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三星Exynos败退,能否效仿苹果成功回归?

分区:软件资讯 更新:2022-11-15 09:36:02

三星电子将打破Galaxy S系列AP芯片的双供应策略。近日,韩国媒体指出,由于Exynos芯片无法保证旗舰智能手机的质量,三星电子明年将在其Galaxy S23中采用高通骁龙8 Gen 2,Galaxy S24(暂称)移动应用处理器也可能在后年由高通供应。

不过三星并没有放弃Exynos业务,正在效仿苹果重组开发专用应用处理器。同时利用芯片设计、代工、终端应用等垂直整合的优势,为Exynos业务赋能。

如果三星先进的代工工艺和调制解调器能够分别跟上TSMC和高通,并引入更多的合作伙伴,重组后的Exynos业务有望获得新的转型。

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,三星在全球科技行业前景一片光明:智能手机和移动应用处理器(AP)业务呈现快速发展态势,代工业务开始出现新的起色,收入首次突破4亿美元.

为了在日益激烈的市场竞争中保持控制力,2011年,三星学习英特尔开始赋予移动AP业务品牌——Exynos,正式启动品牌营销。此后,三星每年都在旗舰智能手机Galaxy系列中使用Exynos移动处理器。时任三星电子系统大规模集成电路事业部副总裁的SEH熊正表示,移动AP的品牌推出将进一步提升系统大规模集成电路业务的全球地位,并积极扩大移动AP的营销,以升级的高规格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全球第一,移动AP出货量也保持第一,助推Exynos品牌在全球移动处理器市场的影响力。

2012年,三星乘胜追击,推出了市场上首款量产的32nm移动处理器Exynos 4412,并将其应用于Galaxy S3,推动其销量突破3000万台,使三星首次超越诺基亚,成为功能手机和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。

三星希望通过Exynos进一步减少对苹果和高通的过度依赖。因为高通是三星Galaxy系列高端移动处理器的核心供应商,三星每年都要向高通支付巨额专利授权费;三星系统LSI部门的主要收入来自苹果。2010年苹果代工订单收入占比超过66%。

补足调制解调器

但从2013年开始,智能手机行业从3G转向4G,三星4G基带芯片技术不足,Exynos芯片不如高通高端芯片,Galaxy S4减少采用Exynos 5410苹果还升级了iPhone以增加代工订单,其在三星系统LSI业务部门的收入增长至86%。这一切让Exynos品牌之前的努力付之东流,三星更加依赖高通和苹果。此时,三星试图将Exynos芯片推向中国市场,但三星的智能手机业务与中国的手机品牌是竞争对手,他们不愿意使用Exynos。

2014年,Exynos 5422依然没有完善的基带芯片,性能相比高通骁龙801处理器并不明显。Exynos芯片被Galaxy S5进一步边缘化。房子漏了,就下一整夜的雨。三星的智能终端业务和苹果的专利纠纷都牵连到三星的代工业务。苹果将A8订单转移到刚刚获得支持的TSMC。三星的系统LSI事业部在双重打击下首次出现亏损,跌至谷底。

三星在经历低谷后,在梁孟松的带领下奋起反击。2015年,它从28纳米跳过20纳米,直接量产14纳米FinFET,比TSMC提前了半年。同时开发了Shannon modem芯片,降低了对高通基带芯片的依赖,使Exynos 7420在性能和功耗上超越了20nm制程工艺的骁龙810芯片,站在了世界之巅。Galaxy S6系列开始大量采用Exynos 7420。根据DRAMeXchange的数据,2015年Exynos芯片出货量超过5000万片。

依靠14nm FinFET工艺和调整定价策略,三星从TSMC夺回了许多主要客户的代工订单,使其代工业务在2016年取得了显著增长。然而三星和苹果却越走越远。2015年三星制造的14nm A9芯片功耗还不如TSMC的16nm A9芯片,部分订单被TSMC抢走;自2016年以来,TSMC凭借其扇出封装技术(InFO FOWLP)垄断了苹果A系列芯片的订单。

与此同时,三星在弥补了调制解调器的不足后,加快了Exynos的重组进程。2016款Galaxy S7继续采用Exynos 8890,并引入了配备多模调制解调器的高通骁龙820,以满足世界各地的通信要求。然而,Galaxy Note7的爆炸已经蔓延到了Exynos,使得新改进的Exynos遭受了最终智能手机业务的冲击。

