝、第六代 HBM 等將成為新變數。截至 6 月 17 日，輝達、AMD、英特爾等決定採台積電 3 奈米，三星代工部門一直想爭取 Google 和高通也都選擇台積電，儘管三星 3 奈米 GAA 製程先聲奪人，但低良率和低能效，讓台積電後來居上。看來三星 3 奈米製程落敗，只能利用僅有籌碼尋求翻盤機會。

外媒報導，生成式 AI 歷史性發展時刻，三星認為 GAA 結構性改進，將成為滿足 AI 晶片功率和性能需求的必要條件。代工論壇強調 GAA 成熟度，是賦予 AI 強大算力的關鍵，憑著 GAA 生產經驗，下半年量產第二代 3 奈米（SF3），2 奈米也應用 GAA。從 2 奈米製程 (SF2Z) 開始，三星目的是背面供電（BSPDN）大幅改善能效，與第一代 2 奈米 SF2 相較，BSPDN 不僅可提高 PPA，還顯著降低電壓，提高 HPC 性能，更宣布 2027 年量產 1.4 奈米。

先進封裝三星也持續下注。導入 CoWoS 封裝的 I-CUBE / H-CUBE 製程與台積電爭奪訂單。3D 封裝方面，積極開發 X-Cube，為 AI 晶片開發的最新 3D 封裝 SAINT 也在發展。HBM 幾乎進入第六代 HBM4，三大廠商也全力發展，SK 海力士預定 2026 年量產 HBM4，但時間往前調，三星跟著表示 2025 年提供樣品，2026 年量產，採 3D 封裝。HBM 產能吃緊，三星與 SK 海力士都將 20% DRAM 產能轉給 HBM。

從 HBM 供應商看，輝達、AMD 等採 SK 海力士產品，但三星積極打入供應鏈，AMD 和輝達均在測試三星 HBM。輝達創辦人黃仁勳表示，三星 HBM 驗證需更多工作和耐心。封裝數據推算，輝達今年總計預定超過 14 萬片晶圓 CoWoS 產能，台積電 12 萬片，Amkor 分到 2 萬至 3 萬片，以對付 GPU 總產能近 450 萬顆。照每顆 GPU 晶片和記憶體顆粒 1:6 計算，輝達全年需約 2,700 萬顆 HBM，單顆 250 美元成本，輝達全年採購 HBM 費用可達 68 億美元，到 2025~2026 年只多不少。三星如能抓住這波，營收爆發力不可小覷。

多方下注使三星整合代工、HBM 優勢，提供高性能、低功耗、高頻寬解決方案，大幅簡化客戶供應鏈並加速產品上市。三星稱，整合 AI 解決方案使 IC 設計客戶與分別購買代工、記憶體和封裝產品相較，晶片開發到生產時間可縮短約 20%。2025 年是三星關鍵年，若獲客戶青睞，為三星發展關鍵。三星代工部門（DS）將贏得輝達訂單定為首要任務，對水深火熱的三星來說，之前錯誤能否一次翻身，高層都視為最重要戰役。

(首圖來源：Unsplash)

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