تجارت تراشه‌سازی سامسونگ باوجود سرمایه‌گذاری‌های هنگفت، دچار تزلزل شده است

سامسونگ یکی از غو‌ل‌پیکرترین شرکت‌های یکپارچه در کره‌جنوبی است و می‌تواند نسبت به هر کمپانی دیگری پول بیشتری را در تجارت نیمه‌های خود سرمایه‌گذاری و خیلی زودتر از رقبا به استفاده از لیتوگرافی‌های پیشرو مهاجرت کند؛ البته این بدان معنا نیست که غول فناوری کره‌ای در تولید تراشه‌های منطقی یا حافظه در جهان پیشرو است. درواقع شرکت مذکور از لحاظ نسبت هزینه و عملکرد از اینتل، TSMC و Micron ضعیف‌تر است.  

سامسونگ از سال 2017 تا 2020 مبلغ 93.2 میلیارد دلار برای توسعه‌ی ظرفیت تولید تراشه‌های خود هزینه کرد که بیشتر از سرمایه‌گذاری اینتل و TSMC می‌باشد. افزون‌براین، غول کره‌جنوبی میلیاردها دلار برای تحقیق و توسعه‌ی فناوری‌های لیتوگرافی جدید هزینه کرده است. برای سرمایه‌گذاری‌های سنگین، Samsung Foundry و Samsung Semiconductor اولین شرکت‌هایی بودند که در سال 2018 لیتوگرافی فرابنفش شدید را برای تولید منطقی و در سال 2021 برای تولید DRAM اتخاذ کردند. استفاده از جدیدترین ابزارهای لیتوگرافی به معنی تضمین موفقیت و پیشرفت تجارت‌های تراشه‌سازی، حافظه و توسعه‌ی پردازنده‌های این شرکت نمی‌باشد. یکی از مهندسان DRAM سامسونگ در وبلاگی گفت که فرهنگ شرکتی بحث‌برانگیز این برند احتمالاً دلیل بروز مشکلاتی است که در سال‌های اخیر برای این واحد به‌وجود 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. درمقابل، انویدیا فقط از تکنولوژی 8LPP سامسونگ استفاده کرد؛ فناوری بسیار پیشرفته‌ی کلاس 10 نانومتری که فقط از لیتوگرافی عمیق فرابنفش استفاده می‌کند.

سال گذشته شایعاتی مبنی‌بر کمبود بازده لیتوگرافی چهار نانومتری سامسونگ منتشر شد و این فرایند نتوانست انتظارات را برآورده کند. Samsung Foundry مانند سایر تولیدکنندگان قراردادی تراشه تاحدی درباره‌ی بازدهی اظهارنظر نمی‌کند؛ زیرا این اطلاعات، بخشی از اسرار تجاری مخصوص شرکت‌ها و مشتریان آن‌ها است. زمانی‌که کوالکام تولید تراشه‌ی اسنپدراگون 8 نسل یک را از فناوری کلاس چهار نانومتری سامسونگ به یکی از فرایندهای 4 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 از نظر عملکرد به‌ازای مصرف هر وات انرژی، به‌میزان قابل‌توجهی ضعیف‌تر از رقیب خود عمل می‌کنند. نکته‌ی مهم این است که خانواده‌ی لیتوگرافی‌های چهار نانومتری Samsung Foundry نسل سوم EUV این شرکت هستند و طبق این واقعیت که پشت یک فناوری رقیب قرار دارد، می‌توان نتایج نامطلوبی درباره‌ی قابلیت‌های واقعی 7LPP، 5LPE و 5LPP سامسونگ دریافت کرد.

یکی از چند تأیید غیرمستقیم درباره‌ی بازدهی ناکافی پیشرو در Samsung Foundry ماه آوریل افشا شد؛ جایی‌که مدیر بازاریابی واحد Samsung LSI اعلام کرد که بهبود بازدهی برای سیستم-روی-چیپ پرچم‌دار انجام شده است. کنی ‌هان گفت: انتظار می‌رود در سه‌ماهه دوم، عرضه‌ی سیستم-روی-چیپ ما به‌دلیل بهبود عملکرد تراشه‌های پرچم‌دار و افزودن محصولات میان‌رده به خط‌تولید، به‌میزان قابل‌توجهی افزایش یابد. اخیراً شایعاتی مبنی‌بر عدم برآورده کردن انتظارات بازدهی تراشه‌های ساخته‌شده با لیتوگرافی 3GAE شرکت Samsung Foundry مطرح شد. البته داده‌های مربوط به بازدهی این لیتوگرافی به‌صورت رسمی اعلام نشده و نمی‌توان شایعات را تأیید یا رد کرد. سامسونگ به‌طور رسمی اعلام کرد که جریان جدیدی برای سرعت‌بخشیدن به زمان بازدهی فرایندهای کلاس 3 نانومتری خود پیاده‌سازی کرده است.

یکی از نمایندگان سامسونگ گفت: ما سیستم توسعه‌ی فرایند 3 نانومتری خود را بهبود بخشیده‌ایم. 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 افزون‌براین عرضه‌ی پایدارتر را تضمین کنیم. درحالی‌که شرکت‌های نیمه‌هادی در حفظ اسرار خود مهارت دارند، فقط می‌توان در مورد دلایل بازده ضعیف Samsung Foundry تعجب کرد. معمولاً شرکت‌ها زمانی شکست می‌خورند که اهداف بلندپروازانه 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.

