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【芯视野】三星Exynos败退,能否效仿苹果成功回归?

来源:爱集微

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2022-11-14

集微网报道(林美炳/文)三星电子将打破Galaxy S系列AP芯片双供应策略。近日,韩国媒体指出,由于Exynos芯片无法保证旗舰智能手机质量,三星电子明年Galaxy S23将全部采用高通骁龙8 Gen 2,后年Galaxy S24(暂称)移动应用处理器可能也由高通独供。

不过三星并没有放弃Exynos业务,正在效仿苹果进行重整,开发专用应用处理器,同时利用芯片设计、晶圆代工、终端应用等垂直整合优势,赋能Exynos业务。

如果三星晶圆代工先进制程、调制解调器能够分别跟得上台积电、高通,引入更多的合作伙伴,重整后的Exynos业务有望获得新的蜕变。

含着金钥匙出生

三星Exynos是含着金钥匙出生的芯片品牌。

2010年,三星在全球科技业风光无限:智能手机、移动应用处理器(AP)业务呈现高速发展态势,晶圆代工业务也开始有新的起色,营收首次突破4亿美元……

为了在日益激烈的市场竞争中保持掌控力,2011年三星学习英特尔开始赋予移动AP业务品牌——Exynos,正式展开品牌营销。从此以后,三星每年都将Exynos移动处理器用于旗舰智能手机Galaxy系列中。当时担任三星电子System LSI事业部副总裁的郑世雄(SEH WOONG JEONG)表示,通过此次移动AP的品牌推出,将进一步提高System LSI事业的全球地位,同时积极扩大移动AP的营销,以升级、高规格和低功耗芯片引领移动芯片市场。

不负众望,三星2011年业绩大放异彩,智能手机出货量首次跃居全球第一,移动AP出货同样保持第一,助推Exynos品牌在全球移动处理器市场的影响力不断扩大。

2012年三星乘胜追击,推出市面上首颗成片量产的32nm移动处理器Exynos 4412,并应用于Galaxy S3,促进其销量突破3000万部,使三星首次超越诺基亚,成为功能手机、智能手机出货量的双料冠军,也缩小了与高通在整个AP市场的差距。

三星希望借助Exynos进一步减少对苹果、高通的过度依赖。因为高通是三星Galaxy系列高端移动处理器核心供应商,每年三星都要向高通支付巨额的专利授权费;三星System LSI事业部主要营收来源于苹果,2010年苹果晶圆代工订单营收占比超过66%。

补足调制解调器

但是从2013年开始智能手机行业由3G转向4G,三星4G基带芯片技术积累不足,Exynos 芯片不如高通高端芯片,Galaxy S4减少Exynos 5410采用量;苹果也趁iPhone升级换代加大晶圆代工订单量,在三星System LSI事业部营收占比提升至86%。这一切都让Exynos品牌此前的努力付诸东流,三星反而更加依赖高通、苹果。此时三星试图将Exynos芯片推向中国市场,但是三星智能手机业务与中国手机品牌是竞争对手,他们都不愿意使用Exynos。

2014年Exynos 5422仍然没有完善的基带芯片,而且其性能与高通骁龙801处理器相比优势不明显,Exynos芯片被Galaxy S5进一步边缘化。屋漏偏逢连夜雨,三星智能终端业务与苹果专利纠纷牵连到三星晶圆代工业务,苹果将A8订单转给刚刚扶持起来的台积电,三星System LSI事业部在双重打击下首次出现亏损,跌入谷底。

经历波谷之后,三星在梁孟松的主导下奋起反击,2015年从28nm跳过20nm,直接量产14nm FinFET,比台积电提前半年,同时研发出Shannon调制解调器芯片,减少对高通基带芯片的依赖,让Exynos 7420性能、功耗等参数反超采用20nm制程工艺的骁龙810芯片,站在世界之巅,Galaxy S6系列开始大量采用Exynos 7420。根据DRAMeXchange数据,2015年Exynos芯片出货超过5000万颗。

