کسب‌وکار تراشه سازی برند سامسونگ باوجود سرمایه‌گذاری‌های هنگفت، دچار تزلزل شده است

باوجود این‌که سامسونگ سرمایه‌گذاری‌های درخورتوجهی در کسب‌وکار تولید تراشه خود انجام داده، اما به نظر می‌رسد این واحد همچنان از رقبای خود عقب مانده است.

اقیانوس آبی خبر – اخبار برندها|سامسونگ یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های یکپارچه در کره جنوبی است و می‌تواند نسبت به هر شرکت دیگری پول بیشتری را در کسب‌وکار نیمه‌هادی خود سرمایه‌گذاری و خیلی زودتر از رقبا به استفاده از لیتوگرافی‌های پیشرو مهاجرت کند؛ البته این بدان معنا نیست که سامسونگ در تولید تراشه‌های منطقی یا حافظه در جهان پیشرو است. درواقع این شرکت ازنظر نسبت هزینه و عملکرد از اینتل، TSMC و Micron عقب‌تر است.
سامسونگ در بازه زمانی ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۰ مبلغ ۹۳٫۲ میلیارد دلار برای توسعه ظرفیت تولید تراشه‌های خود هزینه کرد که بیشتر از سرمایه‌گذاری اینتل و TSMC است. علاوه بر این، غول فناوری کره‌ای میلیاردها دلار برای تحقیق و توسعه فناوری‌های لیتوگرافی جدید هزینه کرده است. به دلیل سرمایه‌گذاری‌های سنگین، Samsung Foundry و Samsung Semiconductor اولین شرکت‌هایی بودند که در سال ۲۰۱۸ لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) را برای تولید منطقی و در سال ۲۰۲۱ برای تولید DRAM اتخاذ کردند.
استفاده از جدیدترین ابزارهای لیتوگرافی به این معنی نیست که موفقیت کسب‌وکارهای تراشه سازی، حافظه و توسعه پردازنده‌های این شرکت تضمین شود و پیشرفت داشته باشد. یکی از مهندسان DRAM سامسونگ در پستی وبلاگی گفت که فرهنگ شرکتی بحث‌برانگیز این برند احتمالاً دلیل بروز مشکلاتی است که در سال‌های اخیر برای این واحد به وجود آمده است.

لیتوگرافی

لیتوگرافی EUV به‌منظور کاهش الگوهای چندگانه، افزایش بازده، کاهش زمان چرخه و درنهایت افزایش عملکرد و کاهش هزینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما Samsung Foundry با فناوری‌های ساخت 7LPP، 5LPE و 5LPP موفق نشد مشتریان بیشتری جذب کند. تنها پیروزی بزرگ این شرکت در EUV، دریافت سفارش از کوالکام بود. در مقابل، انویدیا فقط از فناوری 8LPP سامسونگ استفاده کرد؛ تکنولوژی بسیار پیشرفته کلاس ۱۰ نانومتری که فقط از لیتوگرافی عمیق فرابنفش (DUV) استفاده می‌کند.
در سال گذشته شایعاتی منتشر شد مبنی بر این‌که بازده لیتوگرافی چهار نانومتری سامسونگ کم بوده است و این فرایند نتوانست انتظارات را برآورده کند. Samsung Foundry مثل سایر سازندگان قراردادی تراشه تا حدی در مورد بازدهی خود اظهارنظر نمی‌کند؛ زیرا این اطلاعات، بخشی از اسرار تجاری مخصوص شرکت‌ها و مشتریان آن‌ها است. زمانی که کوالکام تولید تراشه Snapdragon 8 Gen1 را از فناوری کلاس چهار نانومتری سامسونگ (4LPE یا 4LPP) به یکی از فرآیندهای چهار نانومتری TSMC منتقل کرد، امکان افزایش فرکانس هسته‌های این تراشه و همچنین کاهش مصرف انرژی آن فراهم شد. این موضوع نشان می‌دهد که 4LPE یا 4LPP حداقل ازنظر عملکرد به ازای مصرف هر وات انرژی، به میزان در خور توجهی ضعیف‌تر از رقیب خود عمل می‌کنند. نکته مهم این است که خانواده لیتوگرافی‌های چهار نانومتری Samsung Foundry نسل سوم EUV این شرکت هستند و بر اساس این واقعیت که پشت یک فناوری رقیب قرار دارد، می‌توان نتایج نامطلوبی در مورد قابلیت‌های واقعی 5LPE، 7LPP و 5LPP سامسونگ گرفت.
یکی از چند تأیید غیرمستقیم در مورد بازدهی ناکافی پیشرو در Samsung Foundry ماه آوریل فاش شد؛ جایی که مدیر بازاریابی واحد Samsung LSI اعلام کرد که بهبود بازدهی برای سیستم-روی-چیپ (SoC) پرچم‌دار انجام شده است. کنی هان گفت:
انتظار داریم در سه‌ماهه دوم، عرضه سیستم-روی-چیپ‌های ما به دلیل بهبود عملکرد تراشه‌های پرچم‌دار و افزودن محصولات میان رده به خط تولید، به میزان در خور توجهی افزایش یابد.
در هفته‌های اخیر، شایعاتی مبنی بر این‌که بازدهی تراشه‌های ساخته‌شده با لیتوگرافی 3GAE شرکت Samsung Foundry نیز انتظارات را برآورده نکرده است، مطرح شد. البته داده‌های مربوط به بازدهی این لیتوگرافی به‌طور رسمی اعلام نشده است و نمی‌توان شایعات را تأیید یا رد کرد. سامسونگ به‌طور رسمی اعلام کرده که جریان جدیدی برای سرعت بخشیدن به زمان بازدهی فرآیندهای کلاس سه نانومتری خود پیاده‌سازی کرده است.

