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谷歌下一代7納米TPU驚爆棄台積電,轉單三星

半導體 7 納米製程的第一輪戰役由台積電搶下全球頭香,且主要 IC 設計大客戶蘋果、海思、高通、NVIDIA、AMD、比特大陸、GMO、嘉楠耘智等數十家訂單全數到手,但在台積電看似贏的風光又漂亮之際,最大勁敵三星電子正在密謀一場世紀大反撲計劃,要挖走台積電在人工智能芯片上的“鎮廟大神”。

三星 7 納米問世的時間點落後台積電,然而為求一舉成名,推出的第一版就會導入 EUV 光刻技術。反之,台積電為了在今年第三季提前讓 7 納米工藝問世,該版本並沒有導入 EUV 光刻技術。台積電“搶快”策略確實獲得第一輪戰役的巨大成功,但三星採用 EUV 光刻機的 7 納米來勢洶洶,帶來的效能提升,以及後續影響力的爆發,恐怕會讓台積電如坐針氈。

台積電有“人工智能造芯者”之稱,Google 是其中的“鎮廟大神”

半導體產業靠著智能手機已飽餐多年,然進入 7 納米工藝後,手機已無法支撐其巨額投資。因此,高速運算 HPC 應用包含人工智能、 GPU / CPU 、伺服器、加密貨幣等重要性很快將凌駕於手機之上,成為 7 納米應用的生力軍。

很早看準高速運算 HPC 商機的台積電,素有“人工智能造芯者”之美譽,全球只要喊的出來名號的人工智能芯片,大約 9 成都由台積電操刀,包括 Google 、 NVIDIA 、賽靈思、寒武紀、深鑒、地平線、比特大陸、嘉楠耘智等。

而 Google 針對機器學習、改善搜索引擎、影像搜索、雲視覺 API 、翻譯、地圖等雲計算服務的效率與準確性而設計的定製化 ASIC :TPU(Tensor Processing Unit),曾是 DeepMind 旗下 AlphaGO 打敗韓國圍棋高手李世乭而一戰成名的背後功臣。

為驗證 TensorFlow 框架,Google 仿效蘋果跨入自製芯片一途所推出的 TPU,在機器學習效率號稱比 GPU 和 CPU 速度快上 15 ~ 30 倍。

Google 的 TPU 從第一代開始,一直到 2018 年演進到第三代 TPU 都是由台積操刀生產,而 ASIC 設計是由 Marvell 或博通打造,這樣的合作一直被視為是生產 Google TPU 的“鐵三角”勝利方程式。

Google 的 人工智能芯片 TPU 第一~三代都由台積電操刀,然 7 納米驚傳分手

但近期有個震驚業界的消息傳出,Google 未來採用 7 納米製程工藝的 TPU 芯片,將會首度從台積電轉單到三星生產,屆時三星也將包辦 ASIC 設計、芯片製造到後段封測,這恐怕將成為三星在 7 納米戰役上的一大勝利,搶下台積電在人工智能芯片客戶群中的“鎮廟大神”!

為什麽 Google 的 7 納米TPU 芯片要從老班底台積電轉單到三星?這是個讓人跌破眼鏡的選擇。

業界對於個中原因是眾說紛紜,“價格論”再度被提出,認為這次又是三星不計成本的低價搶單。業界曾形容,三星為了搶單是無所不用其極,甚至提出讓客戶覺得“不答應還真是腦袋壞掉”的超低價格。然而,Google TPU 並非大宗型產品,價格絕非選擇代工廠的首要考量。

行業內人士分析,關鍵原因有兩個,第一是 3D 堆疊技術,第二是功耗問題。台積電的製程功耗太大,會導致後端封裝承受不住,只好降低效能作來因應,這導致前幾代 Google 的 TPU 在效能上有一些限制。

再者,TPU 芯片需要大量且精準的 3D 堆疊技術把運算單元疊起來,更重要的是,散熱必須要好,而三星一直以來在這方面的技術很強,因為記憶體早已大量使用 3D 堆疊工藝,三星又是存儲產業的龍頭,技術自然不在話下。

當然,台積電也有 CoWoS(Chip on Wafer on Substrate)技術將多顆芯片整合堆疊在單一元件上,再封裝於基板,但傳出三星極力優化該方面的技術,加上三星在散熱的處理上優於台積電,使其成為勝過台積電拿下 Google 的 7 納米 TPU 訂單的關鍵。

還有一點,三星為了確保幫 Google 代工的 TPU 穩定度,雖然終極目標是以 7 納米生產,但不排除先導入 10 納米,確定沒問題後,再以 7 納米作為量產工藝節點。所以,三星為 Google 代工的 TPU 技術,也可以說是以 10/7 納米兩個世代打造。

三星為 Google“造芯”貼身“臨摹”後恐實力大增 不利於其他 AI 陣營

不過,Google 的人工智能芯片讓三星代工,恐埋一個巨大隱憂,這不是對 Google,而是對其他陣營的人工智能芯片業者。

三星在業界一向有“Copy Cat”之稱,客戶讓三星代工產品,最怕的就是關鍵技術被偷偷學去,況且三星的產品線從最上遊的各式邏輯芯片、存儲芯片、製造生產,甚至是機台設備都自己掌握,一直延伸到系統端包括電視、手機、面板等,所有產品是無所不包,人工智能是新時代顯學,三星自然是追求做到頂尖。