依托14nm FinFET工艺,调整定价策略,三星从台积电手中夺回不少大客户晶圆代工订单,使其晶圆代工业务在2016年出现大幅增长。但是三星与苹果却越走越远,2015年三星代工的14nm A9芯片功耗不如台积电的16nm A9,被台积电抢去部分订单;从2016年开始台积电凭借扇出型封装技术(InFO FOWLP)优势一直独占苹果A系列芯片订单。

与此同时,弥补调制解调器不足之后的三星加速Exynos重组进程,2016年款Galaxy S7继续采用Exynos 8890,并导入配备多模调制解调器高通骁龙820,以满足全球各地的通信方式需求。但是Galaxy Note7爆炸事件却波及了Exynos,让刚有起色的Exynos遭遇终智能手机业务的冲击。

跟着晶圆代工遭殃

2017年晶圆代工业进入10nm及更先进制程工艺的争夺战,格芯、联电不愿意冒险巨额投入,先后选择放弃,只有台积电、三星继续坚持。也就是这一年三星将晶圆代工业务独立出来,成立一家纯晶圆代工企业,抢先量产10nm芯片Exynos 8895。该芯片与高通骁龙835不相上下,中国、日本、美国版本Galaxy S8采用高通骁龙835,其他市场均搭载Exynos 8895。如果三星攻克全网通基带芯片,Galaxy S8可能增加Exynos芯片比重。但是三星10nm制程节点输给了台积电,导致三星晶圆代工大订单又被台积电抢回去了。当时台积电声称,10纳米时代会斩获超过70%的市场份额。

三星不服输,为了超越台积电,2018年率先在7nm制程节点导入EUV技术,但是由于良率问题,三星错失了7nm市场先机。Exynos 9810也只能采用三星第二代10nm FinFET LPP制程工艺。Galaxy S9同时搭载10nm Exynos 9810、高通骁龙845,比例与上一代机型类似。

直到2019年Exynos才进入7nm时代,比苹果A12滞后,7nm Exynos 9820、高通骁龙855没有给Galaxy S10销售带来明显的助力,反而让三星Galaxy S系列手机逐年下滑。2019年三星对Exynos、晶圆代工业务进行调整,一方面与AMD达成合作,引入其GPU技术,强化Exynos,另一方面公布“半导体愿景2030”发展蓝图,希望在2030年之前大幅提升晶圆代工市场竞争力,2030年赶超台积电。

但是2020年、2021年三星与高通、台积电的差距反而越来越大。三星晶圆代工业务总是棋差一招,三星7nm量产之后,台积电宣布5nm量产,三星5nm量产之后,台积电又宣布4nm试产,总是跟不上台积电的步伐。

三星晶圆代工落后台积电,让Exynos跟着遭殃。三星Exynos 990不如高通骁龙865,甚至韩国版本Galaxy S20都采用高通骁龙865。三星用户在 Change.org网站上提交了一份请愿书,要求三星停止在其旗舰产品上搭载Exynos芯片。Exynos 2100性能同样低于高通骁龙888,特别用Galaxy S21玩游戏的时候,两者的体验差距更加明显。

2021年三星为了保证智能手机体验,不得不将Exynos芯片采用比重降至20%,使Exynos市场份额减至6.6%,与高通、苹果和联发科的差距持续拉大。

与此同时,缺乏差异化Exynos芯片支持的Galaxy S系列手机销量也越发惨淡。Counterpoint数据显示,Galaxy S21发布半年仅售1360万台,同比下滑20%,与Galaxy S10系列前6个月内销量相比更是下滑47%。