跟着晶圆代工遭殃

2017年,晶圆代工行业进入10nm和更先进工艺技术的争夺战。辛格和UMC不愿意冒巨额投资的风险,所以他们选择了放弃。只有TSMC和三星继续坚持。也就是在这一年,三星剥离代工业务,成立纯代工企业,率先量产10nm芯片Exynos 8895。该芯片可与高通骁龙835相媲美。中国、日本、美国版Galaxy S8采用高通骁龙835,其他市场搭载Exynos 8895。如果三星征服全网通基带芯片,Galaxy S8可能会增加Exynos芯片的比例。但三星10nm工艺节点不敌TSMC,导致三星代工订单被TSMC抢回。当时,TSMC声称将在10纳米时代获得70%以上的市场份额。

三星拒绝承认失败。为了超越TSMC,它在2018年的7nm工艺节点上率先引入了EUV技术。但是由于良品率问题,三星错过了7nm的市场机会。Exynos 9810只能使用三星第二代10nm FinFET LPP工艺。Galaxy S9同时搭载10nm Exynos 9810和高通骁龙845,比例和上一代差不多。

直到2019年,Exynos才进入7nm时代,落后于苹果A12。7nm Exynos 9820和高通骁龙855并没有给Galaxy S10的销量带来明显的提振,反而让三星Galaxy S系列手机逐年下滑。2019年,三星调整了Exynos和代工业务。一方面与AMD达成合作,引入其GPU技术,强化Exynos另一方面,公布了“半导体愿景2030”的发展蓝图,希望在2030年前大幅提升代工市场竞争力,在2030年赶上TSMC。

然而,在2020年和2021年,三星、高通和TSMC之间的差距越来越大。三星的代工业务始终是一个拙劣的举动。三星7nm量产后,TSMC宣布5nm量产。三星5nm量产后,TSMC宣布4nm试产,始终跟不上TSMC的步伐。

三星代工落后于TSMC,这让Exynos深受其害。三星Exynos 990不如高通骁龙865,连韩版Galaxy S20都采用高通骁龙865。三星在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安装Exynos芯片。Exynos 2100的性能也低于高通骁龙888,尤其是用Galaxy S21玩游戏时,两者的体验差距更明显。

2021年,为了保证智能手机体验,三星不得不将Exynos芯片占比降至20%,将Exynos的市场份额降至6.6%,与高通、苹果、联发科的差距不断拉大。

与此同时,缺乏差异化Exynos芯片支持的Galaxy S系列手机销量也日益惨淡。Counterpoint数据显示,Galaxy S21半年销量仅为1360万台,同比下降20%,与Galaxy S10系列前6个月的销量相比甚至下降了47%。

绝地反击彻底失败

三星原本试图在2022年反击。三星代工加速追赶TSMC,不仅在2021年底比TSMC提前6个月交付4nm芯片,还在2022年6月30日宣布率先量产3nm芯片。不过三星这次在2015年的超车并没有那么顺利,反而被一些措施适得其反。由于疑似工艺造假,4nm的良率太低。高通骁龙8 Gen1转投TSMC,3nm工艺良品率不理想。一开始只能接一些矿机芯片客户的订单。因此,三星的‘

Exynos 2200是三星4nm追赶战略的牺牲品。Exynos 2200是第一款使用与AMD联合开发的Xclipse 920 GPU的移动AP。它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配备了先进的多IP调速器,可以使芯片更加节能。本来业界对Exynos 2200的期望很高,但是三星晶圆代工厂过于激进,引入了4LPE工艺,导致Exynos 2200的缺陷率高,能效低,导致他还没来得及征服,就死于Xclipse 920 GPU。三星电子解决方案(DS)部门首席执行官Kye Hyun Kyung也在今年9月表示:“在4nm和5nm领域,开发进度和数量确实落后于TSMC。”

今年搭载Exynos 2200的Galaxy S22系列发布后,频繁出现发热、掉帧、卡顿、续航差的现象。为了减少发热和功耗,三星Galaxy S22内置了“GOS(游戏优化服务)”功能,限制了CPU/GPU的性能。受到了韩国、欧洲等国家和地区大量用户的投诉,甚至有用户对三星提起诉讼。

GOS事件后,三星及时解除了性能限制,并郑重道歉。然而,GOS事件损害了Galaxy S22在韩国、欧洲等国家和地区的形象,三星运营商的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,三星手机在韩国的市场份额一路下滑,从6月份的66.11%下降到9月份的58.38%,首次跌破60%。

效仿苹果重整业务

为了减少损失,三星Galaxy S22增加了高通骁龙8 Gen1的比例。根据Strategy Analytics的报告,今年第二季度Exynos芯片的出货量下降了46%。甚至有人认为三星可能会停止Exynos业务,开始开发新的应用处理器(AP)。

然而,三星在今年第二季度的财报电话会议上迅速否认了停止Exynos业务的传言,并表示正在制定提高长期竞争力的计划。三星将重组Exynos业务,加强与领先IP公司的合作,进一步提升Exynos芯片的市场竞争力。三星表示,为了改善其以智能手机为中心的业务结构,它已经将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。

