Étant l’un des plus grands chaebols intégrés verticalement de Corée du Sud (un grand conglomérat industriel dirigé et contrôlé par un individu ou une famille en Corée du Sud), Samsung peut investir plus d’argent dans son activité de semi-conducteurs que presque n’importe quelle autre entreprise et adopter des technologies de processus de pointe avant tout le monde. . Mais cela ne signifie pas que Samsung est un leader technologique dans la production de puces logiques ou de mémoire. En fait, il est en retard sur TSMC, Intel et Micron en termes de performances et de coût.
Samsung a dépensé 93,2 milliards de dollars pour étendre sa capacité de production de semi-conducteurs pour ses divisions de mémoire et de fonderie sur la période 2017-2020, plus qu’Intel et TSMC n’ont investi. En outre, l’entreprise a dépensé des milliards dans la recherche et le développement de nouvelles technologies de processus. En raison de dépenses extrêmes, Samsung Foundry et Samsung Semiconductor ont été les premiers à adopter la lithographie aux ultraviolets extrêmes (EUV) pour la production logique en 2018 et la production de DRAM en 2021.
Mais l’utilisation des derniers outils de lithographie ne signifie pas que les activités de fonderie, de mémoire et de développement de puces de l’entreprise sont garanties de prospérer. En fait, un ingénieur Samsung DRAM a déclaré dans un article de blog que la culture d’entreprise controversée de l’entreprise pourrait être une raison pour laquelle ses activités de semi-conducteurs ont rencontré des problèmes ces dernières années, rapporte DigiTimes.
Nœuds de fonderie
La lithographie EUV est destinée à réduire les motifs multiples, à augmenter les rendements, à réduire les temps de cycle, tout en augmentant les performances et en réduisant les coûts. Mais Samsung Foundry n’a pas réussi à attirer de nombreux clients supplémentaires avec ses technologies de fabrication 7LPP, 5LPE et 5LPP. La seule grande victoire EUV de la société a été de décrocher des commandes de Qualcomm. En revanche, Nvidia n’a utilisé que le nœud 8LPP de Samsung, une technologie très avancée de classe 10 nm qui n’utilise que la lithographie ultraviolette profonde (DUV).
Au cours de la dernière année environ, des rumeurs ont émergé selon lesquelles les rendements en 4 nm de Samsung étaient faibles et que le nœud n’avait pas tout à fait répondu aux attentes. Comme d’autres sous-traitants de semi-conducteurs, Samsung Foundry ne commente pas les rendements, dans une certaine mesure parce qu’ils sont ses secrets commerciaux pour lui-même et ses clients. Lorsque Qualcomm a déplacé la production de son SoC Snapdragon 8 Gen 1 de la technologie de classe 4 nm de Samsung Foundry (4LPE ou 4LPP) vers l’un des nœuds N4 de TSMC, il pourrait augmenter ses horloges et en même temps réduire sa consommation d’énergie (c’est-à-dire augmenter considérablement les performances par watt), ce qui démontre que 4LPE/4LPP est nettement moins compétitif que son concurrent direct, du moins du point de vue des performances par watt. Une chose à garder à l’esprit ici est que la famille de processus de fabrication 4nm de Samsung Foundry est le nœud EUV de troisième génération de l’entreprise et sur la base du fait qu’il est derrière une technologie concurrente, nous pouvons tirer des conclusions défavorables sur les capacités réelles des 7LPP, 5LPE de Samsung. , et 5LPP.
L’une des rares confirmations indirectes de rendements de pointe insuffisants chez Samsung Foundry a été révélée en avril, lorsque le chef du marketing de la division LSI de Samsung a annoncé à l’avance des améliorations de rendement pour les SoC phares.
« Au deuxième trimestre, nous prévoyons que notre offre de SoC augmentera de manière significative grâce à l’amélioration du rendement des SoC phares et à l’ajout de produits de milieu de gamme à notre gamme », a déclaré Kenny Han (via Seeking Alpha).
Au cours des dernières semaines, il y a eu des rumeurs selon lesquelles les rendements des puces fabriquées à l’aide du nœud 3GAE de Samsung Foundry (transistors de classe 3 nm, gate-all-around, début) ne répondaient pas non plus aux attentes, mais étant donné que les nœuds «précoces» de la société sont généralement utilisés presque exclusivement par la division LSI de l’entreprise et cette dernière partage à peine tous les détails avec des tiers, nous n’avons aucune idée de comment vérifier les rumeurs même officieusement. Officiellement, Samsung dit seulement avoir mis en place un nouveau flux pour accélérer le délai de rendement à partir de ses nœuds de classe 3 nm.
« Nous avons amélioré le système de développement de nœuds de 3 nm », a déclaré un représentant de Samsung. « Nous avons en fait maintenant une vérification pour chaque étape de développement. Cela nous aidera à réduire la période de montée en puissance ultérieure, à améliorer notre rentabilité et à assurer un approvisionnement plus stable. »
Étant donné que les sociétés de semi-conducteurs sont habiles à garder leurs secrets (et que Samsung est probablement plus secret que beaucoup d’autres), nous ne pouvons que nous interroger sur les raisons des rendements prétendument médiocres de Samsung Foundry. Typiquement, les entreprises échouent lorsqu’elles se fixent des objectifs trop ambitieux ou trop médiocres. Avec les nœuds 7nm et plus avancés de Samsung Foundry, la société a fait un pari sur l’utilisation de l’EUV et pour le déployer en 2018, elle a dû introduire un certain nombre de technologies et de méthodes de production propriétaires (par exemple, ne pas utiliser de pellicules sur les photomasques, qui pourraient avoir un impact sur les rendements).