TSMC در سال 2018 از ابزار EUV برای فرایند هفت نانومتری خود استفاده نکرد و فقط لایه‌های EUV را با لیتوگرافی‌ N7 Plus بعدی در سال 2019 ارائه کرد. TSMC برای رویکرد به‌نسبت محافظه‌کارانه‌ی 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 از جمله دلایلی محسوب می‌شود که موجب شده TSMC ازطرف غول‌های فناوری بزرگی مانند اپل و AMD سفارش دریافت کند.

فرایندهای DRAM
واحد Samsung Foundry تنها بخش سامسونگ به حساب نمی‌آید که روی EUV تمرکز داشته است. Samsung Semiconductor نیز اولین تراشه‌های آزمایشی DRAM ساخته شده بر پایه‌ی فرایند D1x را که یک لیتوگرافی پیشرفته‌ی EUV است اوایل سال 2020 برای مشتریان ارسال کرد؛ اما این فناوری برای تولید انبوه مورد استفاده قرار نگرفت و درعوض واحد تجاری DRAM سامسونگ اواخر اکتبر 2021، ارسال تراشه‌های حافظه ساخته‌شده با فرایند D1a را شروع کرد. D1a سامسونگ، نسل چهارم فرایند کلاس 10 نانومتری DRAM این شرکت محسوب می‌شود که با نام 13 نانومتری نیز شناخته می‌شود. توسعه‌ی این لیتوگرافی، مدت زیادی طول کشید و Micron و SK Hynix را شکست داد.

شرکت Micron تصمیم دارد از فناوری 1a خود برای ساخت همه‌ی DRAMها استفاده کند و طبق گزارش رسانه‌ها، از مدتی قبل این فرایند را به‌صورت گسترده، مستقر کرده است. Micron نه‌تنها سامسونگ را با فرایند 1a شکست داد، بلکه با سرعت زیاد نرخ پذیرش و ساخت حافظه ارزان‌تر این کمپانی را پشت‌سر گذاشت. این ویژگی مخصوصاً در مورد آی‌سی‌های DDR5 که از لحاظ فیزیکی بزرگ‌تر از تراشه‌های DDR4 بوده و با ظرفیت مشابه و فرایند یکسانی ساخته شده‌ سودمند است. سامسونگ با گذشت زمان برای تجربه‌ی گسترده‌ی خود با فناوری‌های DRAM مبتنی‌بر EUV، امکان دارد رهبری این بازار را دوباره به‌دست بگیرد؛ اما اکنون به‌نظر نمی‌رسد این شرکت در این حوزه پیشرو باشد. جالب است که Micron استفاده از ابزار EUV را به‌دلیل هزینه‌های اسکنر آن، بهره‌وری محدود تجهیزات EUV، یکنواختی ابعاد بحرانی (CD) ناقص و زمان‌های طولانی چرخه‌ها، نقطه ضعف می‌داند.

طبق گزارش دیجی‌تایمز به نقل از یکی از مهندسان سامسونگ، این شرکت تصمیم دارد برای جهش در رقابت، از تکنولوژی پردازش 1b صرف‌نظر کرده و به‌جای آن روی c1 (کلاس 11 نانومتری) متمرکز شود. این اطلاعات در ماه آوریل تکذیب شد؛ اما به‌نظر می‌رسد این شرکت تمایل دارد تغییراتی در برنامه‌های خود اعمال کند. یکی از نمایندگان سامسونگ گفت: من فکر می‌کنم منصفانه باشد که بگوییم برنامه‌ی توسعه 12 نانومتری ما به‌صورت پایدار انجام می‌شود و فرایندهای بعدی نیز طبق نقشه‌ی راه فناوری میان‌مدت تا بلندمدت ما توسعه خواهند یافت.

تجارت Samsung LSI
سامسونگ نسبت به SK Hynix، Micron و TSMC برتری‌هایی دارد. بیشترین فروش این کمپانی 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 چندهزار دلاری دارند اشاره کرد. بنابراین حتی اگر بازده تراشه‌سازی سامسونگ کافی نباشد، سامسونگ همچنان شرکتی سودآور به حساب می‌آید. مشکل فرایندها و بازدهی متوسط بر عملکرد و قابلیت‌های سیستم-روی-چیپ سامسونگ تأثیر می‌گذارند که امکان دارد انتظارات را برآورده نکند. این همان چیزی است که درمورد اگزینوس 2200 اتفاق افتاد؛ تراشه‌ای که سرعت آن از اسنپدراگون 8 نسل یک کوالکام بیشتر نبود، درحالی‌که هر دو پردازنده با تکنولوژی یکسانی ساخته شده‌اند.

نتیجه‌گیری
سامسونگ بااین‌که می‌تواند برای تجارت‌های نیمه‌رسانای خود هزینه‌های بالایی صرف کند، اما این مورد به‌تنهایی موفقیت این برند را در تولید تراشه‌ها ضمانت نمی‌کند. از سال 2020، شواهد مستقیم و غیرمستقیمی را شاهد بودیم که نشان‌دهنده روبه‌رویی با مشکلات غول کره‌جنوبی در تجارت‌های نیمه‌هادی بود. تجارت تولید قراردادی Samsung Foundry به‌سرعت رقبای خود رشد نمی‌کند، درحالی‌که لیتوگرافی‌های آن نیز کم‌تر از حدانتظار ظاهر شده‌اند. Samsung Semiconductor نیز در بخش DRAM با فرایند 1a تا چندماه از رقبا عقب بود، درحالی‌که عملکرد سیستم-روی-چیپ‌های پرچم‌دار LSI هم در مقایسه با رقبای آن، در سطح پایین‌تری واقع شده‌اند. سامسونگ مانند سایر شرکت‌های بزرگ دیگر، برندی ماندگار است و منابع مالی، فکری و تکنولوژیکی کافی برای دوام آوردن دربرابر 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.