自GOS事件以来,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,甚至学习苹果加快建立基于智能手机AP的生态系统。由于苹果将其自主研发的AP应用于iPhone、iPad、Apple Watches、MacBook,兼容这些设备的操作系统和软件,可以保证最佳的产品体验,提升产品的差异化竞争力。

在高端专用Exynos芯片出来之前,三星Galaxy S系列只能用高通骁龙芯片。以赛亚研究指出,三星Galaxy S23可能全部采用高通骁龙8 Gen 2,预计三星将在2025年后重新推出Exynos旗舰处理器。至于低端处理器,三星会继续推出Exynos芯片,搭载在自己的低端手机和中国品牌手机中。

目前,三星电子解决方案(DS)部门正在效仿苹果,开始开发专门用于Galaxy智能手机的AP,预计在2025年之前完成,2025年之后扩展Exynos业务。这意味着三星电子不仅将AP开发交给半导体业务部门,MX业务部门也将从设计之初就积极参与为Galaxy制造优化的芯片,AP将扩展到所有以“Galaxy”命名的设备,而不仅仅是智能手机。

但是三星和苹果不一样。三星的智能手机操作系统是谷歌Android,芯片由其代工部门制造。这就决定了Exynos芯片对操作系统和软件的兼容性普遍不如苹果。同时,应用水平受到智能手机业务业绩的制约,制造水平受到自身代工厂技术能力的限制。一旦三星智能手机销量下滑或代工能力赶不上TSMC,Exynos的业务发展将受到不同程度的影响

在过去的十年里,三星引入了强大的竞争对手高通骁龙,刺激了Exynos技术的不断进步。但除了2015年Exynos凭借工艺领先暂时击败高通骁龙外,其他年份Exynos的性能或通信处理技术几乎没有优于高通骁龙的,导致三星Galaxy S系列一直高度依赖高通骁龙。

重新调整业务战略

Exynos长期落后于高通骁龙,很大程度上是因为三星芯片设计部门和代工厂实力不足。要重塑Exynos业务,三星需要从芯片设计到代工,再到终端应用进行重新的战略调整。

关于芯片设计,为了保证芯片设计能力,三星系统LSI部门最近将SoC开发职能重组为“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,CP开发室开发通信相关ip。由于缺乏三星modem等通信IP,Exynos的竞争力多年来都不如高通骁龙。为了摆脱高通的调制解调器,苹果也在加大5G基带芯片的研发。

在晶圆代工中,先进制程良率的稳定性是关键。代工行业资深从业者刑铮(化名)表示,2018年以来,三星代工业务的推进进程始终慢于TSMC。尽管首先引入了EUV或GAA,但糟糕的收益率阻碍了Exynos业务的发展。要推动Exynos业务的发展,三星的代工业务需要在3nm、2nm、1nm等先进工艺节点保持稳定的高良品率。

在终端应用方面,三星移动终端业务更擅长系统解决方案集成。三星的系统LSI部门需要与三星的移动终端业务和vivo、OPPO等外部终端品牌更好地合作,推动Exynos芯片与终端应用、操作系统、非AP组件的系统集成和持续优化,以充分发挥Exynos芯片的性能,保证终端应用的最佳体验。芯片行业工程师黄静(化名)指出,三星Exynos芯片在过去的十年里主要是自用,比较封闭。即使vivo和OPPO这两年也有部分进口Exynos芯片,但数量都很少,不像高通和联发科给不同的终端应用厂商供货。产量巨大,足以充分暴露各种问题,方便通过持续改进优化终端应用体验。

目前三星到处都不满意。高端智能手机市场表现不如苹果。Exynos芯片落后于苹果A系列和高通骁龙。代工业务的先进进程受到TSMC的压制,甚至占据主导地位的存储芯片业务也开始被竞争对手缩小。不过,某芯片公司高管王强(化名)认为,在全球地缘政治冲突和逆全球化趋势下,三星的设备、代工、芯片设计、芯片封装、终端应用的垂直整合生态反而具有更强的抗风险能力。不像苹果、TSMC、高通等竞争对手受到地缘政治的牵连,被迫做出双生态系统布局,尤其是TSMC,被美国引诱到亚利桑那州设厂,违反了市场规则。

某芯片公司高管王强(化名)进一步强调,如果韩、三星能保持政治中立,依托李在镕强大的政商网络,将有机会在全球代工市场与TSMC再次竞争。为了分散风险,许多芯片设计制造商可能会给三星一些代工订单,而不是像过去那样专注于TSMC,以确保三星能够继续推动先进制造工艺的发展,支持Exynos业务的发展。

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