绝地反击彻底失败

2022年三星原本试图绝地反击。三星晶圆代工加速赶超台积电,不仅在2021年底比台积电提前半年交付4nm芯片,还在2022年6月30日宣布率先量产3nm芯片。但是三星这次没有2015年超车那么顺利,却遭到拔苗助长式举措的反噬,由于涉嫌工艺造假,4nm良率太低,高通骁龙8 Gen1转单台积电,3nm制程工艺良率也不太理想,初期只能承接一些矿机芯片客户的订单。因此,三星电晶圆代工业务在2017年独立后首次接受了总公司层面的经营诊断。

Exynos 2200更是成为三星晶圆代工4nm赶超策略的牺牲品。Exynos 2200是第一款使用与AMD联合开发的Xclipse 920 GPU的移动AP,不仅允许实时光线跟踪,还支持一种称为可变速率着色的技术,可以优化GPU工作负载。此外,Xclipse 920 GPU还配备了先进的多IP调速器,可以使芯片更节能。原本业界对Exynos 2200期待很高,但是三星晶圆代工过于冒进,引入4LPE工艺,使Exynos 2200出现高缺陷率和低能效,导致Xclipse 920 GPU出师未捷身先死。三星电子设备解决方案(DS)部门CEO庆桂显(Kye Hyun Kyung)在今年9月也表示:“在4nm及5nm领域,开发进度和数量等方面确实落后于台积电。”

今年搭载Exynos 2200的Galaxy S22系列发布之后,频繁出现发热、掉帧、卡顿、续航不佳等现象。为了降低发热和功耗,三星Galaxy S22内置“GOS(游戏优化服务)”功能,限制CPU/GPU性能发挥,遭到大量韩国、欧洲等国家和地区用户的吐槽,甚至有一些用户因此对三星提起诉讼。

GOS事件之后,三星及时解除性能限制,并郑重道歉。但是GOS事件让Galaxy S22在韩国、欧洲等国家和地区的形象受损,三星运营商合作伙伴即使大幅增加补贴也无法避免销量下滑。网站流量统计服务网站Stat Counter提供的数据显示,三星手机市场份额在韩国一路下滑,从6月的66.11%跌至9月的58.38%,首次跌破60%。

效仿苹果重整业务

三星为了减少损失,Galaxy S22增加了高通骁龙8 Gen1的比重。Strategy Analytics报告指出,Exynos芯片今年第二季度出货同比下降46%。有一些人甚至认为三星可能停止Exynos业务,开始开发新的应用处理器(AP)。

但是三星很快在今年第二季度财报电话会议上否认了停止Exynos业务的传闻,并表示正在制定一项提高长期竞争力的计划。三星将重组Exynos业务,加强与领先IP公司合作,以进一步增强Exynos芯片的市场竞争力。三星表示,为了改善以智能手机为中心的业务结构,三星将Exynos的应用扩展到可穿戴设备、笔记本调制解调器和Wi-Fi产品等。

自从GOS事件之后,三星内部越来越多的声音要求开发高性能、低功耗的专用AP,甚至应该学习苹果加快建立基于智能手机AP的生态系统。因为苹果将自研的AP应用于iPhone、iPad、Apple Watches和MacBook,与这些设备的操作系统和软件是兼容的,能够保证产品最佳体验,提升产品差异化竞争力。

在高端专用Exynos芯片出来之前,三星Galaxy S系列只能采用高通骁龙芯片。以赛亚调研(Isaiah Research)指出,三星Galaxy S23可能会全部采用高通骁龙8 Gen 2,预计2025年后三星才会重新推出Exynos旗舰处理器。至于中低阶处理器部分,三星还是会持续推出Exynos芯片,并且搭载在自家中低端手机与中国品牌手机中。

目前,三星电子设备解决方案(DS)部门正在效仿苹果,开始开发专用于Galaxy智能手机的AP,预计2025年前完成,2025年后扩大Exynos业务。这意味着三星电子不会将AP开发只交给半导体事业部,而是从设计开始MX事业部也将积极参与,为Galaxy制造优化的芯片,而且AP将扩展到所有以“Galaxy”命名的设备,而不仅仅局限于智能手机。