یکی از نمایندگان سامسونگ گفت:
ما سیستم توسعه فرایند سه نانومتری خود را بهبود داده‌ایم. ما درواقع برای هر مرحله از توسعه، تأییدیه داریم و این مورد به ما کمک می‌کند بار دیگر بازدهی را افزایش و سودآوری خود را بهبود دهیم و علاوه‌ بر این عرضه پایدارتر را تضمین کنیم.
با توجه به این‌که شرکت‌های نیمه‌هادی در حفظ اسرار خود مهارت دارند، فقط می‌توان در مورد دلایل بازده ضعیف Samsung Foundry تعجب کرد. به طور معمول شرکت‌ها زمانی شکست می‌خورند که اهداف بسیار بلند پروازانه یا خیلی متوسط برای خود تعیین کنند. با فرایند هفت نانومتری و پیشرفته‌تر سامسونگ، این شرکت روی استفاده از EUV حساب ویژه‌ای باز کرده است و در سال ۲۰۱۸ برای استقرار آن مجبور شد تعدادی فناوری و روش‌های تولید اختصاصی معرفی کند.
در مقابل، TSMC در سال ۲۰۱۸ از ابزار EUV برای فرایند هفت نانومتری خود استفاده نکرد و فقط لایه‌های EUV را با لیتوگرافی N7 Plus بعدی در سال ۲۰۱۹ ارائه کرد. TSMC به دلیل رویکرد نسبتاً محافظه‌کارانه خود در توسعه فناوری پردازش و همچنین استفاده از ابزارهای جدیدی که قابلیت پیش‌بینی را برای مشتریان خود فراهم می‌کند، شناخته شده است. مزایای قابل پیش‌بینی بودن همراه با بازدهی بالا، احتمالاً ازجمله دلایلی است که باعث شده است TSMC از طرف غول‌های فناوری بزرگی مثل اپل و AMD، سفارش دریافت کند.