若三星幫 Google 的人工智能芯片做 ASIC 和生產,無非是給了三星一個向巨人貼身“臨摹”的絕佳機會,Google 的人工智能當中竅門恐被“聰明絕頂”的三星學了去。

不過,業界認為 Google 可是一點都不擔心,因為對方偷得了硬體,但 Google 擅長的軟體是三星學不到的。

但真正該擔心的是 Google 以外的人工智能芯片公司,三星從巨人身上即使學不到 9 成武功,只要學個 6 ~ 7 成功力,就可以大幅優化自家的人工智能芯片,這恐怕十分不利於競爭對手。

這也是台積電一直以來所倡導的觀念,唯有純晶圓代工廠模式(pure foundry business model),不與客戶競爭、不生產自己的產品,才能獲得客戶青睞。

據業者透露,其實 Google 找上三星也不是首選,原本屬意找英特爾的晶圓代工部門合作,但英特爾早已決定淡出該領域,在沒有其他選擇下,只好找三星試試看,看看下一個“朋友”會不會更好。

三星這次挖角 Google 訂單,也讓人回憶起當年高通在 FinFET 製程工藝的選擇上,舍台積電、選擇三星的往事。

回顧一下台積電和三星上一次的技術大過招,是發生在 3 ~ 4 年前的傳統平面式技術,轉進鰭式場效電晶體 FinFET 技術架構之役,該戰役具有跨時代的意義。

當時,三星的 14 納米 FinFET 工藝製程領先台積電的 16 納米 FinFET 工藝製程量產,這是三星在技術上第一次超車台積電,且首次搶下原本屬於台積電的大客戶高通的訂單,在晶圓代工領域是一戰成名,也逼得台積電出面表示其 16 納米 FinFET 技術雖是“後發”,但絕對會“先至”!

雖然之後三星領先問世的 14 納米 FinFET 工藝,但無論從市佔率、客戶數角度,都被台積電狠狠超越,但這一精彩交鋒已是歷史留名,更點頒布積電與高通這位老夥伴之間,數十年來從“相知相惜”逐漸轉為“矛盾”的情節,才讓三星有機可趁。

當年高通放棄台積電的 FinFET 工藝而選擇三星,外傳的理由很多。有人說,三星幾乎是不賺錢,甚至是“倒貼”高通來搶單; 也有人說三星的 FinFET 工藝確實推出的時間比較早; 更有人說,台積電自從有了蘋果這位讓它在行動通訊時代登峰造極的大客戶後,高通覺得受到“冷落”,因此“移情別戀”。

不過,台積電在 7 納米工藝上搶下全球量產的頭香,自然又把高通這位“老朋友”給盼回來,加上有 100% 蘋果處理器芯片的代工訂單,台積電的 7 納米首役是贏的風光。

然近期業界也傳出,等到明年三星採用 EUV 光刻技術的 7 納米工藝量產後,高通恐怕將再度回到三星懷抱,這點是台積電不得不防的。

三星的 7 納米不搶“快”要搶“威”,導入 EUV 台積電硬是打臉反擊

三星的 7 納米策略不“搶快”,而是“搶威”,第一版的 7 納米 LPP 製程要立刻讓 EUV 技術導入,因此跳過非 EUV 技術的版本,導致量產 7 納米工藝的時間點落後台積電。根據規劃,三星預計是年底到明年初的時間點投入生產。

業界認為,真正導入 EUV 光刻技術的 7 納米版本,才是具有歷史意義的技術製程。

因此,台積電總裁兼副董事長魏哲家日前在法說會上高分貝喊話“我們將會是第一家量產 EUV 技術的半導體廠!”宣示意味濃厚,挑明過招的對象,就是預計幾乎是同時間量產的三星。

圖丨張忠謀

DT 君曾當面問過台積電創辦人張忠謀,三星和英特爾,誰才是台積電真正的敵人?當時張忠謀早已斷言,英特爾的企業文化缺乏“服務的精神”,因為英特爾向來只服務自己的產品,然而“服務客戶”是晶圓代工模式的精髓之一,這似乎在暗示英特爾進入晶圓代工產業注定不會成功,如今回顧,是一語成讖。

然談到三星,張忠謀的口氣大為不同,他認為三星是一家十分有決心和毅力,且高層一下令是整個組織都會凝聚一心達成目標的公司,這非常不容易。

業界提到一個重點,三星是一家只要鎖定一個領域進入,凡事絕對要做到第一的企業,沒有所謂的“老二哲學”。這一點,是讓很多對弈者都毛骨悚然的特質。

台積電在晶圓代工領域的市佔率已經攀上 60%,龍頭地位無可撼動,但三星進入該產業的軌跡從幫蘋果做代工,陸續轉型為生產自己的手機處理器芯片,甚至幾年前在 FinFET 技術戰役上超車台積電、搶下高通訂單,實力絕對不容小覷。

這一次,三星 7 納米技術要直取台積電在人工智能領域的“鎮廟大神”Google 訂單,更要搶回高通的處理器訂單,這已經預告,台積電眼前的贏不是贏,更激烈的戰役還在後面等著,第二輪的 7 納米技術之役,未開戰卻早已硝煙四起!

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