但是三星与苹果又有所不同,三星智能手机操作系统是谷歌安卓,芯片由自己晶圆代工事业部制造。这就决定了Exynos芯片与操作系统和软件的兼容性一般不如苹果,同时应用层面被智能手机业务业绩牵制,制造层面又要受限于自身晶圆代工的技术能力。一旦三星智能手机下滑或者晶圆代工能力跟不上台积电,Exynos业务开展都会受到不同程度的影响。

过去十几年来,三星引入高通骁龙这位强大的竞争对手,刺激Exynos技术不断精进,但是除了2015年Exynos凭借制程领先暂时战胜高通骁龙之外,其他年份Exynos性能或者通信处理技术几乎没有明显优于高通骁龙,导致三星Galaxy S系列一直对高通骁龙保持高度依赖。

重新调整业务战略

Exynos长期落后于高通骁龙很大的原因是三星芯片设计事业部和晶圆代工力量不足的结果。三星要重塑Exynos业务就需要从芯片设计到晶圆代工,再到终端应用,进行重新战略调整。

芯片设计方面,为了确保芯片设计能力,三星System LSI事业部最近将SoC开发功能部分重组为“AP开发室”和“通信处理器(CP)开发室”,其中AP开发室开发人工智能(AI)和计算等,CP开发室开发通信相关IP,因为三星调制解调器等通信IP不足,导致Exynos竞争力长年不如高通骁龙。苹果为了摆脱高通的调制解调器,也在加大研发5G基带芯片。

晶圆代工方面,先进制程良率的稳定化是关键。晶圆代工行业资深从业者郑行(化名)表示,自2018年以来,三星晶圆代工业务先进制程总是比台积电慢一拍或者半拍,即使抢先引入EUV或者GAA,但是由于良率不佳阻碍了Exynos业务的推进。三星晶圆代工业务要助推Exynos业务发展,就需要在3nm、2nm、1nm等先进制程节点保持稳定高良率。

终端应用方面,三星移动终端业务更加擅长系统方案整合,三星System LSI事业部需要和三星移动终端业务以及vivo、OPPO等外部终端品牌更好的配合,促进Exynos芯片与终端应用、操作系统、非AP等零部件进行系统整合,不断优化,以充分发挥Exynos芯片性能,保证终端应用最佳体验。芯片设计行业工程师黄晶(化名)指出,过去十几年三星Exynos芯片一直以自用为主,相对封闭,即使近两年来vivo、OPPO部分导入Exynos芯片,但是数量非常少,不像高通、联发科供应给不同终端应用厂商,产量足够庞大,能够充分暴露出各种问题,方便通过不断改进终端应用体验进行优化。

目前,三星处处不如意,高端智能手机市场表现不如苹果,Exynos芯片落后于苹果A系列、高通骁龙,晶圆代工业务先进制程受到台积电压制,甚至连占据优势地位的存储芯片业务也开始被竞争对手缩小差距。但是某芯片企业高管王强(化名)认为,在全球地缘政治冲突、逆全球化趋势下,三星设备、晶圆代工、芯片设计、芯片封装、终端应用等垂直整合生态反而拥有更强的抗风险能力,不像竞争对手苹果、台积电、高通等受到地缘政治的牵连,被迫进行双生态系统布局,特别是台积电,被美国裹挟违反市场规律到亚利桑那州设厂。

某芯片企业高管王强(化名)进一步强调,韩国、三星如果能够保持政治中立,依托李在镕强大的政治、商业网络,在全球晶圆代工市场中有机会再次与台积电比拼。众多芯片设计厂商为了分散风险,不像以前偏重台积电,可能也会给三星一些晶圆代工订单,保证三星能够持续推进先进制程发展,支持Exynos业务的开展。

责编: 张轶群

林美炳

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