En revanche, TSMC n’a pas utilisé d’outils EUV pour son nœud N7 en 2018 et n’a proposé des couches EUV avec sa technologie N7 + ultérieure qu’en 2019 après que les problèmes du processus d’origine ont été résolus ou au moins identifiés ainsi que lorsque les outils EUV ont mûri. TSMC est connu pour son approche plutôt conservatrice du développement de technologies de processus ainsi que pour l’utilisation de nouveaux outils, ce qui offre une grande prévisibilité à ses clients. Des avantages prévisibles (même s’ils ne sont pas dramatiques) ainsi que des rendements élevés prévisibles sont peut-être les raisons pour lesquelles TSMC a décroché des commandes de géants de la technologie comme Apple et AMD qui ont des tactiques différentes lorsqu’il s’agit d’adopter de nouvelles technologies de processus.
Nœuds DRAM
Mais la division fonderie de Samsung n’était pas la seule unité commerciale à miser gros sur EUV. Samsung Semiconductor a expédié les premières puces DRAM de test fabriquées sur son D1x, un processus amélioré EUV, à ses clients au début de 2020, mais la technologie n’a pas été utilisée pour la fabrication à grand volume. Au lieu de cela, l’unité commerciale DRAM de Samsung a commencé à expédier des puces de mémoire fabriquées à l’aide de son nœud D1a (qui utilise des outils EUV pour cinq couches) fin octobre 2021.
Le D1a de Samsung est le nœud DRAM de classe 10 nm de 4e génération de la société, également connu sous le nom de 13 nm. Le développement de ce nœud a pris un certain temps à l’entreprise, la laissant derrière Micron (qui a commencé à expédier des circuits intégrés DRAM basés sur 1a en juin 2021) et SK Hynix (qui a lancé la production de DRAM 1a en juillet 2021).
Micron a l’intention d’utiliser sa technologie de fabrication 1a (qui n’utilise pas du tout EUV) pour tous les types de DRAM qu’il livre et a déjà largement déployé ce nœud, selon les médias. En conséquence, Micron a non seulement battu Samsung avec son processus 1a, mais l’a également laissé derrière avec le rythme de son adoption. En conséquence, la mémoire de Micron est moins chère à fabriquer, ce qui est particulièrement avantageux lorsqu’il s’agit de circuits intégrés DDR5 qui sont physiquement plus grands que les puces DDR4 de même capacité et produites sur le même nœud.
Au fil du temps, Samsung pourrait reprendre le leadership en raison de sa vaste expérience des technologies de processus DRAM basées sur EUV, mais pour l’instant, l’entreprise ne semble pas mener la partie. Fait intéressant, Micron considère l’utilisation des outils EUV comme un inconvénient en raison des coûts du scanner EUV, de la productivité limitée de l’équipement EUV, de l’uniformité imparfaite de la dimension critique (CD) et des temps de cycle plus longs.
Dans le but de devancer la concurrence, Samsung a l’intention de sauter la technologie de processus 1b et de se recentrer sur 1c (11 nm) à la place, selon le DigiTimes rapport qui cite l’ingénieur. Cette information a été démentie en avril, mais les plans ont tendance à changer.
« Je pense qu’il est juste de dire que notre plan de développement 12 nm est mené de manière stable et que les nœuds suivants seraient également développés conformément à notre feuille de route technologique à moyen et long terme », a déclaré un représentant de Samsung.
Entreprise LSI
Mais Samsung a un avantage sur Micron, SK Hynix et TSMC. Elle vend bien plus que des puces mémoire et des services de fabrication de semi-conducteurs. Il vend toutes sortes d’appareils électroniques grand public, y compris des smartphones qui coûtent plus de 1 000 dollars l’unité ou des téléviseurs qui coûtent beaucoup plus cher. Ainsi, même si ses rendements ne sont pas aussi élevés et ses coûts moins élevés, Samsung reste tout de même rentable.
Mais le problème avec les nœuds et les rendements médiocres est qu’ils affectent les performances et les capacités des propres systèmes sur puces (SoC) de Samsung, qui peuvent ne pas répondre aux attentes. C’est ce qui s’est passé avec l’Exynos 2200, qui n’était pas plus rapide que le Snadragon 8 Gen 1 de Qualcomm fabriqué en utilisant la même technologie de processus.
Sommaire
Bien que Samsung puisse dépenser des fortunes dans ses activités de semi-conducteurs, cela ne garantit pas son succès. Au cours des deux dernières années, nous avons vu diverses preuves directes et indirectes que les activités de semi-conducteurs de l’entreprise sont en difficulté. L’activité de fabrication sous contrat de Samsung Foundry ne croît pas aussi vite que celle de ses rivaux, alors que ses nœuds ne répondent pas aux attentes. Samsung Semiconductor avait plusieurs mois de retard sur ses rivaux avec son procédé de fabrication de DRAM 1a, alors que les performances des SoC phares LSI de Samsung sont inférieures à celles de ses concurrents.
Comme d’autres grandes entreprises, Samsung est très durable et dispose de suffisamment de ressources financières, intellectuelles et technologiques pour surmonter de nombreux défis. Le seul problème est de savoir quand cela se produit et si la direction actuelle de l’entreprise est à la hauteur de la tâche.