فرآیندهای DRAM

اما واحد Samsung Foundry تنها بخش سامسونگ نیست که روی EUV تمرکز کرده است. Samsung Semiconductor نیز اولین تراشه‌های آزمایشی DRAM ساخته شده بر پایه فرایند D1x را که یک لیتوگرافی پیشرفته EUV است اوایل سال ۲۰۲۰ برای مشتریان ارسال کرد؛ اما این تکنولوژی برای تولید انبوه مورد استفاده قرار نگرفت و در عوض واحد تجاری DRAM سامسونگ اواخر اکتبر ۲۰۲۱، ارسال تراشه‌های حافظه ساخته‌شده با فرایند D1a را آغاز کرد.
D1a سامسونگ، درواقع نسل چهارم فرآیند کلاس ۱۰ نانومتری DRAM این شرکت است که با نام ۱۳ نانومتری نیز شناخته می‌شود. توسعه این لیتوگرافی، مدت زیادی طول کشید و Micron و SK Hynix را پشت سر گذاشت.
Micron قصد دارد از فناوری 1a خود (که از EUV بهره نمی‌برد) برای ساخت همه DRAM ها استفاده کند و طبق گزارش رسانه‌ها، از مدتی قبل این فرایند را به‌طور گسترده، مستقر کرده است. درنتیجه، این شرکت نه‌تنها سامسونگ را با فرایند 1a شکست داد، بلکه با سرعت زیاد، نرخ پذیرش آن را نیز پشت سر گذاشت. درنتیجه ساخت حافظه Micron ارزان‌تر است. این ویژگی به‌خصوص در مورد آی‌سی‌های DDR5 که ازنظر فیزیکی بزرگ‌تر از تراشه‌های DDR4 بوده و با ظرفیت مشابه و فرایند یکسانی ساخت شده‌اند نیز سودمند است.
شاید سامسونگ با گذشت زمان به دلیل تجربه گسترده خود با فناوری‌های DRAM مبتنی بر EUV، رهبری این بازار را دوباره به دست بگیرد؛ اما در حال حاضر به نظر نمی‌رسد این شرکت در این حوزه پیشرو باشد. جالب این‌که Micron استفاده از ابزار EUV را به دلیل هزینه‌های اسکنر آن، بهره‌وری محدود تجهیزات EUV، یکنواختی ابعاد بحرانی (CD) ناقص و زمان‌های طولانی چرخه‌ها، نقطه ضعف می‌داند.
بر اساس گزارش دیجی تایمز به نقل از یکی از مهندسان سامسونگ، این شرکت قصد دارد در تلاشی برای جهش در رقابت، از فناوری پردازش 1b صرف‌نظر کرده و به‌جای آن روی 1c (کلاس ۱۱ نانومتر) تمرکز کند. این اطلاعات در ماه آوریل تکذیب شد؛ اما به نظر می‌رسد این شرکت تمایل دارد تغییراتی در برنامه‌های خود اعمال کند.
یکی از نمایندگان سامسونگ گفت:
من فکر می‌کنم منصفانه است که بگوییم برنامه توسعه ۱۲ نانومتری ما به‌طور پایدار انجام می‌شود و فرآیندهای بعدی نیز طبق نقشه راه فناوری میان‌مدت تا بلندمدت ما توسعه خواهند یافت.

کسب‌وکار Samsung LSI

سامسونگ نسبت به SK Hynix، Micron و TSMC برتری‌هایی دارد. بیشترین فروش این شرکت مربوط به تراشه‌های حافظه و خدمات تولید نیمه‌هادی نیست. این شرکت انواع لوازم الکترونیکی مصرفی را می‌فروشد که ازجمله می‌توان به گوشی‌های هوشمند با قیمت بیش از هزار دلار برای هر واحد یا تلویزیون‌هایی که قیمت‌های چند هزار دلاری دارند اشاره کرد. بنابراین حتی اگر بازده تراشه سازی سامسونگ کافی نباشد، سامسونگ همچنان شرکتی سودآور است.
اما مشکل فرآیندها و بازدهی متوسط این است که بر عملکرد و قابلیت‌های سیستم-روی-چیپ‌های سامسونگ تأثیر می‌گذارند که امکان دارد انتظارات را برآورده نسازد. این همان چیزی است که در مورد Exynos 2200 رخ داد؛ تراشه‌ای که سرعت آن از Snapdragon 8 Gen1 کوالکام بیشتر نبود، درحالی‌که هردو پردازنده با فناوری یکسانی ساخته شده‌اند.

نتیجه‌گیری

درحالی‌که سامسونگ می‌تواند برای کسب‌وکارهای نیمه‌رسانای خود هزینه‌های زیادی صرف کند، اما این مورد به‌تنهایی موفقیت این برند را در تولید تراشه‌ها تضمین نخواهد کرد. در یک تا دو سال گذشته، شواهد مستقیم و غیرمستقیمی مشاهده کردیم که نشان می‌دهد کسب‌وکارهای نیمه‌هادی غول فناوری کره‌ای، با مشکلاتی مواجه شده‌اند. تجارت تولید قراردادی Samsung Foundry به‌سرعت رقبای خود رشد نمی‌کند، درحالی‌که لیتوگرافی‌های آن نیز کم‌تر از حد انتظار ظاهر شده‌اند. Samsung Semiconductor نیز در بخش DRAM با فرایند 1a به مدت چند ماه از رقبا عقب بود، درحالی‌که عملکرد سیستم-روی-چیپ‌های پرچم‌دار LSI نیز در مقایسه با رقبای آن، در سطح پایین‌تری قرار دارند.
سامسونگ مثل سایر شرکت‌های بزرگ دیگر، برندی ماندگار است و منابع مالی، فکری و تکنولوژیکی کافی برای دوام آوردن در برابر چالش‌های فراوان را در اختیار دارد. تنها مشکل این است که زمان رسیدن به موفقیت برای این شرکت چقدر خواهد بود و آیا مدیریت فعلی می‌تواند به آن دست یابد یا خیر.